CN107762985A - 离心式压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种离心式压缩机。根据本发明的一个方面的离心式压缩机包括:旋转轴;叶轮,具有多个叶片,该多个叶片被设置于旋转轴而用于将离心力提供给流体;扩散叶片,用于引导从叶轮流出的流体,其中,叶片的流体流出侧的齿缘和扩散叶片的流体流出侧的后缘中的至少一个形成为锯齿形状。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及一种离心式压缩机(Centrifugal compressor)。
背景技术
通常,离心式压缩机是一种利用进行旋转运动的叶轮而对流体赋予离心力而将流体压缩的装置。
图1为基于现有技术的离心式压缩机的概略剖面图。
参考图1,现有的离心式压缩机100包括:旋转轴110;叶轮120,具有多个叶片121,该多个叶片121被设置于旋转轴110而对流体提供旋转力;壳体130,由用于收容叶轮120的护罩131和背板132构成,从而将旋转轴110可旋转地支撑;扩散叶片(Diffuser vane)140,用于引导从叶轮120流出的流体。
将所述叶轮120中的流体流出侧定义为齿缘(Tip edge,TPE_P),将所述扩散叶片140中的流体流入侧定义为前缘(Leading dege,LE_P),并将所述扩散叶片140中的流体流出侧定义为后缘(Trailing edge,TRE_P)。
根据具有上述构造的现有的离心式压缩机100,因离心式压缩机100的运行而产生的噪音主要发生在叶轮120的出口侧即齿缘TPE_P、叶轮120的出口侧与扩散叶片140的入口侧之间,即前缘LE_P,以及扩散叶片140的出口侧,即后缘TRE_P。
具体而言,离心式压缩机100中产生的噪音由叶片通过频率(BPF:Blade passingfrequency)和宽频带噪声(Broadband noise)构成。
所谓的BPF噪音是指如下的噪音:当基于叶片121的数量及转数而确定的特定频率与叶轮120的固有频率一致时,整个系统中发生共振(resonance),从而主要在叶轮120的齿缘TPE_P与扩散叶片140的前缘LE_P之间产生噪音。
另外,宽频带噪声则是如下的噪音:叶片121边界层内的湍流(turbulence)与叶片121的后端侧,即齿缘TPE_P和后缘TRE_P附近处的涡散流(vorticity scattering)之间的相互作用引起的噪音。该宽频带噪声分布在较宽的频带。
前述的背景技术乃是本申请的发明人为了获得本发明的实施例而拥有的技术信息,或者是在得出本发明的过程中习练掌握的技术信息,不能认定为必定是本发明的实施例被提出专利申请之前已被普通公众获知的公知技术。
发明内容
根据本发明的一个方面,主要的技术问题在于提供一种可减小噪音的离心式压缩机。
根据本发明的一方面的离心式压缩机包括:旋转轴;叶轮,具有多个叶片,该多个叶片被设置于旋转轴而给流体提供离心力;扩散叶片,用于引导从叶轮流出的流体,其中,叶片的流体流出侧的齿缘(tip edge)和扩散叶片的流体流出侧的后缘(trailing edge)中的至少一个形成为锯齿(serration)形状。
在此,所述离心式压缩机还可以包括:壳体,由用于收容叶轮的护罩和背板构成而将旋转轴可旋转地支撑。
其中,可以使扩散叶片的流体流入侧的前缘(leading edge)以随着趋向中间而朝向内侧凹入的形状形成。
在此,所述离心式压缩机的特征可以在于,扩散叶片的前缘具有V形状。
其中,所述离心式压缩机的特征可以在于,扩散叶片的前缘具有U形状。
通过所附的图、权利要求书以及如下所述的本发明的详细说明将会明确理解除了前述内容之外的其他方面、特征及优点。
根据本发明的一个方面的离心式压缩机具有可通过改善叶轮和扩散叶片的形状而减小噪音的技术效果。
当然,本发明的范围并不限定于如上所述的技术效果。
附图说明
图1为根据现有技术的离心式压缩机的概略剖面图。
图2为关于本发明的一个实施例的离心式压缩机的概略剖面图。
图3是将图2所示离心式压缩机的一部分构成要素进行分离而予图示的立体图。
图4是将图3的A部分放大示出的放大立体图。
图5为表示图2的扩散叶片的变形例的立体图。
图6是与图1的根据现有技术的离心式压缩机进行对比而比较图4的P1部分的按频率而异的声压的曲线图。
图7是与图1的根据现有技术的离心式压缩机进行对比而比较图4的P2部分的按频率而异的声压的曲线图。
图8是将图1所示的根据现有技术的离心式压缩机与图2所示的关于本发明的一个实施例的离心式压缩机的压缩效率进行比较的曲线图。
符号说明
200:离心式压缩机 232:背板
210:旋转轴 240:扩散叶片
220:叶轮 TPE:齿缘
230:壳体 LE:前缘
231:护罩 TRE:后缘
具体实施方式
参考与附图结合而详细阐述的实施例就会明确理解本发明。然而,本发明并不局限于以下公开的实施例,其可以由互不相同的多样的形态实现,提供本实施例的目的在于使本发明的公开得以完整,并将本发明的范围完整地告知给在本发明所属的技术领域中具备基本知识的人员,本发明只由权利要求书的范围定义。另外,本说明书中使用的术语用于对实施例进行说明,其并非旨在限定本发明。在本说明书中,只要没有特别限定,则单数型也包括复数型。说明书中使用的术语“包括(comprises)”和/或“包含有(comprising)”并不排除所提及的构成要素、步骤、操作和/或元件之外的一个以上的其他构成要素、步骤、操作和/或元件的存在或可附加性。第一、第二等术语可用于说明多样的构成要素,然而不应解释为构成要素被术语所限。术语仅用于将一个构成要素与其他构成要素加以区分。
图2为关于本发明的一个实施例的离心式压缩机的概略剖面图,图3是将图2的离心式压缩机的一部分构成要素进行分离而予图示的立体图,图4是将图3的A部分放大而示出的放大立体图,图5为表示图2的扩散叶片的变形例的立体图。
参考图2至图4,离心式压缩机200包括旋转轴210、叶轮220、壳体230以及扩散叶片240。
旋转轴210可从电机及齿轮箱之类的驱动部(未图示)获得旋转力而使叶轮220旋转。旋转轴210可通过机械密封件(未图示)等而结合于背板232,基于这种构成方式,旋转轴210可相对于背板232进行旋转,并又能够防止流体通过其结合部分而泄漏到外部。
叶轮220布置于壳体230的内部,并可将旋转轴210作为中心而可旋转地设置。叶轮220可具有以旋转轴210为中心而形成为辐射状的多个叶片221。这种叶片221随着叶轮220的旋转而一起旋转,并可以使沿着壳体230的流入口233而流入的流体强制地向径向移动。
具体而言,将流体流出的叶片221的后端称为齿缘(Tip edge,TPE),根据本发明的一个实施例的叶片221的特征在于,具有锯齿(Serration)形状的齿缘(TPE)。将会在后面通过参考图6至图8而对通过这种构造而获得的效果进行详细阐述。
壳体230可由用于收容叶轮220的护罩231和背板232构成,从而将旋转轴210可旋转地支撑。如上所述,通过流入口233流入的流体借助于叶轮220的高速旋转而被离心加速,并可经过扩散叶片240而被引导至蜗壳234。
具体而言,蜗壳234作为螺旋(spiral)形态的空的空间,具有沿着圆周方向逐渐变宽的截面。于是,在蜗壳234的内部流动的流体经过逐渐变宽的截面,从而经历流体的动压(dynamic pressure)变化为静压(static pressure)的过程。随着经历这样的过程,离心式压缩机200的压力上升效果增大,而且如此流动的流体可汇聚而被排出到离心式压缩机200的外部。
背板232与护罩231隔着扩散叶片240而布置,并可结合在用于强制驱动叶轮220的旋转轴210的驱动部。背板232设置有多个扩散叶片240,该多个扩散叶片240用于使借助于叶轮220而被离心加速的流体的流速减小,从而将流体的动能转换为静压能量。
扩散叶片240可将从叶轮220流出的流体引导到蜗壳234侧。扩散叶片240的截面通常可被制造成翼片(Air foil)形态,将流体从叶轮220流入的一侧称为前缘(Leadingedge,LE),并将流体流出侧称为后缘(Trailing edge,TRE)。
如图4所示,根据本发明的一实施例的离心式压缩机200的扩散叶片240的前缘LE可形成为随着趋向中间而向内侧凹入的形状,后缘TRE可形成为锯齿(serration)形状。
具体而言,扩散叶片240的前缘LE可如图4所示地由V形状构成,然而本发明的实施例并不局限于此。即,图4所示的扩散叶片240的前缘LE的形状,即V形状仅仅是“随着趋向中间而向内侧凹入的形状”的一种具体实施例,扩散叶片240的前缘LE的形状并不局限于此。即,作为另一变形例,参考图5,扩散叶片240的后缘TRE还可以构成为U形状。
如图4和图5所示的扩散叶片240的后缘TRE的如上所述的形状是用于如下目的的构成要素:当从叶轮220流出的流体进入到扩散叶片240之间的空间时,减小因与扩散叶片240的后缘TRE碰撞而产生的噪音。将会在后面通过参考图6至图8而详细阐述可通过这种构成要素而获得的技术效果。
另外,如图3所示,扩散叶片240可在壳体230的内部布置成以叶轮220为中心而沿着其周围画圆的形态,并可形成为向远离叶轮220的方向延伸。扩散叶片240可如上所述地具有翼片形状的截面,然而其形状并不受限于此。例如,扩散叶片240也可以由楔形(wedge)形态之类的其他形状的截面形成。
其次,参考图6至图8,当叶轮220的齿缘TPE和扩散叶片240的后缘TRE具有锯齿形状,而且扩散叶片240的前缘LE以随着趋向中间而朝内侧凹入的形状形成时,对图1所示的根据现有技术的离心式压缩机100中产生的噪音及离心式压缩机100的效率与根据本发明的一个实施例的离心式压缩机200中产生的噪音及离心式压缩机200的效率进行比较。
图6是与图1的根据现有技术的离心式压缩机进行对比而比较图4的P1部分的按频率而异的声压的曲线图。
首先参考图4,附图标记P1表示叶轮220的齿缘TPE与扩散叶片240的前缘LE之间的区域。在P1区域一同产生如上所述的BPF噪音和宽频带噪音,因此可以确认,与改善后的噪音的大小相比而言,改善前的噪音的大小相对更大。
参考图6,当图1所示的根据现有技术的离心式压缩机100启动时,产生最高约为900Pa的噪声压(改善前),反之在图2所示的根据本发明的一个实施例的离心式压缩机200启动时,可以确认产生最高550Pa左右的噪声压(改善后)。这意味着,当根据本发明的一个实施例的离心式压缩机200运行时,比起现有的离心式压缩机100运行之时而言,具有最大4dB左右的噪声降低效果。
图7是与图1的根据现有技术的离心式压缩机进行对比而比较图4的P2部分的按频率而异的声压的曲线图。
首先参考图4,附图标记P2表示扩散叶片240与其他扩散叶片240之间的区域。在P2区域中,与P1区域相比,相对较少地发生湍流或涡散流现象,因此可以确认,比起改善前噪音大小而言,改善后的噪音的绝对大小相对更小。
参考图7,在图1所示的根据现有技术的离心式压缩机100运行时,在作为普通离心式压缩机的驱动转数的约7000hz附近处产生最大达到300Pa左右的噪声压(改善前),相反在图2所示根据本发明的一个实施例的离心式压缩机200运行时,可以确认产生最大达到100Pa左右的噪声压(改善后)。这意味着,当根据本发明的一实施例的离心式压缩机200运行时,比起现有的离心式压缩机100运行之时而言,具有约为5dB的降噪效果。
图8是将图1所示的根据现有技术的离心式压缩机与图2所示的根据本发明的一个实施例的离心式压缩机的压缩效率进行比较的曲线图。
参考图8,当根据现有技术的离心式压缩机100运行时,效率(改善前)随着流量系数(flow coeffieicnt)的变化而表现为0.912至0.925左右。另外,在根据本发明的一实施例的离心式压缩机200运行时,效率(改善后)随着流量系数的变化而表现为0.907至0.925左右。
即,如图2和图3所示,即使将叶轮220的齿缘TPE和扩散叶片240的后缘TRE的形状构成为锯齿形状,并将扩散叶片240的前缘LE的形状构成为随着趋向中间而朝向内侧凹入,也比图1所示的现有离心式压缩机100的构造,在效率方面并没有显著的差异。
已参考图示的实施例而对本发明的一个方面进行了说明,然而这只是示例性的,在本领域中具备基本知识的人员均能够由此实现多样的变形及其他等价实施例,这一点想必可以理解。因此,本发明的真正的保护范围应当唯由权利要求书确定。
Claims (5)
1.一种离心式压缩机,包括:
旋转轴;
叶轮,具有多个叶片,该多个叶片被设置于所述旋转轴而用于给流体提供离心力;
扩散叶片,用于引导从所述叶轮流出的所述流体,
其中,所述叶片的所述流体流出侧的齿缘和所述扩散叶片的所述流体流出侧的后缘中的至少一个形成为锯齿形状。
2.如权利要求1所述的离心式压缩机,其中,还包括:
壳体,由用于收容所述叶轮的护罩和背板构成而将所述旋转轴可旋转地支撑。
3.如权利要求1所述的离心式压缩机,其中,所述扩散叶片的所述流体流入侧的前缘以随着趋向中间而向内侧凹入的形状形成。
4.如权利要求3所述的离心式压缩机,其中,所述扩散叶片的所述前缘为V形状。
5.如权利要求3所述的离心式压缩机,其中,所述扩散叶片的所述前缘为U形状。
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PB01 | Publication | ||
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Effective date of registration: 20180319 Address after: Gyeongnam Changwon City, South Korea Applicant after: Han Hua compressor plant Address before: Gyeongnam Changwon City, South Korea Applicant before: SAMSUNG TECHWIN CO., LTD. |
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