CN104454652A - 蜗壳结构、离心式压缩机及制冷设备 - Google Patents

蜗壳结构、离心式压缩机及制冷设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蜗壳结构、离心式压缩机及制冷设备，涉及制冷设备领域，用以优化现有离心式压缩机的结构。该蜗壳结构包括：箱体、蜗壳壳体和回流器；所述蜗壳壳体包括相互独立的内蜗壳和外蜗壳，所述内蜗壳和所述外蜗壳之间形成流体通道；所述内蜗壳与所述回流器布置在一起。上述技术方案，能够增加一级扩压器段的长度，以改善对进入一级扩压器的气体的扩压效果，进而提高离心式压缩机的机组性能。

Description

蜗壳结构、离心式压缩机及制冷设备
技术领域
本发明涉及制冷设备领域，具体涉及一种蜗壳结构、离心式压缩机及制冷设备。
背景技术
在双级及多级离心式压缩机结构中，为减小主轴悬臂端长度，提高临界转速，增强稳定性，常常要将多级压缩的气动部分做的非常紧凑，离心式压缩机气动部分所包括的部件数量多，这使得离心式压缩机气动部分的各个部件的布置很困难。尤其是在蜗壳前倾式多级压缩中，蜗壳与一级扩压器出口后的弯道距离很近，结构上无法满足要求。
图1为现有技术中一种蜗壳前倾的双级离心式压缩机气动部分的布置示意图，蜗壳的内部弧形空腔朝向气流下游。离心式压缩机气动部分主要由导流器、一级叶轮、一级扩压器、弯道、回流器、二级叶轮、二级扩压器、蜗壳21组成。离心式压缩机包括壳体20和蜗壳21。现有技术中，为使得结构满足要求，使弯道距离蜗壳21的距离尽量远一些，会缩小一级扩压器段长度，同时增加主轴20悬臂端长度。
发明人发现，现有技术中至少存在下述不足：缩小一级扩压器段的长度会使得进入离心式压缩机的气体不能进行足够的扩压，这会降低离心式压缩机的机组性能。而增加主轴20长度会导致压缩机临界转速降低，机组运行稳定性降低，性能降低。
发明内容
本发明的其中一个目的是提出一种蜗壳结构、离心式压缩机及制冷设备，用以优化现有离心式压缩机的气动结构，提高机组性能与稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种蜗壳结构，其包括：箱体、蜗壳壳体和回流器；
所述蜗壳壳体包括相互独立的内蜗壳和外蜗壳，所述内蜗壳和所述外蜗壳之间形成流体通道；
所述内蜗壳与所述回流器布置在一起。
如上所述的蜗壳结构，优选的是，所述内蜗壳与所述回流器通过铸造形成一体式结构。
如上所述的蜗壳结构，优选的是，所述外蜗壳与所述箱体通过铸造形成一体式结构。
如上所述的蜗壳结构，优选的是，所述内蜗壳和所述外蜗壳的衔接处采用圆角过渡。
如上所述的蜗壳结构，优选的是，蜗壳结构还包括弯道，所述弯道固定在所述回流器上。
如上所述的蜗壳结构，优选的是，所述弯道与所述回流器通过铸造形成一体式结构。
本发明还提供一种离心式压缩机，其包括本发明任一技术方案所提供的蜗壳结构。
如上所述的离心式压缩机，优选的是，所述离心式压缩机还包括壳体，所述蜗壳结构还包括一级扩压器；
其中，所述壳体、所述箱体、所述一级扩压器和所述回流器之间围成一级补气腔。
如上所述的离心式压缩机，优选的是，所述离心式压缩机为双级或多级离心式压缩机。
本发明再提供一种制冷设备，其包括本发明任一技术方案所提供的离心式压缩机。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
上述技术方案，将蜗壳壳体分为了独立的两部分：内蜗壳和外蜗壳，且将内蜗壳与回流器布置在一起。将内蜗壳与回流器布置在一起，能够节省内蜗壳和回流器所占的空间，减少了蜗壳、回流器、弯道衔接固定的结构，使得蜗壳壳体与弯道在结构上能够布置得足够近；同时保证了足够的一级扩压器段长度，改善了进入一级扩压器的气体的扩压效果，进而提高离心式压缩机的机组性能，增强了离心式压缩机运行稳定性。另外，在采用上述技术方案时，还可以缩短主轴长度，这样提高了压缩机转动部件的临界转速，提高了离心式压缩机运行稳定性与压缩机性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中一种蜗壳前倾的双级离心式压缩机气动部分的布置示意图；
图2为本发明实施例提供的蜗壳结构应用在离心式压缩机中的局部结构剖视示意图；
附图标记：
1、壳体；         2、一级叶轮；   3、一级扩压器；
4、弯道；         5、回流器；     6、二级叶轮；
7、蜗壳壳体；     8、箱体；       9、一级补气腔；
10、二级扩压器；  20、主轴；      21、蜗壳。
具体实施方式
下面结合图2对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。
本文中的前、后是以进入蜗壳结构的气流方向为参照，位于气流上游的为前，即图2所示的左侧；位于气流下游的为后，即图2所示的右侧。
本发明实施例提供一种蜗壳结构，优选应用在离心式压缩机及类似的产品中，可以设置为前倾式蜗壳结构(即图2所示的设置方式，蜗壳壳体7的内部弧形空腔朝向气流上游，即左侧)，也可以设置为后倾式蜗壳结构。该蜗壳结构优选用于双级离心式压缩机中，也可用于多级离心式压缩机的蜗壳壳体所在的最后一级，使得离心式压缩机结构更加紧凑，提高稳定性与离心式压缩机性能。
蜗壳结构包括箱体8、蜗壳壳体7和回流器5。蜗壳壳体7包括相互独立的内蜗壳和外蜗壳，内蜗壳和所述外蜗壳之间形成流体通道，以供流体通过。内蜗壳与回流器5布置在一起。
此处，将蜗壳壳体7沿周向拆分为内外两部分：内蜗壳和外蜗壳。内蜗壳与回流器5布置在一起，则至少有以下几种设置方式：内蜗壳与回流器5固定连接或两者为一体式结构。
上述技术方案，将蜗壳壳体分为了独立的两部分：内蜗壳和外蜗壳，且将内蜗壳与回流器布置在一起。将内蜗壳与回流器布置在一起，能够节省内蜗壳和回流器所占的空间，减少了蜗壳、回流器、弯道衔接固定的结构，使得蜗壳壳体与弯道在结构上布置足够近；同时保证了足够的一级扩压器段长度，改善了进入一级扩压器的气体的扩压效果，进而提高离心式压缩机的机组性能，增强了离心式压缩机运行稳定性。同时，缩短了主轴长度，提高了压缩机转动部件的临界转速，提高了压缩机运行稳定性与压缩机性能。
另外，将内蜗壳与回流器布置在一起，减少了部件数量，故能在保持离心式压缩机气动部分结构紧凑的前提下，使得气动部分的部件参数搭配更加合理，气动性能更加优秀。以将上述蜗壳结构应用在离心式压缩机中为例，离心式压缩机的临界转速与离心式压缩机的主轴长度有关，将蜗壳壳体分为外蜗壳和内蜗壳两部分可以在不改变离心压缩机主轴长度的前提下，使得外蜗壳和内蜗壳的位置能够合理设置，即可以在不影响离心压缩机临界转速和机组性能的前提下解决蜗壳壳体的布置问题。另外，将蜗壳壳体分为外蜗壳和内蜗壳两部分，还可以在现有机构的基础上缩短主轴长度，提高压缩机临界转速。临界转速的提高意味着压缩机稳定性的提高，同时也可以在缩短主轴长度的同时减小轴承长度或者直径，减少耗功，提高压缩机性能。
再则，将蜗壳壳体分为独立的内蜗壳和外蜗壳不会改变蜗壳壳体的形状，故不会对蜗壳气动性能造成影响。另外，将蜗壳壳体分为外蜗壳和内蜗壳两部分，可以简化蜗壳铸造工艺，同时可以采用已有的数控加工中心对内蜗壳在铸造的基础上进行二次加工，提高机组性能与箱体通用性、利于不同机型的通用，降低新箱体的开模次数和费用。
进一步地，蜗壳结构还包括弯道4，弯道4固定在回流器5上。
本实施例中，以将内蜗壳和弯道4同时固定在回流器5上为例，这样可以省去现有离心式压缩机中设置在弯道与回流器之间的补气管道，使得弯道与内蜗壳在结构上可以布置得更加紧凑，进而使得双级、多级离心式压缩机的结构紧凑。而现有技术中采用一般的整体式蜗壳结构，为安装回流器，避免弯道与蜗壳距离过小(即避免弯道的最高点距离蜗壳壳体的最近一点沿主轴方向的距离)，必须要将主轴的轴向长度加长，这样会降低压缩机临界转速，进而降低压缩机稳定性。
此处，内蜗壳与回流器5具体通过铸造形成一体式结构，即内蜗壳的弧形形状形成在回流器5的外侧。将内蜗壳布置在回流器5上，通过铸造成型，使得可以通过目前先进的加工中心对内蜗壳的型线进行加工，拓展蜗壳结构，使得蜗壳与其他气动元件(叶轮、扩压器)匹配更好，气动性能更加优秀，而不至于为了结构布置方便，更改蜗壳结构，影响气动性能。
为提高整体结构的强度和减小安装难度，弯道4与回流器5也通过铸造形成一体式结构。
进一步地，外蜗壳与箱体8通过铸造形成一体式结构，即外蜗壳的弧形形状形成在箱体8的内侧。采用此结构在整体布置上可以采用更加优秀的蜗壳型线，而不至于为了结构布置方便，更改蜗壳结构，影响气动性能。
此处，同时采用内蜗壳与回流器5为一体式结构、外蜗壳与箱体8为一体式结构也可以理解为回流器5和箱体8两者围成了蜗壳壳体7。本实施例中，将外蜗壳置于箱体8上，内蜗壳置于回流器5上，通过精密铸造与加工中心的高精度加工保证内、外蜗壳衔接良好。
本实施例中，进一步地，内蜗壳和外蜗壳的衔接处采用圆角过渡，以避免两者的衔接错位。
本发明实施例还提供一种离心式压缩机，其包括本发明任一技术方案提供的蜗壳结构。
参见图2，整个离心式压缩机主要由壳体1、一级叶轮2、一级扩压器3、弯道4、回流器5、二级叶轮6、二级扩压器10、蜗壳壳体7、箱体8组成。其中，蜗壳前倾指偏向于进气侧(图2中左侧)，气流沿一级叶轮2顺次进入一级扩压器3、弯道4、二级叶轮6、二级扩压器10、蜗壳壳体7，最终实现气体增压。
蜗壳结构是离心式压缩机气动部分的重要部件之一，除蜗壳结构之外，离心式压缩机气动部分还包括叶轮和气动电机。
进一步地，离心式压缩机还包括壳体1，蜗壳结构还包括一级扩压器3。其中，壳体1、箱体8、一级扩压器3和回流器5之间围成一级补气腔9。即箱体8既参与构成蜗壳壳体7、又参与构成一级补气腔9。
上述离心式压缩机，改变了一级补气腔9的设置位置，且采用壳体1、箱体8、扩压器和回流器5之间围成一级补气腔9，可以在不另外增加补气部件的前提下实现补气功能。
承上述，离心式压缩机为双级或多级离心式压缩机。
本发明实施例还提供一种制冷设备，包括本发明任一技术方案提供的离心式压缩机。具有上述离心式压缩机的制冷设备，其离心式压缩机气动结构更加紧凑，压缩机运行稳定性更好，气动性能更加优秀。制冷设备比如为空调机组。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种蜗壳结构，其特征在于，包括：箱体、蜗壳壳体和回流器；
所述蜗壳壳体包括相互独立的内蜗壳和外蜗壳，所述内蜗壳和所述外蜗壳之间形成流体通道；
所述内蜗壳与所述回流器布置在一起。
2.根据权利要求1所述的蜗壳结构，其特征在于，所述内蜗壳与所述回流器通过铸造形成一体式结构。
3.根据权利要求1所述的蜗壳结构，其特征在于，所述外蜗壳与所述箱体通过铸造形成一体式结构。
4.根据权利要求1-3任一所述的蜗壳结构，其特征在于，所述内蜗壳和所述外蜗壳的衔接处采用圆角过渡。
5.根据权利要求1-3任一所述的蜗壳结构，其特征在于，还包括弯道，所述弯道固定在所述回流器上。
6.根据权利要求5所述的蜗壳结构，其特征在于，所述弯道与所述回流器通过铸造形成一体式结构。
7.一种离心式压缩机，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的蜗壳结构。
8.根据权利要求7所述的离心式压缩机，其特征在于，所述离心式压缩机还包括壳体，所述蜗壳结构还包括一级扩压器；
其中，所述壳体、所述箱体、所述一级扩压器和所述回流器之间围成一级补气腔。
9.根据权利要求7所述的离心式压缩机，其特征在于，所述离心式压缩机为双级或多级离心式压缩机。
10.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求7-9任一所述的离心式压缩机。
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