權(quán)利要求書： 1.一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述氣體軸承式離心壓縮機(jī)采用氣體軸承來懸浮軸系，所述氣體軸承包括葉輪端氣體徑向軸承（8）、非葉輪端氣體徑向軸承（9）、止推軸承（10）和反向止推軸承（11）；軸系包含電機(jī)或轉(zhuǎn)子軸組件（13）和葉輪（15），軸系的徑向承載和對中以及雙向軸向承載和對中依靠氣體軸承，當(dāng)軸系轉(zhuǎn)動起來后，不會發(fā)生任何機(jī)械干摩擦；從制冷系統(tǒng)的高壓冷凝器出口的儲液罐或者高壓液相管路、經(jīng)濟(jì)器底部中壓液相管路引出一小部分過冷的制冷劑液體，經(jīng)過文丘里節(jié)流器（16），制冷劑液體小部分閃發(fā)為制冷劑氣體，形成高速的制冷劑氣液混合物，此過程壓力降低，但氣液混合物的流速顯著提升，有助于氣液混合物均勻混合，最終流經(jīng)氣體軸承上分布加工的數(shù)個高壓噴嘴供氣氣孔（109），氣液混合物節(jié)流降壓，制冷劑液體經(jīng)高壓噴嘴供氣氣孔（109）進(jìn)一步閃發(fā)為氣體后，形成高速氣流，在葉輪端氣體徑向軸承（8）和電機(jī)或轉(zhuǎn)子軸組件（13）之間形成高壓高速環(huán)面楔形動壓氣膜，在止推軸承（10）和止推套環(huán)（12）之間形成高壓高速平面楔形動壓氣膜，實(shí)現(xiàn)氣體軸承的承載；所述葉輪端氣體徑向軸承（8）和非葉輪端氣體徑向軸承（9）分布于電機(jī)轉(zhuǎn)子或軸的跨距兩側(cè)，止推軸承（10）提供了正向的止推力，反向止推軸承（11）提供了反向的止推軸承力，止推軸承（10）和反向止推軸承（11）之間的平衡保證軸系軸向?qū)χ?，反向止推力提供了在喘振時瞬態(tài)止推力的變化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷系統(tǒng)采用氣體增壓引射管路（111）；從壓縮機(jī)排氣壓力側(cè)通過氣體增壓引射管路（111），引出高壓氣體，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥（18）調(diào)節(jié)流量和壓力后進(jìn)入到文丘里節(jié)流器（16），當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到供氣壓差不足時，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥（18）可以調(diào)節(jié)引射泵液的高壓氣體的流量，文丘里節(jié)流器（16）的作用也是通過高壓氣體的泵液作用，將氣體軸承供液總管（105）中的液體增壓吸入到文丘里節(jié)流器（16）中并連通高壓氣體一起進(jìn)入到氣體軸承供氣總管（107），氣體軸承供氣總管（107）的氣體和液體的流量以及壓力都得到提升，保證氣體軸承的供氣壓差穩(wěn)定在范圍內(nèi)，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥（18）的線性調(diào)節(jié)作用，可以做到精確的供氣壓差控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷系統(tǒng)采用液體泵（7），制冷劑液體流經(jīng)液體泵（7）加壓后經(jīng)過節(jié)流孔塞閃發(fā)為制冷劑液體和氣體的混合物，由于制冷劑氣體的閃發(fā)，氣體和液體的混合物的流速增加并混合均勻，再被引入到氣體軸承的主供氣通道內(nèi)，再經(jīng)過周向和軸向布置的無數(shù)個給定直徑尺寸的微小的密布的高壓噴嘴供氣氣孔（109），制冷劑液體和氣體會進(jìn)一步的全部閃發(fā)為制冷劑氣體，氣體充滿軸和氣體軸承的間隙空間內(nèi)，形成的氣膜起到了氣體軸承承載作用。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述液體泵（7）為容積式液體泵或速度型液體泵；液體泵的揚(yáng)程比較穩(wěn)定，可以通過旁通閥和變頻控制來保持泵出液體的壓力，相比采用液體泵加壓，然后氣化來提供氣體軸承的供氣，其供氣流量和供氣壓力會更加穩(wěn)定可靠；當(dāng)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況變化，壓縮機(jī)的負(fù)載變化，吸入的液體量和液體壓力，通過液體泵的調(diào)節(jié)，出口壓力和流量會保持穩(wěn)定，有助于穩(wěn)定的控制氣體軸承的載荷。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷系統(tǒng)采用氣體增壓引射管路（111），并采用液體泵（7）和液體泵排液總管（106），可以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定和可靠的氣體軸承的供氣壓差控制和穩(wěn)定運(yùn)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷系統(tǒng)用帶液體泵的設(shè)計時，可以直接從蒸發(fā)器的底部液相區(qū)域引出低壓的制冷劑液體，并經(jīng)過液體泵（7）的液體增壓和氣體增壓引射管路（111），將低壓的制冷劑提升到較高的制冷劑壓力后，實(shí)現(xiàn)氣體軸承的供氣；對于不帶液體泵設(shè)計的氣體軸承的供氣系統(tǒng)，氣體軸承需要帶著陸軸承，著陸軸承為氣體冷卻和潤滑的陶瓷滾珠軸承，帶波紋耐磨軸承，著陸軸承的徑向間隙小于氣體軸承的徑向間隙，主要承擔(dān)從啟動壓縮機(jī)并運(yùn)行在低速直至制冷系統(tǒng)的建立了一定的高低壓差，這段時間的著陸軸承承擔(dān)大部分的軸系支撐，而氣體軸承逐步的提高承載力，當(dāng)氣體軸承的承載力實(shí)現(xiàn)完全的軸系的軸向?qū)χ泻蛷较驅(qū)χ泻螅S系和著陸軸承之間的機(jī)械接觸完全斷開；著陸軸承包括葉輪端著陸軸承（19）和非葉輪端著陸軸承（20），葉輪端著陸軸承（19）和非葉輪端著陸軸承（20）分布于電機(jī)轉(zhuǎn)子或軸的跨距兩側(cè)內(nèi)側(cè)，著陸軸承的間隙小于氣體軸承；尺寸D為著陸軸承的間隙，尺寸D1為氣體軸承的間隙，D1>D。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：單向閥（17）是為了確保液體泵（7）不運(yùn)行時，通過壓差即實(shí)現(xiàn)制冷劑流動流經(jīng)氣體軸承回氣總管（110）進(jìn)入到氣體軸承供氣總管（107），而當(dāng)液體泵（7）運(yùn)行時，不會發(fā)生液體倒流。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，其特征在于：所述葉輪端氣體徑向軸承（8）和非葉輪端氣體徑向軸承（9）上加工的高壓噴嘴供氣氣孔（109）是環(huán)向和軸向布置的，但是各環(huán)向和軸向布置的高壓噴嘴供氣氣孔（109）的直徑是不同的，以滿足軸承承載力的設(shè)計楔形壓力分布的需求；止推軸承（10）和反向止推軸承（11）上加工的高壓噴嘴供氣氣孔（109）是環(huán)向布置的，在不同直徑位置設(shè)計的高壓噴嘴供氣氣孔（109）的直徑是不同的，以滿足軸承承載力的設(shè)計楔形壓力分布的要求。

說明書： 一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)[0002] 氣體軸承已有應(yīng)用于制冷系統(tǒng)的離心壓縮機(jī)的設(shè)計中，氣體軸承可以帶著陸軸承，例如波紋式著陸軸承，滾珠著陸軸承，耐磨襯套等，當(dāng)軸系轉(zhuǎn)動之前以及剛開始轉(zhuǎn)動到

低速時，壓縮機(jī)和制冷系統(tǒng)尚未建立足夠大的高低壓差，帶波紋片支撐的耐磨軸承襯套等

著陸軸承和轉(zhuǎn)動的軸之間存在機(jī)械干摩擦相對轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心壓縮機(jī)的軸系轉(zhuǎn)動速度逐漸增

大，離心壓縮機(jī)建立了足夠大的高低壓差后，那么從壓縮機(jī)高壓排氣側(cè)排除的制冷劑氣體

的一部分會被引入到氣體軸承的氣流通道內(nèi)，就會產(chǎn)生了足夠大的氣浮力，將軸系懸浮起

來，此時氣體軸承的氣浮力就提供給離心壓縮機(jī)的軸系足夠的徑向支撐力和軸向支撐力。

[0003] 氣體軸承可以不帶著陸軸承，氣體軸承沒有設(shè)計耐磨軸承襯套允許低速軸系轉(zhuǎn)動的干摩擦運(yùn)行。任何時候軸承和軸之間都是有一層氣膜產(chǎn)生氣浮力，將軸系支撐托舉提來，

因此，制冷系統(tǒng)需要配備有一個氣體泵，離心壓縮機(jī)啟動之前，從制冷系統(tǒng)的高壓側(cè)抽取氣

體并通過氣體泵加壓后引入到氣體軸承的氣流通道內(nèi)，高壓氣體在軸和軸承之間形成的穩(wěn)

定的高壓氣膜以提供給離心壓縮機(jī)的軸系足夠的徑向支撐力和軸向支撐力。

[0004] 氣體軸承和油膜軸承的原理都是一樣的，都是高壓動壓油膜或高壓動壓氣膜軸承設(shè)計。高壓供油進(jìn)入到軸承或高壓供氣進(jìn)入到軸承，形成穩(wěn)定的動壓油膜或氣膜，動壓油膜

的厚度，止推軸承的油膜面楔形角，徑向軸承的油膜環(huán)楔形角，軸或軸承的偏心角和偏心

率，油膜的剛度和阻尼具有自適應(yīng)的穩(wěn)定特性，保證軸系的穩(wěn)定承載和運(yùn)行。動壓軸承應(yīng)用

于離心壓縮機(jī)和制冷系統(tǒng)中，由于運(yùn)行工況的變化導(dǎo)致排氣壓力和吸氣壓力波動，變工況

偏離設(shè)計工況運(yùn)行；同時由于空調(diào)負(fù)載的變化，壓縮機(jī)需要卸載降低轉(zhuǎn)速，變負(fù)載偏離設(shè)計

工況運(yùn)行；變工況和變負(fù)載的運(yùn)行，產(chǎn)生的軸向徑向載荷(針對徑向軸承)和軸向載荷(針對

止推軸承)處于隨時變化中，此時氣膜或油膜厚度、油膜或氣膜面楔形角、油膜或氣膜環(huán)楔

形角、軸心相對于軸承中心的偏心角和偏心率都會變化，氣膜和油膜的剛度和阻尼也會變

化，以自動地適應(yīng)載荷的變化，保持軸系的穩(wěn)定運(yùn)行。

[0005] 為了實(shí)現(xiàn)高壓動壓油膜軸承設(shè)計或高壓動壓氣膜軸承設(shè)計，確保穩(wěn)定可靠的軸承的軸向承載力力和徑向承載力，在軸承和軸之間形成穩(wěn)定剛度和阻尼的油膜或者氣膜；必

須恒定的控制供油壓差或者供氣壓差，必須恒定地控制供氣溫度和供油溫度。所以對于動

壓油膜軸承設(shè)計的離心式壓縮機(jī)，在供油壓力和油槽壓力之間設(shè)定供油壓差控制，通過改

變油泵的供油油量來保證穩(wěn)定的供油壓差，例如270?300kPa的供油壓差，45℃?55℃的供油

穩(wěn)定，因此需要油冷，油加熱等裝置來保證。

[0006] 對于氣體軸承來說，現(xiàn)有的技術(shù)方案有以下幾個問題：[0007] (1)氣體軸承的供氣源是直接從制冷系統(tǒng)的排氣壓力高壓側(cè)、經(jīng)濟(jì)器中間壓力側(cè)、或者蒸發(fā)器低壓壓力側(cè)抽取氣體，然后通過氣體泵加壓后泵入氣體軸承，氣體比熱容和惰

性較小，供氣氣體的溫度、壓力、流量得不到恒定控制的；因?yàn)闅怏w的溫度、壓力、流量的波

動比液體的波動大得多，進(jìn)氣狀態(tài)不穩(wěn)定極易導(dǎo)致出氣狀態(tài)不穩(wěn)定。

[0008] (2)一些設(shè)計上，氣體泵僅在啟動和啟動后建立壓差的某段時間內(nèi)運(yùn)行，一旦壓縮機(jī)啟動后，制冷系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，高低壓差穩(wěn)定后，氣體泵并不投入運(yùn)行，此時引入到氣體

軸承的氣體量、氣體溫度和壓力都是隨著制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況和負(fù)載變化的，那么氣體動

壓軸承的運(yùn)行并不穩(wěn)定，導(dǎo)致可靠性和穩(wěn)定性和自適應(yīng)性的諸多問題。

[0009] (3)氣體的密度較低，容積流量小，當(dāng)氣體泵的入口壓力和流量變化較大時，氣體泵通過改變轉(zhuǎn)速和流量，氣體泵的排氣壓力控制并不穩(wěn)定，受到背壓的影響；一旦吸入口的

流量較小，背壓較高，無論改變氣體泵的運(yùn)行，排氣壓力會出現(xiàn)周期性的波動和回流；

[0010] (4)氣體的密度較小，有時候需要配置體積較大的氣體泵來實(shí)現(xiàn)大流量的氣體的增壓，導(dǎo)致機(jī)組的管路和體積變大，經(jīng)濟(jì)型較差。

發(fā)明內(nèi)容[0011] 本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)。

[0012] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)。

[0013] 采用動壓氣體軸承應(yīng)用于半封閉式或者開啟式離心式壓縮機(jī)系統(tǒng)，半封閉式離心壓縮機(jī)是內(nèi)置有電機(jī)和電機(jī)冷卻系統(tǒng)，開啟式離心式壓縮機(jī)是不內(nèi)置電機(jī)。

[0014] 從制冷系統(tǒng)的高壓冷凝器出口的儲液罐或者高壓液相管路引出一小部分過冷的制冷劑液體，經(jīng)過文丘里節(jié)流器，制冷劑液體小部分閃發(fā)為制冷劑氣體，形成高速的制冷劑

氣液混合物，此過程壓力略有降低，但氣液混合物的流速顯著提升，有助于氣液混合物均和

混合，最終流經(jīng)氣體軸承上分布加工的數(shù)個高壓噴嘴供氣氣孔，氣液混合物節(jié)流降壓，制冷

劑液體經(jīng)高壓噴嘴供氣氣孔進(jìn)一步閃發(fā)為氣體后，形成高速氣流，在葉輪端氣體徑向軸承

和電機(jī)或轉(zhuǎn)子軸組件之間形成高壓高速環(huán)面楔形動壓氣膜，在止推軸承和止推套環(huán)之間形

成高壓高速平面楔形動壓氣膜，實(shí)現(xiàn)氣體軸承的承載。

[0015] 利用制冷劑液體的閃發(fā)來實(shí)現(xiàn)最終的氣體供氣，最終的高速氣流是混合有霧化的液滴的，所以設(shè)計的環(huán)面楔形動壓氣膜或者平面楔形動壓氣膜內(nèi)有液體，我們知道，在制冷

系統(tǒng)的壓力運(yùn)行范圍內(nèi)，液體的密度大于氣體密度的20倍以上，液體的質(zhì)量組分百分比，我

們稱之為干度，液體的體積組份百分比，我們稱之為空泡份額，二者差別很大。動壓氣膜內(nèi)

帶有2?5％質(zhì)量組份的霧化液滴時，那么氣體的質(zhì)量組份即為98％?95％，由于液體和氣體

密度的差異，此時氣體的體積組份將為99％以上，每次閃發(fā)后氣體占據(jù)絕大多數(shù)的體積空

間，導(dǎo)致單位流通截面積的流速顯著的提高，流速的提高有助于氣體和液體的均勻混合以

及液體霧化為彌散的均勻微小顆粒的液滴形態(tài)。這就是為什么我們稱之為霧化液滴，其體

積占比很小，彌散于液膜中，整體還是高壓高速動壓氣膜。氣體軸承的設(shè)計，就要考慮帶彌

散霧化的少量的制冷劑液滴后的動壓氣膜，如氣膜厚度，通常為50um，動壓氣膜的壓力分

布，環(huán)面和平面楔形角等物理參數(shù)的設(shè)計，可以保證氣膜具有足夠的剛度實(shí)現(xiàn)軸承的徑向

承載和軸向承載，同時具有足夠的阻尼來實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定吸收不穩(wěn)定振蕩和瞬態(tài)動載。

[0016] 除了從高壓儲液罐或者液相管路引出液體進(jìn)行閃發(fā)，對于帶經(jīng)濟(jì)器的制冷系統(tǒng)，也可以從經(jīng)濟(jì)器的液相管路，如附圖2舉例，帶閃蒸式經(jīng)濟(jì)器，從經(jīng)濟(jì)器底部的液相管路引

出液體，然后通過液體的閃發(fā)實(shí)現(xiàn)最終的氣體軸承的供氣，這個好處是，制冷系統(tǒng)的高壓和

低壓受環(huán)境工況的影響，會始終處于變化，通過控制系統(tǒng)，如控制一級節(jié)流膨脹閥和二級節(jié)

流膨脹閥可以保持一個比較穩(wěn)定中間壓力，那么氣體軸承的供氣壓力也會始終保持穩(wěn)定。

這是比從高壓液相管路引出液體的優(yōu)勢，當(dāng)環(huán)境溫度變化，高壓也會有較大的波動，直接反

應(yīng)到氣體軸承的供氣壓力也處于波動中。

[0017] 進(jìn)一步的，采用更加可控的方法控制氣體軸承的供氣壓力和流量穩(wěn)定，正如高壓動壓油膜軸承保證供油壓差和流量、溫度始終保持在某個區(qū)間一樣，我們從壓縮機(jī)排氣壓

力側(cè)通過氣體增壓引射管路，引出高壓氣體，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量和壓

力后進(jìn)入到引射器，此時的文丘里節(jié)流器被替換為引射器。氣體增壓引射管路的壓力是大

于氣體軸承供液總管的壓力的，二者的壓差為換熱器的壓降(針對從高壓儲液罐和高壓液

相管路引液體的設(shè)計)或者高壓和中壓的壓差(針對從中壓經(jīng)濟(jì)器液相管路引液體的設(shè)

計)。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到供氣壓差不足時，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)引射泵液

的高壓氣體的流量，引射器的作用也是通過高壓氣體的泵液作用，將氣體軸承供液總管中

的液體增壓吸入到引射器中并連通高壓氣體一起進(jìn)入到氣體軸承供氣總管，氣體軸承供氣

總管的氣體和液體的流量以及壓力都得到提升，保證氣體軸承的供氣壓差穩(wěn)定在某個范圍

內(nèi)，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥的線性調(diào)節(jié)作用，可以做到精確的供氣壓差控制。

[0018] 進(jìn)一步的，制冷劑液體流經(jīng)液體泵7加壓后經(jīng)過文丘里節(jié)流器閃發(fā)為制冷劑液體和氣體的混合物，由于制冷劑氣體的閃發(fā)，氣體和液體的混合物的流速增加并混合均勻，再

被引入到氣體軸承，包括氣體徑向軸承和氣體止推軸承的主供氣通道內(nèi)，再經(jīng)過周向和軸

向布置的無數(shù)個給定直徑尺寸的微小的密布的高壓噴嘴供氣氣孔，制冷劑液體和氣體會進(jìn)

一步的全部閃發(fā)為制冷劑氣體，氣體充滿軸和氣體軸承的間隙空間內(nèi)，形成的氣膜起到了

氣體軸承承載作用。對于水冷空調(diào)機(jī)組，當(dāng)蒸發(fā)溫度6℃，冷凝溫度40℃，在冷凝溫溫度下，

制冷劑液體的密度是氣體密度的25倍，氣體軸承運(yùn)行所需要的氣體質(zhì)量流量和氣體供氣壓

力，液體泵設(shè)計容積流量僅為氣體泵的4％，液體泵的體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液體增壓效果好，

供氣壓差越大，氣體軸承的承載力也會更大。

[0019] 液體泵7可以是容積式液體泵，如齒輪泵，也可以是速度型液體泵，如離心泵。液體泵的揚(yáng)程比較穩(wěn)定，可以通過旁通閥和變頻控制來保持泵出液體的壓力，液體直接冷卻效

果好，長時間內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定，噪聲和振動都較??；氣體泵可以是離心泵或者活塞泵，體積較大，

出口氣體脈動較大，泵本身的冷柜較差，噪聲和振動都較大。相比采用液體泵加壓，然后氣

化來提供氣體軸承的供氣，其供氣流量和供氣壓力會更加穩(wěn)定可靠。當(dāng)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工

況變化，例如冷凝壓力波動，壓縮機(jī)的負(fù)載變化，吸入的液體量和液體壓力，通過液體泵的

調(diào)節(jié)，出口壓力和流量會保持穩(wěn)定，有助于而穩(wěn)定的控制氣體軸承的載荷。

[0020] 對于帶中間經(jīng)濟(jì)器的制冷系統(tǒng)設(shè)計，從中間壓力的經(jīng)濟(jì)器，例如閃蒸式經(jīng)濟(jì)器底部抽取一小部分的中間壓力的制冷劑液體，流經(jīng)液體泵加壓后經(jīng)過文丘里節(jié)流器閃發(fā)為制

冷劑液體和氣體的混合物，由于制冷劑氣體的閃發(fā)，氣體和液體的混合物的流速增加并混

合均勻，再被引入到氣體軸承，包括氣體徑向軸承和氣體止推軸承的主供氣通道內(nèi)，再經(jīng)過

周向和軸向布置的無數(shù)個給定直徑尺寸的微小的密布的高壓噴嘴供氣氣孔，制冷劑液體和

氣體會進(jìn)一步的閃發(fā)為制冷劑氣體，并帶彌散霧化的少量的制冷劑液滴，氣體充滿軸和氣

體軸承的間隙空間內(nèi)，形成的氣膜起到了氣體軸承承載作用。

[0021] 制冷系統(tǒng)帶液體泵7和氣體增壓引射管路。可以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定和可靠的氣體軸承的供氣壓差控制和穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)采用帶液體泵的設(shè)計時，可以直接從蒸發(fā)器的底部液相區(qū)域

引出低壓的制冷劑液體，并經(jīng)過液體泵7的液體增壓和氣體增壓引射管路，將低壓的制冷劑

提升到較高的制冷劑壓力后，實(shí)現(xiàn)氣體軸承的供氣。這種設(shè)計類似于高壓動壓油膜軸承的

設(shè)計，油槽的壓力通過平衡管平衡到低壓的蒸發(fā)壓力側(cè)，通過油泵的作用，將低壓的潤滑油

提升到較高的壓力后，實(shí)現(xiàn)油膜軸承的供油，供油壓差即為供油壓力和蒸發(fā)壓力的差值，這

樣由于制冷系統(tǒng)的控制目標(biāo)是保持冷凍水的出水溫度穩(wěn)定，也就是蒸發(fā)壓力穩(wěn)定，那么油

槽的壓力始終比較穩(wěn)定，不會出現(xiàn)較大的穩(wěn)定，油泵前的壓力較低，整個管路也可以按照低

壓壓力來設(shè)計。采用低壓液體引射或者泵引液的設(shè)計，從控制角度看也會較為穩(wěn)定。

[0022] 在離心壓縮機(jī)啟動前的一段時間和壓縮機(jī)停機(jī)后的一段時間內(nèi)，制冷系統(tǒng)內(nèi)部是平衡的壓力，略高于運(yùn)行時的蒸發(fā)壓力，此時從冷凝器液體區(qū)，液相管路或者閃蒸式經(jīng)濟(jì)器

底部液體區(qū)、蒸發(fā)器底部液體區(qū)，引出制冷劑液體加壓后，供氣給到氣體軸承，在軸系轉(zhuǎn)動

之前，氣體軸承將軸系托舉并徑向?qū)χ泻洼S向?qū)χ小τ诓捎脠D1和圖2設(shè)計的氣體軸承的

供氣系統(tǒng)，那么氣體軸承需要帶著陸軸承，著陸軸承可以是氣體冷卻和潤滑的陶瓷滾珠軸

承，帶波紋耐磨軸承，著陸軸承的徑向間隙略小于氣體軸承的徑向間隙，主要承擔(dān)從啟動壓

縮機(jī)并運(yùn)行在低速直至制冷系統(tǒng)的建立了一定的高低壓差，這段時間的著陸軸承承擔(dān)大部

分的軸系支撐，而氣體軸承逐步的提高承載力，當(dāng)氣體軸承的承載力實(shí)現(xiàn)完全的軸系的軸

向?qū)χ泻蛷较驅(qū)χ泻?，軸系和著陸軸承之間的機(jī)械接觸完全斷開。

[0023] 一旦壓縮機(jī)啟動，高低壓差逐漸建立，此時液體泵的吸入壓力逐漸提高，為了保持出口壓力穩(wěn)定，液體泵7的運(yùn)行頻率逐步降低，氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥以穩(wěn)定運(yùn)行。同時，

由于高低壓差的逐步建立，此時的軸系的軸向力也會逐漸增大，液體泵7的頻率自適應(yīng)的調(diào)

整，以及氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥的流量和壓力自適應(yīng)的調(diào)節(jié)，以提供給軸承更高的氣體

壓力和更高的止推軸承承載力。當(dāng)喘振發(fā)生時，軸系的反向軸向力會快速增大，更快的液體

泵的頻率變化可以適應(yīng)這一運(yùn)行。

[0024] 本發(fā)明的有益效果是：[0025] (1)本發(fā)明中，由于制冷系統(tǒng)的控制目標(biāo)是保持冷凍水的出水溫度穩(wěn)定，也就是蒸發(fā)壓力穩(wěn)定，那么油槽的壓力始終比較穩(wěn)定，不會出現(xiàn)較大的穩(wěn)定，油泵前的壓力較低，整

個管路也可以按照低壓壓力來設(shè)計。采用低壓液體引射或者泵引液的設(shè)計，從控制角度看

也會較為穩(wěn)定；

[0026] (2)本發(fā)明中，環(huán)面和平面楔形角等物理參數(shù)的設(shè)計，可以保證氣膜具有足夠的剛度實(shí)現(xiàn)軸承的徑向承載和軸向承載，同時具有足夠的阻尼來實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定吸收不穩(wěn)定振蕩

和瞬態(tài)動載；

[0027] (3)本發(fā)明中，制冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況變化，例如冷凝壓力波動，壓縮機(jī)的負(fù)載變化，吸入的液體量和液體壓力，通過液體泵的調(diào)節(jié)，出口壓力和流量會保持穩(wěn)定，有助于而穩(wěn)定

的控制氣體軸承的載荷；

[0028] (4)本發(fā)明中，當(dāng)環(huán)境溫度變化，高壓也會有較大的波動，直接反應(yīng)到氣體軸承的供氣壓力也處于波動中。

附圖說明[0029] 圖1為制冷系統(tǒng)的流程圖－高壓壓力液相管路引出液體并帶氣體增壓；[0030] 圖2為制冷系統(tǒng)的流程圖－中壓壓力液相管路引出液體并帶氣體增壓；[0031] 圖3為制冷系統(tǒng)的流程圖－高壓壓力液相管路引出液體并帶液體泵；[0032] 圖4為制冷系統(tǒng)的流程圖－中壓壓力液相管路引出液體并帶液體泵；[0033] 圖5為制冷系統(tǒng)的流程圖－高壓壓力液相管路引出液體并帶液體泵和氣體增壓；[0034] 圖6為制冷系統(tǒng)的流程圖－中壓壓力液相管路引出液體并帶液體泵和氣體增壓；[0035] 圖7為制冷系統(tǒng)的流程圖－低壓壓力液相管路引出液體并帶液體泵；[0036] 圖8為制冷系統(tǒng)的流程圖－低壓壓力液相管路引出液體并帶液體泵和氣體增壓；[0037] 圖9為氣體止推軸承面楔形動壓氣膜和壓力梯度分布；[0038] 圖10為氣體徑向軸承環(huán)面楔形動壓氣膜和壓力梯度分布；[0039] 圖11為氣體軸承的離心壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)布局圖布；[0040] 圖12為著陸軸承的結(jié)構(gòu)圖。[0041] 其中：1?離心壓縮機(jī)2?冷凝器3?閃蒸式經(jīng)濟(jì)器4?一級節(jié)流膨脹閥5?二級節(jié)流膨脹閥6?蒸發(fā)器7?液體泵8?葉輪端氣體徑向軸承9?非葉輪端氣體徑向軸承10?止推

軸承11?反向止推軸承12?止推套環(huán)13?電機(jī)或轉(zhuǎn)子軸組件14?電機(jī)定子15?葉輪16?

文丘里節(jié)流器17?單向閥18?氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥19?葉輪端著陸軸承20?非葉輪

端著陸軸承100?排氣管路101?吸氣管路102?冷凝器出口液相管路103?閃蒸式經(jīng)濟(jì)器

的氣相管路104?閃蒸式經(jīng)濟(jì)器的液相管路105?氣體軸承供液總管106?液體泵排液總管

107?氣體軸承供氣總管108?軸承供氣分配管路109?高壓噴嘴供氣氣孔110?氣體軸承回

氣總管111?氣體增壓引射管路112?蒸發(fā)器引液管209?止推軸承面楔形氣膜211?徑向

軸承壓力梯度分布212?徑向軸承壓力梯度分布213?徑向軸承環(huán)楔形動壓氣模214?徑向

軸承高壓供氣噴嘴301?蒸發(fā)壓力傳感器302?中間壓力傳感器303?供液壓力傳感器

304?供氣壓力傳感器。

具體實(shí)施方式[0042] 本實(shí)施例提供的一種具有氣體軸承式離心壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，在圖1～圖4中，離心壓縮機(jī)1排出的高溫高壓的制冷劑氣體經(jīng)排氣管路100進(jìn)入到冷凝器2中，在冷凝器2中，

高溫高壓的制冷劑氣體將熱量排放到冷凝水后凝結(jié)為高溫高壓的制冷劑液體，流經(jīng)冷凝器

出口液相管路102后，如制冷系統(tǒng)設(shè)計有經(jīng)濟(jì)器3，則經(jīng)冷凝器出口液相管路102的制冷劑液

體會流經(jīng)一級節(jié)流膨脹閥4節(jié)流降壓為中間壓力的氣體或液體的混合物并進(jìn)入到閃蒸式經(jīng)

濟(jì)器3的殼體內(nèi)，在閃蒸式經(jīng)濟(jì)器3內(nèi)，氣體從殼體頂部流經(jīng)壓縮機(jī)閃蒸式經(jīng)濟(jì)器的氣相管

路103進(jìn)入到壓縮機(jī)的中間壓力補(bǔ)氣口，而飽和液體進(jìn)入到閃蒸式經(jīng)濟(jì)器的液相管路104，

再流經(jīng)二級節(jié)流閥5節(jié)流降壓到低壓的蒸發(fā)壓力后制冷劑進(jìn)入到蒸發(fā)器6，蒸發(fā)換熱后制冷

劑氣體通過吸氣管路101返回到離心壓縮機(jī)1中，完成完整的制冷系統(tǒng)。

[0043] 在圖1和圖2中，葉輪端氣體徑向軸承8和非葉輪端氣體徑向軸承9，止推軸承10和反向止推軸承11，它們的高壓供氣回路如下：從高壓的冷凝器出口液相管路102(圖1)，或者

中間壓力的閃蒸式經(jīng)濟(jì)器的液相管路104(圖2)，引出高壓的制冷劑飽和液體或過冷液體

(圖1)，或者中壓的制冷劑飽和液體或過冷液體(圖2)，由于高壓和低壓的壓差的驅(qū)動力，使

得一小部分的液體通過供液管路102(圖1)或者104(圖2)進(jìn)入到氣體軸承供液總管105，制

冷劑液體流經(jīng)文丘里節(jié)流器16后會有大量的制冷劑液體閃發(fā)氣體，未閃發(fā)的制冷劑液體和

閃發(fā)后的制冷劑氣體混合后流速提高，壓力降低，并高速流經(jīng)到氣體軸承供氣總管107，然

后氣液混合物被分別分配到各個軸承，葉輪端氣體徑向軸承8和非葉輪端氣體徑向軸承9，

止推軸承10和反向止推軸承11。葉輪端氣體徑向軸承8、非葉輪端氣體徑向軸承9、止推軸承

10和反向止推軸承11上的環(huán)向和軸向布置有若干個微小的高壓噴嘴供氣氣孔109，高壓噴

嘴供氣氣孔的目的是完全將氣液混合物中的剩余的制冷劑液體閃發(fā)為氣體，最終高壓供氣

到徑向軸承環(huán)向楔形間隙內(nèi)，以及止推軸承和止推套環(huán)12的面楔形間隙內(nèi)，形成具有足夠

剛度和阻尼的高壓氣膜，形成穩(wěn)定的氣體承載力。

[0044] 可選的，在圖1和圖2中，采用氣體增壓引射管路111。從壓縮機(jī)排氣壓力側(cè)通過氣體增壓引射管路111，引出高壓氣體，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥18調(diào)節(jié)流量和壓力后進(jìn)

入到引射器，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到供氣壓差不足時，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥18可以調(diào)

節(jié)引射泵液的高壓氣體的流量，引射器的作用也是通過高壓氣體的泵液作用，將氣體軸承

供液總管105中的液體增壓吸入到引射器中并連通高壓氣體一起進(jìn)入到氣體軸承供氣總管

107，氣體軸承供氣總管107的氣體和液體的流量以及壓力都得到提升，保證氣體軸承的供

氣壓差穩(wěn)定在范圍內(nèi)，通過氣體增壓引射流量調(diào)節(jié)閥18的線性調(diào)節(jié)作用，可以做到精確的

供氣壓差控制。

[0045] 可選的，在圖3和圖4中，可以在氣體軸承供液總管105上，設(shè)置液體泵7，提高供液壓力，液體泵啟動時，流經(jīng)液體泵排液總管106進(jìn)入到氣體軸承供氣總管107；液體泵不啟動

時，流經(jīng)氣體軸承回氣總管110進(jìn)入到氣體軸承供氣總管107。單向閥17的目的是保證當(dāng)液

體泵不運(yùn)行時，制冷劑通過壓差流經(jīng)氣體軸承回氣總管110進(jìn)入到氣體軸承供氣總管107；

而當(dāng)液體泵運(yùn)行時，避免流體倒流。最終的液體泵的目的是必要時提高氣體軸承的供氣壓

力，當(dāng)離心壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振運(yùn)行，或者突然的載荷變化導(dǎo)致，或者低壓差工況運(yùn)行時，此時

僅依靠制冷系統(tǒng)的高低壓壓差的驅(qū)動力，氣體軸承的供氣壓力偏低，承載力偏小時，可以啟

動液體泵，液體增壓后，提供更高的氣體軸承的供氣壓力，提高軸承的承載力。

[0046] 可選的，圖5和圖6中，制冷系統(tǒng)帶液體泵7和氣體增壓引射管路111?？梢詫?shí)現(xiàn)更穩(wěn)定和可靠的氣體軸承的供氣壓差控制和穩(wěn)定運(yùn)行。圖7和圖8中，當(dāng)采用帶液體泵的設(shè)計時，

可以直接從蒸發(fā)器的底部液相區(qū)域引出低壓的制冷劑液體，并經(jīng)過液體泵7的液體增壓和

氣體增壓引射管路111，將低壓的制冷劑提升到較高的制冷劑壓力后，實(shí)現(xiàn)氣體軸承的供

氣。這種設(shè)計類似于高壓動壓油膜軸承的設(shè)計，油槽的壓力通過平衡管平衡到低壓的蒸發(fā)

壓力側(cè)，通過油泵的作用，將低壓的潤滑油提升到較高的壓力后，實(shí)現(xiàn)油膜軸承的供油，供

油壓差即為供油壓力和蒸發(fā)壓力的差值，這樣由于制冷系統(tǒng)的控制目標(biāo)是保持冷凍水的出

水溫度穩(wěn)定，也就是蒸發(fā)壓力穩(wěn)定，那么油槽的壓力始終比較穩(wěn)定，不會出現(xiàn)較大的穩(wěn)定，

油泵前的壓力較低，整個管路也可以按照低壓壓力來設(shè)計。采用低壓液體引射或者泵引液

的設(shè)計，從控制角度看也會較為穩(wěn)定。

[0047] 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。