CN100363628C - 涡轮压缩机 - Google Patents

Abstract

一种涡轮压缩机，包括：驱动电动机；被驱动电动机驱动旋转的叶轮；第二气体抽吸部分，气体通过所述气体抽吸部分被引入叶轮中；以及排放件，气体通过所述排放件从叶轮排出，所述涡轮压缩机包括：在气体抽吸部分与气体排放件之间且与叶轮的叶片分离开的罩盖；以及多个设置在罩盖上且沿叶轮的转动方向向气体排放件倾斜的通道。所述多个通道设置在罩盖的、与气体排放件相邻的气体排放区域上。通过该结构，本发明提供一种涡轮压缩机，其中通过消除回流和漏流提高了压缩效率。

Description

涡轮压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡轮压缩机，尤其涉及具有改进结构、从而能消除叶轮与罩盖之间的漏流的涡轮压缩机。

背景技术

通常，涡轮压缩机包括驱动电动机、被驱动电动机驱动旋转的叶轮、以及与叶轮的叶片分隔开的罩盖。涡轮压缩机通过容纳在罩盖中的叶轮转动而产生的离心力抽吸和压缩诸如制冷剂等气体。

驱动电动机包括安装在电动机室中的固定定子、以及可转动地设置在定子内部的转子。转子通过转轴一体连接至叶轮，并且与叶轮一体转动。

图1至3是设置在传统涡轮压缩机中的叶轮和罩盖的剖视图和透视图。如图所示，传统涡轮压缩机包括：与驱动电动机(未示出)一体转动的转轴105；连接至转轴105并且与转轴105一起转动的叶轮140；遮住叶轮140并且与叶轮140分离开的罩盖160；与罩盖160的第一侧连通的气体抽吸部分145，气体通过所述气体抽吸部分145被引入叶轮140中；以及与罩盖160的第二侧连通的扩散器147，所述扩散器147将被叶轮140吸入的气体的动能转换成压缩能量。

叶轮140包括连接至转轴105的叶轮体141、以及多个形成在叶轮体141上且与罩盖160分离开的叶片143。

对于从气体抽吸部分145至扩散器147的扩散流“c”，由于气体抽吸部分145中的压力与扩散器147中的压力相比相对较低，因此通过空间165产生了从扩散器147至气体抽吸部分145的气体回流。因此，罩盖160设有多个回流防止凹槽161，以防止气体回流。

多个回流防止凹槽161沿叶轮140的转动方向呈环形地设置在罩盖160的内圆周表面上，并且相互分离开。即，回流防止凹槽161形成为相互之间具有不同直径的环形凹槽，并且形成在罩盖160的内圆周表面上，以叶轮140的转轴为中心。

这样，传统涡轮压缩机在罩盖160上设有多个回流防止凹槽161，以便回流防止凹槽161容纳从扩散器147沿罩盖160的内圆周表面流至气体抽吸部分145的气体，从而防止如图1所示的回流“a”。

并且，如图3所示，被吸气体的速度和摩擦力根据叶轮140的转动方向以及叶片143之间的通道的形状而有所不同，因此速度差和摩擦力差使得施加在每个叶片143的相对侧上的压力不同。这种在每个叶片143的相对侧面上的压力差产生漏流“b”，漏流“b”从叶片143的第一侧越过叶片143至叶片143的第二侧、从而通过罩盖160与叶片143之间的空间165而被产生。并且，漏流“b”越过扩散流“c”流溢至相邻的叶片143并对扩散流“c”产生影响。由此，漏流减小了压缩效率。

然而，在传统涡流压缩机中，多个回流防止凹槽设置在罩盖中，以便消除从扩散器至气体抽吸部分的回流，但是没有消除漏流的结构，结果使压缩效率降低。即，因为漏流沿叶轮的转动方向流动，所以沿叶轮的转动方向形成的回流防止凹槽不能消除漏流。由此，为了增加压缩效率，即需要消除回流，也需要消除漏流。

发明内容

由此，本发明的一方面是提供一种压缩效率得到改善的涡轮压缩机。

通过提供一种涡轮压缩机实现本发明的前述和/或其他方面，所述涡轮压缩机包括：驱动电动机；被驱动电动机驱动旋转的叶轮；第二气体抽吸部分，气体通过所述第二气体抽吸部分被引入叶轮中；以及排放件，气体通过所述排放件从叶轮排出。涡轮压缩机还包括设置在气体抽吸部分与气体排放件之间且与叶轮的叶片分离开的罩盖、以及多个设置在罩盖上且沿叶轮的转动方向向气体排放件倾斜的通道。其中所述多个通道设置在罩盖的、与气体排放件相邻的气体排放区域上。

根据本发明的另一方面，提供一种涡轮压缩机，包括：叶轮；气体抽吸部分，气体通过所述气体抽吸部分被引入叶轮中；以及气体排放件，气体通过所述气体排放件从叶轮排出。所述涡轮压缩机包括：沿叶轮外表面的叶片；罩盖，其具有在第一空气流动通道起始处的第一侧面和在第一空气流动通道末端处的第二侧面，并且罩盖位于叶轮的叶片之上且最靠近叶轮的叶片；以及通道，其凹入罩盖的内表面，并且沿叶轮的转动方向向气体排放件倾斜，其中叶轮具有大致的截头圆锥形状。其中所述多个通道设置在罩盖的、与气体排放件相邻的气体排放区域上。

根据本发明的另一方面，多个通道设置在罩盖的与气体排放件相邻的气体排放区域上。

根据本发明的另一方面，相邻的通道沿气体排放方向相互分离开，并且相互重叠。

根据本发明的另一方面，涡轮压缩机还包括至少一个辅助通道，所述辅助通道位于气体抽吸部分与多个通道之间的罩盖上，并且沿着叶轮的转动方向设置。

根据本发明的另一方面，通道和辅助通道凹入在罩盖上。

本发明的其它方面和/或优点部分将在下面的描述中进行说明，部分可从下面的描述中明显得出，或通过实施本发明而获得教导。

附图说明

结合附图，从下面对实施例的描述中，本发明的这些和/或其方面和优点将变得更加明显和更加容易理解，其中：

图1是设置在传统涡轮压缩机中的叶轮和罩盖的剖视图；

图2是图1中叶轮的透视图；

图3是图1中罩盖的透视图；

图4是根据本发明第一实施例的涡轮压缩机的示意性剖视图；

图5是图4中涡轮压缩机的局部放大剖视图；

图6是图4中罩盖的透视图；

图7是示出了气体流入根据本发明第一实施例的涡轮压缩机的叶轮和通道中的透视图；以及

图8是根据本发明第二实施例的设置在涡轮压缩机中的罩盖的透视图。

具体实施方式

以下将详细说明本发明的实施例，在附图中示出了它的例子，其中在全部附图中相同的标号表示相同的部件。以下对实施例的描述旨在参考附图解释本发明。

如图4至7所示，根据本发明第一实施例的涡轮压缩机1包括：安装在电动机壳体10中的驱动电动机20；第一和第二叶轮40和50，所述第一和第二叶轮40和50连接至驱动电动机20的转轴5，并且与转轴5一体转动；遮住第一和第二叶轮40和50并且与第一和第二叶轮40和50分离开的一对罩盖60；与每个罩盖60的第一侧面连通的第一和第二气体抽吸部分45和55，诸如制冷剂等气体通过所述第一和第二气体抽吸部分45和55被引入叶轮40和50中；作为气体排放件的第一和第二扩散件47和57，它们与每个罩盖60的第二侧面连通，并且将被叶轮40和50吸入的气体的动能转化成压缩能量；以及在第一扩散器47和第二气体抽吸部分55之间的气体连接器48，所述气体连接器48将被第一扩散器47扩散的气体引入到第二气体抽吸部分55中。并且，第二扩散器57设有气体排放件58，以排放被压缩的气体。

电动机壳体10包括：预定容纳空间，用来容纳驱动电动机20和转轴5；形成在电动机壳体10的第一侧面中的冷却气体抽吸部分11，冷却气体通过所述冷却气体抽吸部分11被引入以冷却驱动电动机20；以及形成在电动机壳体10的第二侧面中的冷却气体排放件13，冷却了驱动电动机20之后、从冷却气体抽吸部分11引入的冷却气体通过所述冷却气体排放件13排出。并且，电动机壳体10包括与转轴5连接以支撑转轴5的相对横向侧面。另外，密封件15设置在电动机壳体10与转轴5连接的位置处，以便防止被压缩气体流入电动机壳体10的内部。

转轴5包括分别连接至第一和第二叶轮40和50的相对端、以及连接至驱动电动机20的转子31且随转子31一体转动的中间部分。并且，在本发明的实施例中，转轴5与推力轴承17连接以沿旋转轴线的方向支撑转轴5，并且与径向轴承19连接以沿径向支撑转轴5。

驱动电动机包括一体安装至电动机壳体10的定子21、以及可转动地插入在定子21中且与定子21分离开的转子。

定子21包括：定子芯23，其具有圆柱体形状且形成有用来容纳转子31的转子外壳27；以及连接至定子芯23的多个线圈25。

转子31形成得象圆柱体，并且插入在转子外壳27中。在转子外壳27中，转子31与转子外壳27分离开。并且，转子31包括由多个芯薄片的叠层形成的转子芯33、以及用于支撑设置在转子芯33中的每个芯薄片的保持件35。这样，转轴5插入在转子31的转子芯33的中心内，并且与转子31一体转动。

这里，第一叶轮40和遮住第一叶轮40的罩盖60具有与第二叶轮50和遮住第二叶轮50的罩盖60相类似的结构。第一叶轮40和遮住第一叶轮40的罩盖60的结构将在下面作为典型例子进行描述。

第一叶轮40包括连接至转轴5的叶轮体41、以及形成在叶轮体41上并且与罩盖60分离开的多个叶片43。

在本发明的实施例中，叶轮体41具有截头圆锥体的形状，并且具有第一侧，转轴5一体插入在所述第一侧中。因此，第一侧与转轴5一体转动。

多个叶片43以规则的间隔形成在叶轮体41的第二侧上。每个叶片43成曲线以从第一气体抽吸部分45将气体吸至第一扩散器47。然而，应该理解，多个叶片无曲率地形成在叶轮体41的第二侧面上。

罩盖60位于第一气体抽吸部分45和第一扩散器47之间，与第一叶轮47的叶片43分离开。并且，罩盖60形成有多个通道61，所述通道61沿叶轮40的转动方向向第一扩散器47倾斜，以便消除回流“a”和漏流“b”。

如图5所示，当由于第一扩散器47与第一气体抽吸部分45之间的压力差、而使气体从压力相对较高的第一扩散器47沿罩盖60流至压力相对较低的第一气体抽吸部分45时，产生回流“a”。这种回流中断了气体从第一气体抽吸部分45通过第一叶轮40流至第一扩散器47的扩散流“c”，从而降低了压缩效率。并且，在设置在第一叶轮40中的每个叶片43的相对侧上的被吸入气体根据第一叶轮40的转动方向而具有不同的速度、摩擦属性等。因此，施加在每个叶片43的相对侧上的气体压力不同。结果，压力差通过罩盖60与叶片43之间的空间65而产生漏流“b”(见图7)，其中气体从叶片43的第一侧越过叶片43流至叶片43的第二侧。这种漏流“b”越过扩散流“c”流溢至相邻的叶片43，并且影响扩散流“c”，从而降低了压缩效率。

在本发明的实施例中，如图6所示，多个通道61设置在罩盖60的、与第一扩散器47相邻的气体排放区域60a，与罩盖60的邻近第一气体抽吸部分45的气体抽吸区域60b相对。将通道61设置在气体排放区域60a上的原因是，大部分回流“c”和漏流“b”出现在罩盖60的气体排放区域60a上。然而，多个通道61可以设置在罩盖60的、包括气体抽吸区域60a和气体排放区域60a的整个内圆周表面上。

在本发明的实施例中，相邻通道61沿扩散流“c”的方向相互分离开，并且相互重叠。即，如图6所示，相邻通道61相互重叠，以有效地消除在每个通道61的相对端处的回流“a”和漏流“b”。

在本发明的实施例中，每个通道61具有曲线的形状。即，如图6所示，每个通道61相对于扩散流“c”的方向限定弧形。这样允许产生在第一叶轮40的叶片43的相对侧面中、通过多个通道61至第一扩散器47的漏流“b”排出。

根据本发明的一方面，每个通道61凹入在罩盖60的内圆周表面上。并且，每个通道61具有矩形的截面，然而也可以具有半圆形截面，等等。并且，每个通道61的宽度足以消除回流“a”和漏流“b”，其中通道61的宽度可以根据第一叶轮40的尺寸、转速等而变化。

采用该结构，根据本发明第一实施例的涡轮压缩机1的第一叶轮40和罩盖60的操作过程如下。

首先，驱动电动机20被开启并转动转轴5。然后，第一叶轮40与转轴5一体转动，以便在第一叶轮40的转动下使气体从第一气体抽吸部分45流至第一扩散器47。这时，如图5所示，由于第一扩散器47和第一气体抽吸部分45之间的压力差作用而从第一扩散器47流至第一气体抽吸部分45的回流“a”被容纳在多个通道61中，从而消除了回流“a”。并且，如图7所示，由于叶轮40的叶片43的相对侧面之间的压力而产生的漏流“b”被容纳并沿每个通道61的纵向流向第一扩散器47，从而防止漏流“b”穿流通过扩散流“c”。

这样，多个通道61设置在罩盖60上，并且沿叶轮40的转动方向倾斜向第一扩散器47，从而使漏流“b”和回流“a”基本上消除。

图8是设置在根据本发明第二实施例的涡轮压缩机中的罩盖的透视图。如图所示，根据第二实施例的罩盖60还包括至少一个辅助通道63，所述辅助通道63位于第一气体抽吸部分45与多个通道61之间，并且沿第一叶轮40的转动方向设置。

多个辅助通道63沿叶轮40的转动方向环形地设置在形成有通道61的罩盖60的前部中，其中辅助通道63相互分离开。即，辅助通道63设在罩盖60的气体抽吸区域60b中，在设置在罩盖60的气体排放区域60a中的通道61的前面。并且，辅助通道63凹入罩盖60的内圆周表面上，它们具有相互不同的直径并且以叶轮140的旋转轴线为共同的中心。

这样，在根据本发明第二实施例的涡轮压缩机中，多个辅助通道63附加地设置在罩盖60上，从而即使在从第一扩散器至第一气体抽吸部分45的回流“a”流溢出通道61时，也能消除回流。

在以上描述中，通道61和辅助通道63应用在第一叶轮40和遮住第一叶轮40的罩盖60上，然而应该理解，通道61和辅助通道63也应用在第二叶轮50和遮住第二叶轮50的罩盖60上。

如上所述，本发明提供一种涡轮压缩机，其中通过消除回流和漏流提高了压缩效率。

尽管对本发明的一些实施例进行了图示和描述，本领域技术人员应该理解，在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些实施例进各种变化，其范围由权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种涡轮压缩机，包括：驱动电动机；被驱动电动机驱动旋转且具有叶片的叶轮；气体抽吸部分，气体通过所述气体抽吸部分被引入叶轮中；以及气体排放件，气体通过所述气体排放件从叶轮排出，所述涡轮压缩机包括：

在气体抽吸部分与气体排放件之间且与叶轮的叶片分离开的罩盖；以及

多个设置在罩盖上且沿叶轮的转动方向向气体排放件倾斜的通道，

其中所述多个通道设置在罩盖的、与气体排放件相邻的气体排放区域上。

2.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述多个通道沿气体排放方向相互分离开并且相互重叠。

3.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述多个通道中的每个通道具有曲线形状。

4.根据权利要求1所述的涡轮压缩机，其中所述涡轮压缩机还包括辅助通道，所述辅助通道位于气体抽吸部分与多个通道之间的罩盖上，并且沿着叶轮的转动方向设置。

5.根据权利要求4所述的涡轮压缩机，其中通道和辅助通道凹入在罩盖上。

6.一种涡轮压缩机，包括：叶轮；气体抽吸部分，气体通过所述气体抽吸部分被引入叶轮中；以及气体排放件，气体通过所述气体排放件从叶轮排出，所述涡轮压缩机包括：

沿叶轮外表面的叶片；

罩盖，其具有在第一空气流动通道起始处的第一侧面和在第一空气流动通道末端处的第二侧面，并且罩盖位于叶轮的叶片之上且最靠近叶轮的叶片；以及

通道，其凹入罩盖的内表面，并且沿叶轮的转动方向向气体排放件倾斜，其中叶轮具有大致的截头圆锥形状，

其中所述多个通道设置在罩盖的、与气体排放件相邻的气体排放区域上。

7.根据权利要求6所述的涡轮压缩机，其中涡轮压缩机包括附加叶轮和附加罩盖，附加罩盖具有在第二空气流动通道起始处的第一侧面和在第二空气流动通道末端处的第二侧面，与附加叶轮对应。

8.根据权利要求7所述的涡轮压缩机，还包括：

电动机壳体；

驱动电动机，其具有转轴，并且安装在电动机壳体中；

附加气体抽吸部分，气体通过所述附加气体抽吸部分被引至附加叶轮，以与附加罩盖的第一侧面连通；

附加扩散器，其与附加罩盖的第二侧面连通，并且将气体的动能转换成压缩能量；以及

气体连通件，用于将气体从附加扩散器引至附加气体抽吸部分。

9.根据权利要求8所述的涡轮压缩机，其中所述罩盖中的至少一个包括：

与附加扩散器相邻的气体排放区域；以及

与气体抽吸部分中的其中一个相邻的气体抽吸区域。

10.根据权利要求9所述的涡轮压缩机，其中多个通道设置在罩盖中的至少一个罩盖的气体排放区域上。

11.根据权利要求10所述的涡轮压缩机，其中多个通道包括分离通道，它们沿扩散流的方向相互分离开。

12.根据权利要求11所述的涡轮压缩机，其中每个通道在沿扩散流方向上呈曲线形状。

13.根据权利要求12所述的涡轮压缩机，其中每个通道呈大致的矩形截面。

14.根据权利要求13所述的涡轮压缩机，其中每个通道呈大致的半圆形截面。

15.如权利要求6所述的涡轮压缩机，还包括至少一个附加通道，其在气体抽吸部分与通道之间，其中叶轮具有大致的截头圆锥形状。

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