CN109952440A - 制冷剂压缩机 - Google Patents

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Abstract

本公开的一个示例性实施例涉及制冷剂压缩机。所述压缩机包含具有多个轮叶和叶片的轴向部分以及具有推进器的离心部分。所述离心部分布置在所述轴向部分的下游。

Description

制冷剂压缩机
相关申请
本申请要求于2016年8月25日提交的美国临时申请No.62/379,367的权益，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及例如用于在冰箱中使用的压缩机。
背景技术
制冷剂压缩机被用来通过制冷剂回路使制冷剂在冷却装置中循环。已知制冷剂回路包括冷凝器、膨胀装置以及蒸发器。压缩机将流体压缩，流体随后进入冷凝器，冷凝器使流体冷却并且凝结。制冷剂随后进入减小流体压力的膨胀装置以及进入蒸发流体的蒸发器，从而完成制冷循环。
环境法规已经使具有较低的工作压力的制冷剂在最小化全球变暖潜能和臭氧消耗潜能中为优选的。这些较低工作压力的制冷剂与具有较高工作压力的制冷剂相比具有较低的蒸汽密度，需要更大的横截面积以使相同的质量流量通过。这种较大的横截面积导致了与使用较高工作压力的制冷剂相比更大的机器尺寸以及更小的轴速。
发明内容
根据本公开的示例性方面的示例制冷剂压缩机包含具有多个轮叶和叶片的轴向部分以及具有推进器的离心部分或者混流部分。所述离心部分或者混流部分定位在轴向部分的下游。
在前述系统的进一步实施例中，闪蒸蒸汽端口布置在离心部分的上游。
在前述系统的进一步实施例中，入口引导叶片布置在轴向部分的上游。
在前述系统的进一步实施例中，入口引导叶片布置在离心流动部分的上游以及轴向部分的下游。
在前述系统的进一步实施例中，入口引导叶片为可变的入口引导叶片。
在前述系统的进一步实施例中，第一入口引导叶片布置在轴向部分的上游并且第二入口引导叶片布置在轴向部分的下游。
在前述系统的进一步实施例中，扩散器布置在离心部分的下游。
在前述系统的进一步实施例中，制冷剂压缩机为冷却装置系统的一部分。
在前述系统的进一步实施例中，工作流体的流动路径由毂和壳体限定。
在前述系统的进一步实施例中，工作流体为HFO-1233ZD、R123、DR-2和HFO-1336MZZ中的一种。
在前述系统的进一步实施例中，具有多个轮叶的消涡器排布置在离心部分的上游。
根据本公开的示例性方面的示例制冷剂压缩机包含围绕旋转轴线布置的轴向部分和离心部分，以及流体流动路径。流体流动路径在轴向部分处大致平行于旋转轴线，并且流体流动路径在离心部分的一部分处大致垂直于旋转轴线。
在前述系统的进一步实施例中，轴向部分包括多个轮叶和多个叶片，并且离心部分包括推进器。
在前述系统的进一步实施例中，离心部分包括扩散器，并且流体通过蜗壳离开流动路径。
在前述系统的进一步实施例中，流体为制冷剂。
在前述系统的进一步实施例中，制冷剂为HFO-1233ZD、R123、DR-2和HFO-1336MZZ中的一种。
在前述系统的进一步实施例中，闪蒸蒸汽端口布置在离心部分的上游。
在前述系统的进一步实施例中，压缩机包含入口引导叶片。
前面的段落、权利要求或者下面的描述和附图的包含它们任意的不同方面或者各自的独立特征的实施例、示例以及供选方案可以独立地被采用或者以任意的结合被采用。结合一个实施例描述的特征可应用于所有的实施例，除非这些特征是不相容的。
附图说明
附图可以如下简要描述：
图1示出了制冷剂回路的示意性示意图。
图2示出了制冷剂压缩机。
图3示出了制冷机压缩机的另一个实施例。
图4示出了制冷机压缩机的另一个实施例。
图5示出了制冷机压缩机的另一个实施例。
图6示出了制冷机压缩机的另一个实施例。
图7示出了制冷机压缩机的另一个实施例
具体实施方式
图1示出了制冷剂冷却系统10。制冷剂系统10包含主制冷剂回路或者环路12，其与压缩机14、冷凝器16、蒸发器18和膨胀装置20连通。该制冷剂系统10可以被使用在例如冷却装置中。要注意的是，虽然示出了制冷剂系统10的特定示例，但是本申请可以推广至其它制冷剂系统的构造。例如，主制冷剂回路12可以包含冷凝器16下游和膨胀装置20上游的经济装置。
制冷剂冷却系统10使制冷剂循环。越来越多地，出于环保的原因，优选具有较低工作压力的制冷剂。较低工作压力的制冷剂还在系统效率、可燃性以及毒性方面具有优点。较低工作压力的制冷剂与传统制冷剂(例如HFC-134a或HFO-1234ZE)相比具有较低的蒸汽压力水平、较低的饱和压力以及较低的密度。较低工作压力的制冷剂因此需要较高的体积流量。这种较低工作压力的制冷剂的示例包含R123、HFO-1233ZD、HFO-1336MZZ和DR-2。在一个实施例中，较低工作压力的制冷剂在4.4摄氏度(或大约40华氏度)下具有低于100千帕斯卡(kPa)(或大约14.5psia)的饱和蒸汽压力。在另一个实施例中，较低工作压力的制冷剂包含液相饱和压力在104华氏度(或大约40摄氏度)下低于45磅/平方英寸绝对压力(psia)(或大约310kPa)的制冷剂，如环境保护署制冷剂回收条例所限定的。
图2示出了用于较低工作压力的制冷剂的示例制冷剂压缩机14。在该示例中，压缩机14包含围绕旋转轴线X布置的轴向压缩机部分19和离心压缩机部分21。流体流动路径F由内部的毂22以及外部的护罩或壳体24界定。压缩机14的入口25从蒸发器18接收流体。在入口25处，流体大致平行于旋转轴线X流动。在该示例中，压缩机14的第一级是单一级的轴向流动部分19。所述单一级的轴向流动部分19包含具有转子轮叶阵列的转子排28以及具有定子叶片阵列的定子排30。转子排28的轮叶构造成提供期望的压缩率。在一个实施例中，轮叶能够包含末端处理件，例如护罩，以有助于控制轮叶末端的性能缺失。转子排28提高了蒸汽的热含量。
定子排30提升了蒸汽的静压力并且改变了蒸汽的涡旋。定子排30的叶片构造成当工作流体F在压缩机14内被导向下游时，移除由转子排28产生的流动角度分量，并且恢复轴向流动方向。在一个实施例中，定子叶片可以是不变的。在另一个实施例中，定子排30能够被径向调整，允许在没有传统的返回通道叶片的情况下，流动路径F从轴向流动部分19的平滑过渡。而且，转子排28和定子排30提供了单一的压缩级。然而，应当理解的是，本公开可以扩展至在轴向流动压缩机中具有额外的或者更少的级的压缩机。
离心部分21布置在轴向流动部分19的下游，以用于第二级蒸汽压缩。离心部分21包含离心推进器34。在一个实施例中，流体在离心部分21处径向向外流动。换言之，在离心部分21的一部分处，流体F大致垂直于轴线X流动。离心推进器34能够包含全轮叶或者全轮叶和分流轮叶的结合。在其它的实施例中，离心部分21能够包含分流轮叶的单个排或多个排。分流轮叶的增加能够增加推进器34的流动容量。在另一个实施例中，扩散器36布置在推进器34的下游。扩散器36能够为无叶片扩散器、单一排或多个排的叶片扩散器或者管道扩散器。扩散器36能够提升在不同操作条件期间的容量控制和压缩机14的稳定操作范围，这能够导致压缩机效率更高。在通过扩散器36之后，流体F通过蜗壳38离开压缩机14，并且继续进入冷凝器16。在其它实施例中，简单的收集器或者轴向出口流动路径能够替代蜗壳38。在一些实施例中，混流压缩机能够根据设计规范替代离心部分21。混流压缩机包含结合了轴向部件和径向部件以具有斜向流体流的推进器。混流压缩机能够允许更小尺寸的护罩或壳体24。
在一些实施例中，消涡器排39布置在离心部分21的上游。消涡器排39包含多个轮叶并且在流体流F进入离心部分21之前移除额外的涡流。在一些实施例中，压缩机14包含轴向流动部分19上游的入口引导叶片40。入口引导叶片40能够为不变的或者可变化的。在另一个实施例中，入口引导叶片40为单一的可变的入口引导叶片。在其它实施例中，压缩机14在轴向流动部分19和离心部分21之间包含单一的可变的入口引导叶片42。入口引导叶片42能够布置成通过提供旋转速度分量以控制第一级入射角和/或将工作流体F膨胀至更大的比体积，来提升系统的效率和稳定性。尽管示出了两个入口引导叶片40、42，但是压缩机14能够包含更多或更少的入口引导叶片。
在另外的实施例中，闪蒸蒸汽端口44布置在离心推进器34的上游。蒸汽端口44从经济装置将较小量的闪蒸蒸汽添加至流动路径F，这提升了制冷循环的效率。
图3示出了制冷剂压缩机的另一个实施例。在该实施例中，蒸汽端口44布置在消涡器排39的下游以及离心部分21的上游。示出的实施例不包含入口引导叶片，但一些实施例中能够包含轴向流动部分19和/或离心流动部分21的上游的入口引导叶片。
图4示出了制冷剂压缩机的另一个实施例。在该实施例中，压缩机14不包含消涡器排或入口引导叶片。
图5示出了制冷剂压缩机的另一个实施例，在该实施例中，压缩机14包含轴向流动部分19上游的可变的入口引导叶片40。蒸汽端口44布置在消涡器排39的下游。
图6示出了制冷剂压缩机的另一个实施例。在该实施例中，可变的入口引导叶片40布置在轴向流动部分19的上游，并且压缩机14不包含消涡器排。
图7示出了制冷机压缩机的另一个实施例。在该实施例中，入口引导叶片40布置在轴向流动部分19的上游并且入口引导叶片42布置在轴向流动部分19的下游但是在离心流动部分21的上游。蒸汽端口44布置在轴向流动部分19的转子排28和定子排30之间。
离心部分21(或混流压缩机)上游的轴向流动部分19的这些结合使压缩机更紧凑，其使用较低工作压力的制冷剂而具有更高的轴速度。在一些实施例中，轴速度与传统介质的制冷剂压缩机或者更高工作压力的制冷剂压缩机的轴速度相近。更加紧凑的压缩机还节省了成本并且使用较低工作压力的制冷剂提升了循环的效率。
应当理解的是，以上使用的例如“轴向”、“径向”、“离心”或“混流”的术语是参照压缩机的正常的操作姿势。而且，在这里这些术语出于解释的目的被使用并且不应该被认为是限制性的。例如“大约”的术语不是要作为无限制(boundaryless)的术语，并且应当与本领域技术人员理解这些术语的方式一致地理解。
尽管不同的示例具有在阐释中示出的特定部件，本公开的实施例不限于这些特定的结合。可以使用这些示例中的一个的部件或特征与这些示例中的另一个的特征或部件相结合。
本领域的技术人员能够理解，上述的实施例是示例性的而非限制性的。即，本公开的修改处于权利要求的范围内。因此，应当研究下面的权利要求以确定真正的范围和内容。

Claims (20)

1.一种制冷剂压缩机，其包括：
轴向部分，其具有多个轮叶和叶片；以及
所述轴向部分下游的离心部分，其具有叶轮。
2.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中在所述离心部分的上游布置有闪蒸蒸汽端口。
3.根据权利要求1所述的制冷机压缩机，其中在所述轴向部分的上游布置有入口引导叶片。
4.根据权利要求3所述的制冷剂压缩机，其中所述入口引导叶片为可变的入口引导叶片。
5.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中在所述离心部分的上游和所述轴向部分的下游布置有入口引导叶片。
6.根据权利要求5所述的制冷剂压缩机，其中所述入口引导叶片为可变的入口引导叶片。
7.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中在所述轴向部分的上游布置有第一入口引导叶片，并且在所述轴向部分的下游布置有第二入口引导叶片。
8.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其还包括所述离心部分下游的扩散器。
9.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中所述制冷剂压缩机为冷却装置系统的一部分。
10.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中由毂和壳体限定用于工作流体的流动路径。
11.根据权利要求10所述的制冷剂压缩机，其中所述工作流体为HFO-1233ZD、R123、DR-2和HFO-1336MZZ中的一种。
12.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其还包括消涡器排，所述消涡器排具有布置在所述离心部分的上游的多个轮叶。
13.一种制冷剂压缩机，其包括：
围绕旋转轴线布置的轴向级和离心级；
流体流动路径，其中所述流体流动路径在所述轴向级处大致平行于所述旋转轴线，并且所述流体流动路径在所述离心级处大致垂直于所述旋转轴线。
14.根据权利要求13所述的制冷剂压缩机，其中所述轴向级包括多个轮叶和多个叶片，并且所述离心级包括推进器。
15.根据权利要求13所述的制冷剂压缩机，其中所述离心级包括扩散器，并且流体通过蜗壳离开所述流动路径。
16.根据权利要求13所述的制冷剂压缩机，其中流体为制冷剂。
17.根据权利要求16所述的制冷剂压缩机，其中所述制冷剂为HFO-1233ZD、R123、DR-2和HFO-1336MZZ中的一种。
18.根据权利要求13所述的制冷剂压缩机，其中在所述离心级的上游布置有闪蒸蒸汽端口。
19.根据权利要求13所述的制冷剂压缩机，其还包括入口引导叶片。
20.一种制冷剂压缩机，其包括：
轴向部分，其具有多个轮叶和叶片；以及
混流部分，其位于轴向流动部分的下游。
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