CN108194326B - 一种压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩机，包括气缸和设置在所述气缸轴向端部的法兰，所述压缩机的排气通道包括设置在所述法兰中的法兰排气孔道和设置在所述气缸中的气缸排气孔道，其中，所述排气通道的至少靠近所述法兰排气孔道的外端口的部分为喇叭形孔道，在所述排气通道的轴向上，所述喇叭形孔道的孔径从内到外逐渐变大。本发明的压缩机中，通过在排气通道的端部设置喇叭形孔道，有效加大了局部的气体流通面积，减小了排气阻力，同时还改善了排气通道端口附近的涡流效应，从而有效提高了压缩机的能效。

Description

一种压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机。
背景技术
现有的压缩机产品结构中，排气通道的横截面积恒定不变，在排气通道的孔口附近(例如如图1所示，在排气通道的出口附近)容易产生微小涡流，从而会形成额外的排气阻力，不利于排气的顺畅性；另外，现有的压缩机的排气通道结构还存在排气压力损失偏大的问题。上述问题的存在都限制了压缩机能效的进一步提高。
发明内容
基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种压缩机，其能够改善排气通道的孔口附近的涡流效应，同时能减小排气阻力，从而保证能效的提高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种压缩机，包括气缸和设置在所述气缸轴向端部的法兰，所述压缩机的排气通道包括设置在所述法兰中的法兰排气孔道和设置在所述气缸中的气缸排气孔道，其中，所述气缸排气孔道的至少一部分与所述法兰排气孔道共同形成喇叭形孔道，在所述排气通道的轴向上，所述喇叭形孔道的孔径从内到外逐渐变大。
优选地，所述法兰排气孔道为喇叭形孔道。
优选地，所述法兰包括设置在所述气缸第一端部的第一法兰和设置在所述气缸第二端部的第二法兰，所述排气通道从所述第一法兰贯通到所述第二法兰。
优选地，所述排气通道的入口端和出口端均包括喇叭形孔道，其中，所述排气通道的入口端设置在所述第二法兰上，所述排气通道的出口端设置在所述第一法兰上；和/或，
所述第二法兰中的法兰排气孔道的轴向两端均包括一段喇叭形孔道；和/或，
所述气缸排气孔道的轴向两端均包括一段喇叭形孔道。
优选地，所述入口端的喇叭形孔道的轴向尺寸小于所述出口端的喇叭形孔道的轴向尺寸；和/或，
所述入口端的法兰排气孔道的最大直径小于所述出口端的法兰排气孔道的最大直径；和/或，
所述入口端的法兰排气孔道的最小直径小于所述出口端的法兰排气孔道的最小直径；和/或，
所述第二法兰中的法兰排气孔道还包括在轴向上位于中部的圆柱形孔道，用于衔接位于轴向两端的喇叭形孔道；和/或，
所述气缸排气孔道还包括在轴向上位于中部的圆柱形孔道，用于衔接位于轴向两端的喇叭形孔道。
优选地，所述第一法兰的轴向外侧设置有第一消音器；和/或，
所述第二法兰的轴向外侧设置有第二消音器。
优选地，所述第一法兰与所述第一消音器之间通过第一轴向端面密封连接区域进行密封连接，其中所述第一轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L1满足：L1≥0.5mm；和/或，
所述第二法兰与所述第二消音器之间通过第二轴向端面密封连接区域进行密封连接，其中所述第二轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L2满足：L2≥0.5mm。
优选地，所述第一轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L1的内侧边界由所述第一法兰中的喇叭形孔道的孔口边缘限定；和/或，
所述第二轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L2的内侧边界由所述第二法兰中的喇叭形孔道的孔口边缘限定。
优选地，所述喇叭形孔道的锥角β的范围为：10°≤β≤30°。
优选地，所述气缸为单气缸或双气缸。
本发明的压缩机中，通过在排气通道的端部设置喇叭形孔道，有效加大了局部的气体流通面积，减小了排气阻力，同时还改善了排气通道端口附近的涡流效应，从而有效提高了压缩机的能效。
附图说明
以下将参照附图对根据本发明的压缩机的优选实施方式进行描述。图中：
图1为现有技术的压缩机排气通道的排气过程示意图；
图2为根据本发明的一种优选实施方式的压缩机排气通道的排气过程示意图；
图3为根据本发明的另一种优选实施方式的压缩机的结构示意图；
图4为图3的压缩机的外形结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种压缩机，例如为旋转压缩机，如图2和图3所示，该压缩机包括气缸1和设置在所述气缸1轴向端部的法兰，如第一法兰(或上法兰)2和/或第二法兰(或下法兰)3，所述压缩机的排气通道包括设置在所述法兰2和/或3中的法兰排气孔道21和/或31和设置在所述气缸1中的气缸排气孔道11，其中，所述排气通道的至少靠近所述法兰排气孔道21和/或31的外端口的部分(也即排气通道的端部)为喇叭形孔道，该喇叭形孔道的孔径从内到外(是指在所述排气通道的轴向上从内到外，也即从排气通道的内部到端口)逐渐变大，即为一种扩张形孔道。其中，法兰排气孔道的外端口是指远离气缸1的端口。
由于排气通道的端部为喇叭形孔道，其孔径逐渐变大的结构能够对流过的气体实现导流和改变流速的作用，从而可减小排气阻力，同时改善通道端口附近的涡流效应，因此可提高压缩机的能效。
由于气体流通时的压力损失与气流的速度V2成正比，通常，旋转压缩机的气缸每转的流量A是一定的，那么气体通流面积(也即排气通道的横截面积)S增大，气体流速V就会减小，于是排气压力损失就较小。因此，本发明的压缩机中，由于法兰排气孔道的外端口部分的喇叭形孔道的横截面积逐渐变大，因此气体流经该位置处时的排气压力损失就会减小，于是相比于现有技术中排气通道横截面积恒定的情况，本发明的压缩机的排气压力损失情况能够得到改善。
本发明中，喇叭形孔道至少存在于所述法兰排气孔道21和/或31的外端口附近。然而优选地，该喇叭形孔道可以沿排气通道的轴向向内侧延伸加长，例如，延伸到贯穿整个法兰的厚度，也即，整个法兰排气孔道21和/或31为喇叭形孔道；或者，延伸到气缸排气孔道11中，也即，所述气缸排气孔道11的至少一部分与所述法兰排气孔道21和/或31共同形成喇叭形孔道，如图2-3所示。
优选地，所述法兰包括设置在所述气缸1第一端部(如对于立式压缩机而言的上端部)的第一法兰2和设置在所述气缸1第二端部(如对于立式压缩机而言的下端部)的第二法兰3，所述排气通道从所述第一法兰2贯通到所述第二法兰3。例如，压缩机工作时，气缸1中的压缩气体先排到第二法兰3的外侧(如对于立式压缩机而言的下侧)，然后再经由第二法兰3中的法兰排气孔道31、气缸1中的气缸排气孔道11和第一法兰2中的法兰排气孔道21排放到第一法兰2的外侧(如对于立式压缩机而言的上侧)，在这个过程中，通过相应的喇叭形孔道实现减小排气阻力、改善涡流效应、减小排气压力损失等效果。
本发明的压缩机中，所述喇叭形孔道可以仅设置在排气通道的出口端或入口端。然而优选地，所述排气通道的入口端和出口端均包括喇叭形孔道，其中，所述排气通道的入口端例如设置在所述第二法兰3上，如为第二法兰3中的法兰排气孔道31的外端口，图2-3中为下端口，所述排气通道的出口端则例如设置在所述第一法兰2上，如为第一法兰2中的法兰排气孔道21的外端口，图2-3中为上端口。这种情况下，由于排气通道的两端均设置有喇叭形孔道，因此能够改善排气通道两端的涡流效应，并且同时减小两端的排气阻力和排气压力损失。
优选地，如图3所示，所述第二法兰3中的法兰排气孔道31的轴向两端均包括一段喇叭形孔道。二者的轴向尺寸例如均为法兰厚度(即轴向尺寸)的10％-50％，优选为20％-40％，并且优选地，靠近第二法兰3轴向外侧(也即远离气缸1的)的一段喇叭形孔道的轴向尺寸大于靠近第二法兰3轴向内侧的(也即靠近气缸1)另一段喇叭形孔道的轴向尺寸。进一步优选地，所述第二法兰3中的法兰排气孔道还包括在轴向上位于中部的圆柱形孔道，其直径例如为d1，用于衔接位于轴向两端的喇叭形孔道。也即，第二法兰3中的法兰排气孔道31的两端均形成扩张形孔道，从而可进一步减小局部的排气阻力和排气压力损失。
优选地，如图3所示，所述气缸排气孔道11的轴向两端均包括一段喇叭形孔道，二者的轴向尺寸例如均为汽缸轴向尺寸的10％-30％。并且优选地，所述气缸排气孔道11也包括在轴向上位于中部的圆柱形孔道，其直径例如为D0，用于衔接位于轴向两端的喇叭形孔道，如图2和图3所示，其中优选地，D0＝d1。
优选地，如图3所示，所述第二法兰3中的法兰排气孔道31的轴向两端均包括一段喇叭形孔道，此时，气缸排气孔道11的下端口(即与第二法兰3中的法兰排气孔道31对接的端口)的直径等于第二法兰3中的法兰排气孔道31的上端口(即与气缸排气孔道11的下端口对接的端口)的直径，计为d3，从而在排气通道的内部形成一个局部直径扩大的部分，并且该局部直径扩大的部分不存在直径的突变，从而能够进一步减小局部的排气阻力和排气压力损失。
优选地，所述入口端的喇叭形孔道的轴向尺寸小于所述出口端的喇叭形孔道的轴向尺寸，二者之间的比值优选为1.1-5；和/或，所述入口端的法兰排气孔道的最大直径(同时也就是入口端的喇叭形孔道的最大直径)d2小于所述出口端的法兰排气孔道的最大直径(同时也就是出口端的喇叭形孔道的最大直径)D2，二者之间的比值优选为d2/D2＝1.3-2；和/或，所述入口端的法兰排气孔道31的最小直径d1小于所述出口端的法兰排气孔道21的最小直径D1，二者之间的比值优选为d1/D1＝1.1-1.6；和/或，所述入口端的法兰排气孔道的最大直径(同时也就是入口端的喇叭形孔道的最大直径)d2大于第二法兰3中的法兰排气孔道31的上端口(即与气缸排气孔道11的下端口对接的端口)的直径d3，二者之间的比值优选为d2/d3＝1.05-1.2。也即，出口端的喇叭形孔道的尺寸大于入口端的喇叭形孔道的尺寸，从而使得排气通道的出口端在改善涡流效应、减小排气阻力和排气压力损失等方面的效果更明显。本发明中之所以如此设置，是因为本发明发现排气通道出口端相比于入口端更容易产生涡流效应、同时排气阻力和排气压力损失现象也更明显。
优选地，如图2-3所示，所述第一法兰2的轴向外侧(图中为上侧)设置有第一消音器6；和/或，所述第二法兰3的轴向外侧(图中为下侧)设置有第二消音器7。气缸1中的压缩气体首先排放到第二消音器7中，然后经所述排气通道排放到第一消音器6中。
优选地，如图2-3所示，第一消音器6以其端面凸缘气密地抵靠第一法兰2的轴向端面(上端面)，从而在所述第一法兰2与所述第一消音器6之间形成了第一轴向端面密封连接区域26，该第一轴向端面密封连接区域26将第一法兰2与第一消音器6二者密封连接在一起。该第一轴向端面密封连接区域26为大致环形的带状区域，其各处的宽度尺寸可以相同，也可以不相同，其中，其宽度尺寸的方向为第一法兰2的径向。其中，如图3所示，所述第一轴向端面密封连接区域26的最小宽度尺寸L1满足：L1≥0.5mm，从而满足密封连接的可靠性。
类似地，所述第二法兰3与所述第二消音器7之间形成有第二轴向端面密封连接区域37，该第二轴向端面密封连接区域37将第二法兰3与第二消音器7二者密封连接在一起。该第二轴向端面密封连接区域37为大致环形的带状区域，其各处的宽度尺寸可以相同，也可以不相同，其中，其宽度尺寸的方向为第二法兰3的径向。其中，如图3所示，所述第二轴向端面密封连接区域37的最小宽度尺寸L2满足：L2≥0.5mm，从而满足密封连接的可靠性。
优选地，如图3所示，所述第一轴向端面密封连接区域26的最小宽度尺寸L1的内侧边界由所述第一法兰2中的喇叭形孔道的孔口边缘限定，也即，所述最小宽度尺寸L1存在于相应的喇叭形孔道的孔口边缘处；和/或，所述第二轴向端面密封连接区域37的最小宽度尺寸L2的内侧边界由所述第二法兰3中的喇叭形孔道的孔口边缘限定，也即，所述最小宽度尺寸L2存在于相应的喇叭形孔道的孔口边缘处。也即，在设置相应的喇叭形孔道时，其孔口边缘可以部分地扩张到相应的轴向端面密封连接区域中，只要不影响连接的密封性即可。
具体地，在设置相应的喇叭形孔道时，可以尽量加大喇叭形孔道的最大直径，以便在改善涡流效应、减小排气阻力和排气压力损失等方面得到更好的效果，然而同时又要保证相应的消音器与法兰之间的连接密封性，为此，应保证相应的喇叭形孔道的孔口边缘外侧有足够宽的密封连接区域，例如以确保L1≥0.5mm、L2≥0.5mm为限度。
本发明的压缩机中，所述喇叭形孔道的锥角β的范围为：10°≤β≤30°。试验结果证明，当锥角β按此范围取值时，能够有效地改善孔口外端的涡流效应、减小排气阻力和排气压力损失，从而对提高压缩机的能效有利。
本发明的压缩机中，所述气缸1可以为单气缸(如图3所示)或双气缸(如图2所示)，也即，相应的压缩机可以为单缸机型，也可以为双缸机型。
对于双缸机型而言，如图2所示，气缸1包括第一气缸12、第二气缸14、以及设置在第一气缸12和第二气缸14之间的隔板13，其中所述气缸排气孔道沿轴向贯穿第一气缸12、隔板13和第二气缸14。
综上，本发明的压缩机中，通过在排气通道的端部设置喇叭形孔道，有效加大了局部的气体流通面积，减小了排气阻力，同时还改善了排气通道端口附近的涡流效应，从而有效提高了压缩机的能效。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种压缩机，其特征在于，包括气缸和设置在所述气缸轴向端部的法兰，所述压缩机的排气通道包括设置在所述法兰中的法兰排气孔道和设置在所述气缸中的气缸排气孔道，所述气缸排气孔道的至少一部分与所述法兰排气孔道共同形成喇叭形孔道，在所述排气通道的轴向上，所述喇叭形孔道的孔径从内到外逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述法兰排气孔道为喇叭形孔道。
3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述法兰包括设置在所述气缸第一端部的第一法兰和设置在所述气缸第二端部的第二法兰，所述排气通道从所述第一法兰贯通到所述第二法兰。
4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述排气通道的入口端和出口端均包括喇叭形孔道，其中，所述排气通道的入口端设置在所述第二法兰上，所述排气通道的出口端设置在所述第一法兰上；和/或，
所述第二法兰中的法兰排气孔道的轴向两端均包括一段喇叭形孔道；和/或，
所述气缸排气孔道的轴向两端均包括一段喇叭形孔道。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述入口端的喇叭形孔道的轴向尺寸小于所述出口端的喇叭形孔道的轴向尺寸；和/或，
所述入口端的法兰排气孔道的最大直径小于所述出口端的法兰排气孔道的最大直径；和/或，
所述入口端的法兰排气孔道的最小直径小于所述出口端的法兰排气孔道的最小直径；和/或，
所述第二法兰中的法兰排气孔道还包括在轴向上位于中部的圆柱形孔道，用于衔接位于轴向两端的喇叭形孔道；和/或，
所述气缸排气孔道还包括在轴向上位于中部的圆柱形孔道，用于衔接位于轴向两端的喇叭形孔道。
6.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述第一法兰的轴向外侧设置有第一消音器；和/或，
所述第二法兰的轴向外侧设置有第二消音器。
7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述第一法兰与所述第一消音器之间通过第一轴向端面密封连接区域进行密封连接，其中所述第一轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L1满足：L1≥0.5mm；和/或，
所述第二法兰与所述第二消音器之间通过第二轴向端面密封连接区域进行密封连接，其中所述第二轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L2满足：L2≥0.5mm。
8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述第一轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L1的内侧边界由所述第一法兰中的喇叭形孔道的孔口边缘限定；和/或，
所述第二轴向端面密封连接区域的最小宽度尺寸L2的内侧边界由所述第二法兰中的喇叭形孔道的孔口边缘限定。
9.根据权利要求1-8之一所述的压缩机，其特征在于，所述喇叭形孔道的锥角β的范围为：10°≤β≤30°。
10.根据权利要求1-8之一所述的压缩机，其特征在于，所述气缸为单气缸或双气缸。
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