CN102996522B - 可调导叶与可调扩压器的联动结构、离心式制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调导叶与可调扩压器的联动结构、离心式制冷压缩机。联动结构，包括：调节壳体，可调导叶和可调扩压器安装在调节壳体上，可调导叶包括主动导叶和从动导叶；第一曲柄连杆机构，主动导叶通过第一曲柄连杆机构与可调扩压器连接；第二曲柄连杆机构，从动导叶通过第二曲柄连杆机构与可调扩压器连接；步进电机，步进电机与主动导叶及第一曲柄连杆机构驱动连接；步进电机驱动第一曲柄连杆机构带动主动导叶及可调扩压器转动，以调节主动导叶的开度及可调扩压器的流道宽度，可调扩压器的转动又驱动第二曲柄连杆机构带动从动导叶与主动导叶同步地转动。本发明具有结构简单的特点。

Description

可调导叶与可调扩压器的联动结构、离心式制冷压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，特别是涉及一种可调导叶与可调扩压器的联动结构、离心式制冷压缩机。

背景技术

现有技术中的离心式制冷压缩机均采用进口可调导叶来控制进入离心式制冷压缩机内的气体流量，使机组的制冷量发生变化。同时，在机组启动时，逐渐加大可调导叶的开度，使电机负载逐步增大，以防止电机启动电流过大而损坏的问题。气体从高速旋转的叶轮中流出后经过扩压器后，其流通面积逐步加大、速度逐步降低，压力增加，从而达到压缩气体的目的。

现有技术中通常采用不可调的扩压器，或者采用单独的可调导叶和可调扩压器(二者分别单独进行调节)，或者通过复杂的结构实现联动，具有可靠性低、且调节能力和精度差的问题，且在可调导叶的开席非常小时会发生喘振现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、性能可靠的可调导叶与可调扩压器的联动结构、离心式制冷压缩机。

为解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种可调导叶与可调扩压器的联动结构，包括：调节壳体，可调导叶和可调扩压器安装在调节壳体上，可调导叶包括主动导叶和从动导叶；第一曲柄连杆机构，主动导叶通过第一曲柄连杆机构与可调扩压器连接；第二曲柄连杆机构，从动导叶通过第二曲柄连杆机构与可调扩压器连接；步进电机，步进电机与主动导叶及第一曲柄连杆机构驱动连接；步进电机驱动第一曲柄连杆机构带动主动导叶及可调扩压器转动，以调节主动导叶的开度及可调扩压器的流道宽度，可调扩压器的转动又驱动第二曲柄连杆机构带动从动导叶与主动导叶同步地转动。

进一步地，可调扩压器的侧壁上开设有沿周向设置的导向槽，调节壳体上设置有导向轮，导向轮的一端插入导向槽内，以使可调扩压器在沿其周向运动的同时可沿其轴向运动，以调节流道宽度。

进一步地，导向槽相对于可调扩压器的径向截面倾斜地设置。

进一步地，导向槽包括依次连接的第一段、第二段和第三段，其中，第一段和第三段与可调扩压器的径向截面平行，第二段与径向截面倾斜。

进一步地，第一曲柄连杆机构包括第一曲柄和第一连杆，第一连杆包括第一球头连接端和第二球头连接端，调节壳体的端面上设置有第一连接块，第一曲柄与第一球头连接端可枢转地连接，第一连接块与第二球头连接端可枢转地连接；主动导叶与第一曲柄连接。

进一步地，主动导叶与第一曲柄通过键连接。

进一步地，第二曲柄连杆机构包括第二曲柄和第二连杆，第二连杆包括第三球头连接端和第四球头连接端，调节壳体的端面上设置有第二连接块，第二曲柄与第三球头连接端可枢转地连接，第二连接块与第四球头连接端可枢转地连接；从动导叶与第二曲柄连接。

进一步地，从动导叶与第二曲柄通过键连接。

进一步地，主动导叶的个数为一个，从动导叶的个数为多个。

作为本发明的第二个方面，提供了一种离心式制冷压缩机，包括可调导叶和可调扩压器，可调导叶和可调扩压器通过上述的联动结构连接。

现有技术中的可调扩压器与可调导叶之间采用驱动环和扩压器分离的设计，而本发明用可调扩压器兼做驱动环，不但省去了驱动环，还省去了复杂的弹簧凸轮等机构，使机构整体零件量大大减少，具有结构简单的特点。

附图说明

图1示意性示出了本发明中的联动结构的一个局部剖视图；

图2示意性示出了本发明中的联动结构的另一个局部剖视图；以及

图3示意性示出了本发明中的联动结构的侧视图。

图中附图标记：10、调节壳体；11、导向轮；12、第一连接块；13、第二连接块；20、可调扩压器；21、导向槽；22、第一段；23、第二段；24、第三段；30、可调导叶；31、主动导叶；32、从动导叶；40、第一曲柄连杆机构；41、第一曲柄；42、第一连杆；50、第二曲柄连杆机构；51、第二曲柄；52、第二连杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一方面，提供了一种可调导叶与可调扩压器的联动结构，特别地，可应用于离心式制冷压缩机中。如图1至图3所示，该联动结构包括：调节壳体10，可调导叶30和可调扩压器20安装在调节壳体10上，可调导叶30包括主动导叶31和从动导叶32；第一曲柄连杆机构40，主动导叶31通过第一曲柄连杆机构40与可调扩压器20连接；第二曲柄连杆机构50，从动导叶32通过第二曲柄连杆机构50与可调扩压器20连接；步进电机，步进电机与主动导叶31及第一曲柄连杆机构40驱动连接；步进电机驱动第一曲柄连杆机构40带动主动导叶31及可调扩压器20转动，以调节主动导叶31的开度及可调扩压器20的流道宽度，可调扩压器20的转动又驱动第二曲柄连杆机构50带动从动导叶32与主动导叶31同步地转动。优选地，主动导叶31的个数为一个，从动导叶32的个数为多个。

工作时，当步进电机驱动主动导叶31转动时，同时也驱动第一曲柄连杆机构40运动。这样，第一曲柄连杆机构40就会带动可调扩压器20进行运动(这种运动包括沿周向的转动和沿轴向的移动)。进一步地，可调扩压器20的转动又带动第二曲柄连杆机构50转动，而第二曲柄连杆机构50的转动又驱动从动导叶32转动。于是，实现了主动导叶31与从动导叶32的同步转动，从而实现调节气体流量的目的。在这个过程中，第一曲柄连杆机构40还同时带动可调扩压器20在其轴向运动，从而达到调节流道宽度的目的。这样，可调扩压器的流道宽度随着进口处的可调导叶的开度(即角度)的变化而变化，并随着进入压缩机内的气体流量的变化而变化。

现有技术中的可调扩压器与可调导叶之间采用驱动环和扩压器分离的设计，而本发明用可调扩压器20兼做驱动环，不但省去了驱动环，还省去了复杂的弹簧凸轮等机构，使机构整体零件量大大减少，具有结构简单的特点。

另外，当进口处的可调导叶30的开度变大时，可调扩压器20的流道宽度也变大；当进口处的可调导叶30的开度变小时，可调扩压器20的流道宽度也变小。这样，通过可调扩压器20的气体流量与流动宽度的高度匹配，可有效地防止喘振的问题，并提高了压缩机的效率。

现有技术中的扩压器的移动通常依靠安装在导叶上的凸轮推动导杆，以最后推动扩压器向前移动的方式进行。当凸轮往回转动时，依靠导杆上的弹簧把扩压器拉回来，具有结构复杂，且运动时容易造成误差、卡死、定位不精确的问题。

为此，优选地，请参考图2和图3，可调扩压器20的侧壁上开设有沿周向设置的导向槽21，调节壳体10上设置有导向轮11，导向轮11的一端插入导向槽21内，以使可调扩压器20在沿其周向运动的同时可沿其轴向运动，以调节流道宽度。可调扩压器20和调节壳体10可通过导向轮11和导向槽21保持相对固定的位置关系。此外，可调扩压器20的轴向移动量也完全由导向槽21的结构决定，在结构上非常简单、可靠。

优选地，导向槽21相对于可调扩压器20的径向截面倾斜地设置。优选地，导向槽21包括依次连接的第一段22、第二段23和第三段24，其中，第一段22和第三段24与可调扩压器20的径向截面平行，第二段23与径向截面倾斜。由于可调扩压器20和调节壳体10通过导向轮11连接，因此，在可调扩压器20旋转的同时，固定在调节壳体10上的导向轮11会沿着可调扩压器20上的导向槽21运动，从而实现了可调扩压器20在旋转的同时，还可以沿其轴向水平移动，进而改变了可调扩压器20的流道宽度，实现了对可调扩压器20的调节。进一步地，可调扩压器20的流道宽度的变化行程，完全由导向槽21来决定，因此，可对流道宽度的变化实现精准的控制。另外，可调扩压器20的轴向调节量是由导向槽21确定的，因而具有灵活可变的特点，使用起来非常方便。

为此，优选地，本发明中的第一曲柄连杆机构40包括第一曲柄41和第一连杆42，第一连杆42包括第一球头连接端和第二球头连接端，调节壳体10的端面上设置有第一连接块12，第一曲柄41与第一球头连接端可枢转地连接，第一连接块12与第二球头连接端可枢转地连接；主动导叶31与第一曲柄41连接。优选地，主动导叶31与第一曲柄41通过键连接。通过第一球头连接端和第二球头连接端可以使第一连杆42与第一曲柄41及第一连接块12之间在空间任意转动，实现第一曲柄连杆机构40在三维空间内的自动运动，以确保主动导叶31与可调扩压器20之间顺畅的联动。

优选地，第二曲柄连杆机构50包括第二曲柄51和第二连杆52，第二连杆52包括第三球头连接端和第四球头连接端，调节壳体10的端面上设置有第二连接块13，第二曲柄51与第三球头连接端可枢转地连接，第二连接块13与第四球头连接端可枢转地连接；从动导叶32与第二曲柄51连接。优选地，从动导叶32与第二曲柄51通过键连接。通过第三球头连接端和第四球头连接端可以使第二连杆52与第二曲柄51及第二连接块13之间在空间任意转动，实现第二曲柄连杆机构50在三维空间内的自动运动，以确保从动导叶32与可调扩压器20之间顺畅的联动。

这样，通过第一曲柄连杆机构40和第二曲柄连杆机构50就能精确地定位可调扩压器20与可调导叶30的相对位置，避免了二者之间的偏差。另外，本发明将曲柄连杆机构运用到了空间的三维运动上来，使整个结构简单、高效。

现有技术采用导杆时，轴向的前后压力不同，以致移动扩压器时需要很大力矩，造成执行器(步进电机)的负荷较大的问题。由于采用了第一和第二曲柄连接机构，因此前后压力相同，不需要克服由于压差产生的额外的力，所以执行器的力矩相对较小。

作为本发明的第二方面，提供了一种离心式制冷压缩机，包括可调导叶30和可调扩压器，可调导叶30和可调扩压器20通过上述的联动结构连接。优选地，离心式制冷压缩机的主轴上装配有叶轮，蜗壳上安装有上述的步进电机和调节壳体10。步进电机通过驱动轴与第一曲柄41连接。

本发明通过空间曲柄连杆机构实现了可调导叶和可调扩压器的同步调节，使两者的相对定位精确，提高了机组的效率，且有效的解决了机组进口处的可调导叶开度很小时的喘振现象。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调导叶与可调扩压器的联动结构，其特征在于，包括：

调节壳体(10)，所述可调导叶(30)和所述可调扩压器(20)安装在调节壳体(10)上，所述可调导叶(30)包括主动导叶(31)和从动导叶(32)；

第一曲柄连杆机构(40)，所述主动导叶(31)通过所述第一曲柄连杆机构(40)与所述可调扩压器(20)连接；

第二曲柄连杆机构(50)，所述从动导叶(32)通过所述第二曲柄连杆机构(50)与所述可调扩压器(20)连接；

步进电机，所述步进电机与所述主动导叶(31)及所述第一曲柄连杆机构(40)驱动连接；

所述步进电机驱动所述第一曲柄连杆机构(40)带动所述主动导叶(31)及所述可调扩压器(20)转动，以调节所述主动导叶(31)的开度及所述可调扩压器(20)的流道宽度，所述可调扩压器(20)的转动又驱动所述第二曲柄连杆机构(50)带动所述从动导叶(32)与所述主动导叶(31)同步地转动。

2.根据权利要求1所述的联动结构，其特征在于，所述可调扩压器(20)的侧壁上开设有沿周向设置的导向槽(21)，所述调节壳体(10)上设置有导向轮(11)，所述导向轮(11)的一端插入所述导向槽(21)内，以使所述可调扩压器(20)在沿其周向运动的同时可沿其轴向运动，以调节所述流道宽度。

3.根据权利要求2所述的联动结构，其特征在于，所述导向槽(21)相对于所述可调扩压器(20)的径向截面倾斜地设置。

4.根据权利要求2所述的联动结构，其特征在于，所述导向槽(21)包括依次连接的第一段(22)、第二段(23)和第三段(24)，其中，所述第一段(22)和第三段(24)与所述可调扩压器(20)的径向截面平行，所述第二段(23)与所述径向截面倾斜。

5.根据权利要求2所述的联动结构，其特征在于，所述第一曲柄连杆机构(40)包括第一曲柄(41)和第一连杆(42)，所述第一连杆(42)包括第一球头连接端和第二球头连接端，所述调节壳体(10)的端面上设置有第一连接块(12)，所述第一曲柄(41)与所述第一球头连接端可枢转地连接，所述第一连接块(12)与所述第二球头连接端可枢转地连接；所述主动导叶(31)与所述第一曲柄(41)连接。

6.根据权利要求5所述的联动结构，其特征在于，所述主动导叶(31)与所述第一曲柄(41)通过键连接。

7.根据权利要求2所述的联动结构，其特征在于，所述第二曲柄连杆机构(50)包括第二曲柄(51)和第二连杆(52)，所述第二连杆(52)包括第三球头连接端和第四球头连接端，所述调节壳体(10)的端面上设置有第二连接块(13)，所述第二曲柄(51)与所述第三球头连接端可枢转地连接，所述第二连接块(13)与所述第四球头连接端可枢转地连接；所述从动导叶(32)与所述第二曲柄(51)连接。

8.根据权利要求7所述的联动结构，其特征在于，所述从动导叶(32)与所述第二曲柄(51)通过键连接。

9.根据权利要求1所述的联动结构，其特征在于，所述主动导叶(31)的个数为一个，所述从动导叶(32)的个数为多个。

10.一种离心式制冷压缩机，包括可调导叶(30)和可调扩压器(20)，其特征在于，所述可调导叶(30)和可调扩压器(20)通过权利要求1至9中任一项所述的联动结构连接。