CN110986403A - 制冷压缩机和制冷系统 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的示例性方面，提供一种制冷压缩机和制冷系统。该制冷压缩机主要包括布置在制冷剂主流动路径中的第一压缩段。第一压缩段是既有轴向分量又有径向分量的混合压缩段。该压缩机还包括布置在制冷剂主流动路径中、位于第一压缩段下游的第二压缩段。第二压缩段是径向压缩段。

Description

制冷压缩机和制冷系统
技术领域
本公开涉及一种带有混合压缩段和径向压缩段的压缩机。该压缩机被用在例如采暖、通风和空气调节(HVAC)制冷机系统中。
背景技术
制冷压缩机用于使制冷机中的制冷剂经由制冷回路循环。已知制冷回路包括冷凝器、膨胀装置和蒸发器。压缩机压缩后的流体进入冷凝器，在冷凝器中对流体进行冷却和冷凝。然后制冷剂进入膨胀装置，膨胀装置使流体的压力降低，然后进入蒸发器，在蒸发器中流体被汽化，从而完成一个制冷循环。
大多数制冷压缩机是离心式压缩机，具有电动马达，该电动马达驱动至少一个叶轮，以压缩制冷剂。流体沿轴向方向流入叶轮，并且流体从叶轮沿径向排出。然后流体被引导到下游以供制冷机系统中使用。
发明内容
根据本公开示例的制冷压缩机主要包括布置在制冷剂主流动路径中的第一压缩段。第一压缩段是既有轴向分量又有径向分量的混合压缩段。压缩机还包括布置在制冷剂主流动路径中、位于第一压缩段下游的第二压缩段。第二压缩段是径向压缩段。
在另外的实施例中，第一压缩段布置成使流体构造成沿相对于制冷压缩机的转动轴线倾斜的方向流动通过。
在另外的实施例中，所述方向相对于制冷压缩机的转动轴线倾斜小于45°的角度。
在另外的实施例中，制冷剂主流动路径被界定在外壁和内壁之间。此外，在第一压缩段的入口附近，外壁和内壁以第一径向距离彼此沿径向间隔开，在第一压缩段的出口附近，外壁和内壁以小于第一段径向距离的第二段径向距离彼此沿径向间隔开。
在另外的实施例中，外壁和内壁在第一压缩段内是弯曲的。
在另外的实施例中，在第一压缩段内，外壁和内壁从外部径向位置看是凹入的。
在另外的实施例中，外壁和内壁具有拐折点及平滑过渡区，使得外壁和内壁在第一压缩段和第二压缩段之间大致上相互平行。
在另外的实施例中，一组静态扩压器叶片布置在制冷剂主流动路径中，位于第一压缩段和第二压缩段之间。
在另外的实施例中，第二压缩段包括叶轮，所述叶轮构造成使大致轴向流转向成大致径向流。
在另外的实施例中，制冷剂主流动路径在第一压缩段和第二压缩段之间形成大致180度的转向。
在另外的实施例中，制冷剂主流动路径包括在第一压缩段和第二压缩段之间的跨越弯头。
在另外的实施例中，回流叶片布置在制冷剂主流动路径内、位于跨越弯头的下游和第二缩段的上游。
在另外的实施例中，制冷压缩机用于采暖、通风和空气调节(HVAC)制冷机系统。
根据本公开的示例方面的制冷系统主要包括主制冷回路，所述主制冷回路包括压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀装置。压缩机包括布置在制冷剂主流动路径中的第一压缩段。第一压缩段是既有轴向分量又有径向分量的混合压缩段。此外，第二压缩段布置在制冷剂主流动路径中、位于第一压缩段的下游。第二压缩段是径向压缩段。
在另外的实施例中，第一压缩段布置成使流体构造成沿相对于制冷压缩机的转动轴线倾斜的方向流动通过，并且所述方向相对于所述制冷压缩机的转动轴线倾斜小于45°的角度。
在另外的实施例中，制冷剂主流动路径被界定在外壁和内壁之间，并且外壁和内壁在第一压缩段内是弯曲的，使得当从外部径向位置看时，外壁和内壁是凹入的。
在另外的实施例中，在制冷剂主流动路径中、在第一压缩段和第二压缩段之间布置有一组静态扩压器叶片。
在另外的实施例中，第二压缩段包括叶轮，所述叶轮配置成使大致轴向流动转向成大致径向流动。
在另外的实施例中，制冷剂主流动路径在第一压缩段和第二压缩段之间形成大致180度的转向。
在另外的实施例中，制冷系统是指采暖、通风和空气调节(HVAC)制冷机系统。
附图说明
图1示意性示出了制冷系统。
图2示意性示出了具有两个压缩段的第一示例性压缩机，其中第一压缩段是混合压缩段，第二压缩段是径向压缩段。
图3示意性示出了具有两个压缩段的第二示例性压缩机，其中，第一压缩段是混合压缩段，第二压缩段是径向压缩段。
具体实施方式
图1示出了制冷系统10。制冷系统10包括与压缩机14、冷凝器16、蒸发器18和膨胀装置20连通的主制冷环路或回路12。该制冷系统10可用于例如制冷机中。在该示例中，冷却塔可与冷凝器16流体连通。在所示的制冷系统10的具体实施例中，该应用可扩展到其它制冷系统配置，包括不含有制冷机的配置。例如，主制冷剂回路12可包括在冷凝器16的下游和膨胀器20的上游之间的节流器。
图2示意性地示出了根据本公开的第一示例的制冷压缩机。在图2中，压缩机14的一部分如横截面图所示。可以理解为图2仅示出了压缩机14的上半部分，压缩机14实质上还包括围绕其中心纵向轴线A对称的相同结构。
在本示例中，压缩机14具有沿轴线A彼此间隔开的压缩段22、24。压缩段22、24均包括布置在盘上的多个叶片(例如，一组叶片)，并可经由26绕轴线A旋转。在本示例中，马达26是围绕轴线A布置的电动马达。压缩段22、24可通过分立轴或共用轴联接到马达26。两个轴示意性地在图2中示出。
压缩机14包括外壁28和内壁30，内壁和外壁一起构成了主流动路径32。主流动路径32在压缩机14的入口34和出口36之间延伸。外壁28和内壁30可具有一种或多种结构。
在入口34和第一压缩段22之间，流体F在主流动路径32内沿第一方向F1流动，第一方向是大致上平行于轴线A的轴向方向。“轴向”方向参见图2标示。流体F在本公开中为制冷剂。
第一压缩段22包括布置成绕轴线A旋转的多个叶片33。在第一压缩段22的入口33I附近，外壁28和内壁30以径向距离D1间隔开。在第一压缩段22的出口33O附近，外壁28和内壁30以小于D1的径向距离D2间隔开。距离D1和D2通常相对于轴线A测得。
在第一压缩段22内，外壁28和内壁30布置使得流体F沿第二方向F2取向，第二方向既有轴向分量又有径向分量。所以，第一压缩段22可以称为“混合”压缩段，因为流体F在第一压缩段22内既有轴向流动分量又有径向流动分量。“径向”方向参见图2标示。
在一个示例中，第二方向F2相对于第一方向F1并且相对于轴线A倾斜小于45°的角度。在这种情况下，第二方向F2主要是轴向分量，但也有径向分量(例如，轴向分量多于径向分量)。
此外，在入口33I和出口33O之间，外壁28和内壁30不是平直的。确切地说，外壁28和内壁30是弯曲的。具体地，在该示例中，外壁28和内壁30弯曲成使得外壁和内壁在第一压缩段22内是大体弯曲的，当从外部径向位置例如图2中的位置看时外壁和内壁是凹入的。因此，流体F实现了从纯轴向流到既有轴向分量又有径向分量的混合流的平滑转换。
在第一压缩段22的下游，外壁28和内壁30具有拐折点及平滑过渡区，使得外壁28和内壁30基本上相互平行。因此，流体F沿第三方向F3被引导，第三方向F3基本上平行于第一方向F1和轴线A。因为流体F沿第三方向F3流动，所以在本示例中，流体F还流经一组静态扩压器叶片38。
在扩压器叶片38的下游，流体F被引导到第二压缩段24，在该示例中，第二压缩段包括叶轮40，该叶轮配置成使沿大致轴向方向流动的流体F转向成大致径向方向。具体地，叶轮40包括入口40I和出口40O，所述入口布置成在轴向上大致平行于轴线A，并且出口布置成在径向上大致垂直于轴线A。
具体的，流体F沿第三方向F3流入第二压缩段24并沿第四方向F4流出第二压缩段24，在一个示例中，方向F4大致平行于径向。在本公开中，第四方向F4相对于轴线A倾斜的角度大于45°并且小于或等于90°。在一个具体示例中，第四方向F4相对于轴线A倾斜的角度基本上等于90°。因此，第二压缩段24可被称为径向压缩段。
既有轴向分量又有径向分量(即第二方向F2以小于45°的角度倾斜)的第一压缩段22与主要是径向的(比如第四方向F4的角度基本上等于90°)的第二压缩段24的组合，压缩机14比例如包括两个径向叶轮的压缩机更紧凑。压缩机14工作范围也得到了提升，相对于具有两个轴向叶轮的压缩机，它可以在较低容量下无喘振地工作。相应地，压缩机14在紧凑和高效之间取得了特有的平衡。
图3示意性地示出了根据本公开的第二示例性制冷压缩机。除非另外说明或示出，压缩机114与图2的压缩机14相对应，相对应部件附图标记前增加数字“1”。
与压缩机14一样，压缩机114具有沿轴线A彼此间隔开的两个压缩段122、124。第一压缩段122是“混合”压缩段，并且与第一压缩段22大体上相同地布置。第二压缩段124是径向压缩段，并且同样与第二压缩段24大体上相同地布置。
不同于压缩机14，压缩机114的主流动路径132包括位于第一压缩段122和第二压缩段124之间的180弯头。具体地，在第一压缩段122的下游，主流动路径132从轴线A径向向外转向并突出。具体地，主流动路径132在第一部段190中基本上垂直于轴线A。主流动路径132在跨越弯头192中再转向大致180度，使得主流动路径132在第二部段194中沿径向向内朝向轴线A突出，第二部段194被称为返回通道。在本示例中，第二部段包括回流叶片196，该回流叶片使流体F的流动准备好以用于第二压缩段124。另外，在第二压缩段114的下游，压缩机114包括出口蜗壳198，围绕轴线A螺旋并通向压缩机出口。压缩机14也可包括出口蜗壳。
应该理解，以上使用的诸如“轴向”和“径向”的这些术语是指压缩机常规运转状态下的术语。此外，这些已在文中使用的术语是用于解释的目的，不应被视为有其它限制。诸如“基本上”、“大约”和“大致”这些词语并不旨在解释为无限制的术语，应当以与本领域技术人员解释这些术语一致的方式解释这些术语。
虽然不同的示例具有说明书中所描述的特定部件，但是本公开的实施例并不仅限于这些特定组合。可以使从一个示例中选择某些部件或特征与从另一个示例中选择的某些特征或部件相结合使用。
本领域的普通技术人员均可理解上述实施例是示例性的和非限制性的。也就是说，对本公开的改进也落入权利要求的范围内。因此，以下权利要求用来确定其真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种制冷压缩机，所述制冷压缩机包括：
第一压缩段，所述第一压缩段布置在制冷剂主流动路径中，所述第一压缩段是具有轴向分量和径向分量的混合压缩段；
第二压缩段，所述第二压缩段布置在在制冷剂主流动路径中，位于第一压缩段的下游，所述第二压缩段是径向压缩段。
2.如权利要求1所述的制冷压缩机，其中，所述第一压缩段布置成使流体配置成沿相对于制冷压缩机的转动轴线倾斜的方向流动通过。
3.如权利要求2所述的制冷压缩机，其中，所述方向相对于制冷压缩机的转动轴线倾斜小于45°的角度。
4.如权利要求1所述的制冷压缩机，其中：
制冷剂主流动路径被界定在外壁和内壁之间，
在第一压缩段的入口附近，外壁和内壁以第一径向距离彼此沿径向间隔开，并且
在第一压缩段的出口附近，外壁和内壁以小于第一径向距离的第二径向距离彼此沿径向间隔开。
5.如权利要求4所述的制冷压缩机，其中，外壁和内壁在第一压缩段内是弯曲的。
6.如权利要求5所述的制冷压缩机，其中，在第一压缩段内，外壁和内壁从外部径向位置看是凹入的。
7.如权利要求5所述的制冷压缩机，其中，外壁和内壁具有拐折点和平滑过渡区，使得外壁和内壁在第一压缩段和第二压缩段之间大致上相互平行。
8.如权利要求7所述的制冷压缩机，其中，一组静态扩压器叶片布置制冷剂主流动路径中，位于第一压缩段和第二压缩段之间。
9.如权利要求1所述的制冷压缩机，其中，第二压缩段包括叶轮，所述叶轮配置成使大致轴向流转向成大致径向流。
10.如权利要求1所述的制冷压缩机，其中，制冷剂主流动路径在第一压缩段和第二压缩段之间形成大致180度转向。
11.如权利要求10所述的制冷压缩机，其中，制冷剂主流动路径在第一压缩段和第二压缩段之间包括跨越弯头。
12.如权利要求11所述的制冷压缩机，其中，在制冷剂主流动路径内、在跨越弯头的下游和第二压缩段的上游之间布置有回流叶片。
13.如权利要求1所述的制冷压缩机，其中，制冷压缩机用于采暖、通风和空气调节(HVAC)制冷机系统。
14.一种制冷系统，所述制冷系统包括：
主制冷回路，所述主制冷回路包括压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀装置，其中，所述压缩机包括：
第一压缩段，所述第一压缩段布置在制冷剂主流动路径中，其中，所述第一压缩段是既有轴向分量又有径向分量的混合压缩段；
第二压缩段，所述第二压缩段布置在制冷剂主流动路径中，位于第一压缩段的下游，其中，第二压缩段是径向压缩段。
15.如权利要求14所述的制冷系统，其中，所述第一压缩段布置成使流体沿相对于制冷压缩机的转动轴线倾斜的方向流动通过，并且所述方向相对于所述制冷压缩机的转动轴线倾斜小于45°的角度。
16.如权利要求14所述的制冷系统，其中：
制冷剂主流动路径被界定在外壁和内壁之间，并且
外壁和内壁在第一压缩段内是弯曲的，使得当从外部径向位置看时，外壁和内壁是凹入的。
17.如权利要求14所述的制冷系统，其中，在制冷剂主流动路径中、在第一压缩段和第二压缩段之间布置有一组静态扩压器叶片。
18.如权利要求14所述的制冷系统，其中，第二压缩段包括叶轮，所述叶轮配置成使大致轴向流动转向成大致径向流动。
19.如权利要求14所述的制冷系统，其中，制冷剂主流动路径在第一压缩段和第二压缩段之间形成大致180度的转向。
20.如权利要求14所述的制冷系统，其中，制冷系统是指采暖、通风和空气调节(HVAC)制冷机系统。
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