CN111373155B - 紧凑可变几何形状的扩散器机构 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于离心压缩机的扩散器系统。所述扩散器系统包括限定扩散间隙(212)的喷嘴基板(206)、支撑块(216，246)、和相对于所述支撑块可旋转的驱动环(220)。所述驱动环包括凸轮轨道(224，242)和轴承组件(226，234)，所述轴承组件定位在所述驱动环的外圆周附近。所述扩散器系统进一步包括延伸穿过所述支撑块和所述喷嘴基板的驱动销(214)。每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的凸轮轨道中的凸轮从动件(218)。每个驱动销的第二端联接到扩散环(208)。所述驱动环的旋转通过使所述凸轮轨道中的凸轮从动件移动而引起所述驱动销的轴向移动。这引起所述扩散环的移动以控制穿过所述扩散间隙的流体流动。

Description

紧凑可变几何形状的扩散器机构
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月25日提交的美国临时专利申请号62/562,682的权益和优先权，所述美国临时专利申请的全部披露内容通过援引并入本文。
背景技术
建筑物可以包括暖通空调(HVAC)系统。
发明内容
本披露内容的一种实施方式是一种用于离心压缩机的扩散器系统。所述扩散器系统包括限定扩散间隙的喷嘴基板、支撑块和相对于所述支撑块可旋转的驱动环。所述驱动环包括凸轮轨道和轴承组件，所述轴承组件定位在所述驱动环的外圆周附近。所述扩散器系统进一步包括延伸穿过所述支撑块和所述喷嘴基板的驱动销。每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的凸轮轨道中的凸轮从动件。每个驱动销的第二端联接到扩散环。所述驱动环的旋转通过使所述凸轮轨道中的凸轮从动件移动而引起所述驱动销的轴向移动。这引起所述扩散环的移动以控制穿过所述扩散间隙的流体流动。
所述轴承组件可以包括轴向轴承组件和径向轴承组件。所述径向轴承组件可以包括与所述驱动环的外圆周表面相接触的滚轮构件。所述滚轮构件可以在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的径向移动。驱动装置可以包括第二组凸轮轨道。所述轴向轴承组件可以包括安装到所述第二组凸轮轨道之一中的轴承构件。所述轴承构件可以在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的轴向移动。所述第二组凸轮轨道可以平行于所述驱动环的顶表面和底表面。另一组凸轮轨道可以相对于所述驱动环的所述顶表面和底表面倾斜。所述扩散环的第二位置可以完全闭合所述扩散间隙并且可以防止流体流过所述扩散间隙。
本披露内容的另一种实施方式是用于用来压缩流体的可变容量离心压缩机的系统。所述系统包括：壳体、可旋转地安装在所述壳体中用于压缩通过入口引入的流体的叶轮，以及安装在所述壳体中并被配置成稳定离开所述叶轮的流体流动的扩散器系统。所述扩散器系统包括限定扩散间隙的喷嘴基板、支撑块和相对于所述支撑块可旋转的驱动环。所述驱动环包括凸轮轨道和轴承组件，所述轴承组件定位在所述驱动环的外圆周附近。所述扩散器系统进一步包括延伸穿过所述支撑块和所述喷嘴基板的驱动销。每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的凸轮轨道中的凸轮从动件。每个驱动销的第二端联接到扩散环。所述驱动环的旋转通过使所述凸轮轨道中的凸轮从动件移动而引起所述驱动销的轴向移动。这引起所述扩散环的移动以控制穿过所述扩散间隙的流体流动。
所述轴承组件可以包括轴向轴承组件和径向轴承组件。所述径向轴承组件可以包括与所述驱动环的外圆周表面相接触的滚轮构件。所述滚轮构件可以在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的径向移动。驱动装置可以包括第二组凸轮轨道。所述轴向轴承组件可以包括安装到所述第二组凸轮轨道之一中的轴承构件。所述轴承构件可以在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的轴向移动。所述扩散环的第二位置可以完全闭合所述扩散间隙并且可以防止流体流过所述扩散间隙。所述叶轮可以是高比转速叶轮。所述流体可以是制冷剂。所述制冷剂可以是R1233zd。
本披露内容的另一种实施方式是一种用于离心压缩机的扩散器系统。所述扩散器系统包括：与相对的内表面配合以限定扩散间隙的喷嘴基板、支撑块和相对于所述支撑块可旋转的驱动环。所述驱动环包括凸轮轨道。所述扩散器系统进一步包括轴承组件，所述轴承组件定位在所述驱动环的外圆周表面上并且同时抵抗所述驱动环在径向方向和轴向方向上的移动。所述扩散器系统进一步包括延伸穿过所述支撑块和所述喷嘴基板的驱动销。每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的凸轮轨道中的凸轮从动件。每个驱动销的第二端联接到扩散环。
所述轴承组件可以包括具有外环和内环的V形槽轴承组件。所述外环包括以V形延伸的两个凸缘。所述内环允许所述外环相对于所述内环旋转。所述驱动环可以包括相对于彼此正交定位的基部和延伸部。所述延伸部可以接触所述外环的所述两个凸缘。
附图说明
图1是根据一些实施例的冷却器组件的透视图。
图2是根据一些实施例的图1的冷却器组件的立视图。
图3是根据一些实施例的可以在图1的制冷机组中使用的压缩机和电机组件的透视图。
图4是根据一些实施例的在离心压缩机中使用的可变几何形状扩散器(VGD)的截面图。
图5是根据一些实施例的图3的VGD的喷嘴基板和驱动环子组件的透视图。
图6是根据一些实施例的图5的喷嘴基板和驱动环子组件的透视图。
图7是根据一些实施例的图5的喷嘴基板和驱动环子组件的详细视图。
图8是根据一些实施例的非紧凑设计VGD的详细视图。
图9是根据一些实施例的紧凑设计VGD的详细视图。
图10是根据一些实施例的在图9的紧凑设计VGD中使用的驱动环的正视图。
图11是根据一些实施例的V形槽凸轮从动轴承的透视图。
图12是根据一些实施例的V形槽凸轮从动轴承和驱动环组件的截面图。
具体实施方式
总体参考附图，示出了与制冷机组中的离心压缩机中的叶轮一起使用的紧凑可变几何形状的扩散器(VGD)。离心式压缩机可用于需要压缩流体的多种装置，比如冷却器。为了实现这种压缩，离心式压缩机使用旋转部件，以将角动量转换为流体中的静压升高。
离心式压缩机可以包括四个主要部件：入口、叶轮、扩散器、以及收集器或蜗壳。入口可以包括简单的管道，所述管道将流体(例如，制冷剂)吸入压缩机并且将流体递送至叶轮。在一些实例中，入口可以包括入口导向叶片，这些入口导向叶片确保流体轴向流至叶轮入口。叶轮是一组旋转叶片，当流体从叶轮的中心(也称为叶轮的眼睛)移动至叶轮的外周边缘(也称为叶轮的端头)时，所述叶片使流体的能量逐渐升高。流体路径中的叶轮下游是扩散器机构，该扩散器机构用于使流体减速并因此将流体的动能转换成静压能。离开扩散器后，流体进入收集器或蜗壳，在所述收集器或蜗壳中，由于其形状而进一步将动能转换为静压。在一些实施方式中，收集器或蜗壳与涡旋部件一体地形成，并且该涡旋部件可以容纳压缩机的其他部件，例如叶轮和扩散器。
扩散器机构可以是可变几何形状的扩散器(VGD)机构，它具有可在第一缩回位置和第二伸出位置之间移动的扩散环，在第一缩回位置，穿过扩散间隙的流动不受阻碍，在第二伸展位置，扩散环延伸到扩散间隙中以改变穿过扩散间隙的流体流动。通常希望改变流过压缩机的流体量或由压缩机产生的压差。例如，当穿过压缩机的流体流动减小并且在叶轮上保持相同的压差时，穿过压缩机的流体流动可能变得不稳定。一些流体可能在压缩机内失速，并且失速的流体袋可能随着叶轮开始旋转。由于这些失速的流体袋在压缩机中引起的噪声、振动和效率降低，因此它们可能带来问题，导致称为旋转失速或初期喘振的情况。如果流体流动进一步减少，则流体流动可能变得甚至更不稳定，并且甚至导致流体流动完全逆转，称为喘振。喘振的特征在于流体交替地向前向后流过压缩机，并且除了噪音、振动和压缩机效率降低之外，还可能导致压力峰值和压缩机损坏。
通过改变叶轮出口处的扩散器几何形状，可以最小化旋转失速、初期喘振和喘振的不良影响。当以低流体流速运行时，可以致动VGD机构的扩散环以减小叶轮出口处的扩散间隙尺寸。减小的面积防止了流体失速和通过叶轮涌回。当流体流速增加时，可以致动VGD机构的扩散环以增加扩散间隙的尺寸，从而为附加的流动提供更大的面积。还可以响应于由压缩机产生的压差变化来调节VGD机构。例如，当压差增大时，可以致动VGD机构的扩散环以减小扩散间隙的尺寸，从而防止流体失速和喘振。相反地，当压差增大时，可以致动VGD机构的扩散环以增加扩散间隙的尺寸，从而在叶轮出口处提供更大的面积。除了防止失速和喘振之外，VGD机构还可以用于容量控制、最小化压缩机反转和压缩机反转期间的相关瞬态负载、以及最小化启动瞬变。
为压缩机选择的叶轮类型可能对压缩机的其他部件具有设计暗示，尤其是对VGD机构。例如，叶轮的尖端直径与叶轮的轮眼直径的典型比率可以在1.5至3.0的范围内，1.5的比率代表较高比转速型叶轮，而3.0的比率代表较低比转速型叶轮。换句话说，当在离心压缩机中使用较高比转速叶轮时，叶轮的中心入口相较于叶轮的外径更大。低比转速型叶轮主要通过离心力形成液压头，而高比转速型叶轮同时通过离心力和轴向力产生液压头。因为叶轮的中心入口或轮眼可以位于VGD机构的某些部件附近，所以高比转速型叶轮可能侵占原本为VGD机构保留的空间。因此，最大化可用于将叶轮安装在压缩机内的空间量的VGD机构设计可能是有用的。
参照图1至图2，描绘了冷却器组件100的示例性实施方式。冷却器组件100被示出为包括由电机104驱动的压缩机102、冷凝器106、以及蒸发器108。制冷剂通过蒸气压缩循环，循环通过冷却器组件100。冷却器组件100还可以包括控制面板114，用以控制蒸气压缩循环在冷却器组件100内部的运行。
电机104由变速驱动装置(VSD)110供电。VSD 110从交流(AC)电源(未示出)接收具有特定固定线路电压和固定线路频率的AC电力，并且向电机104提供具有可变电压和频率的电力。电机104可以是可由VSD 110供电的任何类型的电动机。例如，电机104可以是高速感应电机。压缩机102由电机104驱动，以压缩通过抽吸管线112从蒸发器108接收到的制冷剂蒸气、并且通过排放管线124将制冷剂蒸气输送至冷凝器106。压缩机102可以是离心压缩机、螺杆压缩机、涡旋压缩机、涡轮压缩机或任何其他类型的合适的压缩机。在附图中描绘的实施方式中，压缩机102是离心式压缩机。
蒸发器108包括内部管束(未示出)、以及用于将工艺流体供应到内部管束和将其移除的供应管线120与回流管线122。经由循环工艺流体的导管，供应管线120与回流管线122可以与HVAC系统(例如，空气处理器)内部的部件处于流体连通。工艺流体是用于冷却建筑物的冷却液体，并且可以是但不限于水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水、或任何其他合适的液体。蒸发器108被配置用于在工艺流体穿过蒸发器108的管束并与制冷剂进行热交换的过程中，降低工艺流体的温度。制冷剂蒸气由制冷剂液体在蒸发器108中形成，所述制冷剂液体被输送至蒸发器108、与工艺流体进行热交换、发生相变成为制冷剂蒸气。
由压缩机102输送到冷凝器106的制冷剂蒸气将热量传递给流体。由于与流体进行热量传递，制冷剂蒸气在冷凝器106中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器106的制冷剂液体流过膨胀装置(未示出)并返回到蒸发器108以完成制冷机组100的制冷剂循环。冷凝器106包括供应管线116与回流管线118，用于使流体在冷凝器106与HVAC系统的外部部件(例如，冷却塔)之间循环。经由回流管线118供应给冷凝器106的流体与冷凝器106中的制冷剂进行热交换、并且经由供应管线116从冷凝器106中移除，以完成循环。循环通过冷凝器106的流体可以是水或任何其他合适的液体。
在一些实施例中，制冷剂具有小于400kPa或大约58psi的操作压力。在进一步的实施例中，制冷剂是R1233zd。R1233zd是一种不易燃的氟化气体，相对于商用冷却器组件中使用的其他制冷剂而言，其具有较低的全球变暖潜能值(GWP)。GWP是为比较不同气体对全球变暖的影响而制定的一项衡量标准，方法是量化1吨气体的排放量在一定时段内相对于1吨二氧化碳的排放量将吸收多少能量。
现在转到图3，描绘了压缩机102和电机104的透视图。如图所示，致动器126可以定位在压缩机102的外表面附近。致动器126可以是任何合适类型的致动器或致动装置，它能够联接到VGD以便旋转驱动环。在一些实施例中，致动器126使用一系列连杆联接到VGD。下面参考图7包括驱动环的旋转的进一步细节。
现在参照图4，描绘了根据一些实施例的压缩机102中的VGD 200的截面图。如图所示，压缩机102可以包括扩散板202、叶轮204、喷嘴基板206和吸板壳体252。在一些实施例中，扩散板202与压缩机壳体(未示出)的部件成一体。在其他实施例中，扩散板202通过紧固件可拆卸地联接到压缩机壳体。扩散板202显示为与喷嘴基板206和吸板壳体252相对定位。喷嘴基板206(下面参照图6至图8进一步详细描述)可以通过紧固件可拆卸地联接到吸板壳体252。吸板壳体252可以联接到吸入口管路或联接到压缩机壳体的另一个部件，以形成制冷剂的入口通道。在不同实施例中，扩散板202、喷嘴基板206和吸板壳体252使用铸造或机加工工艺制造。
叶轮204的旋转对流体做功，从而增加流体的压力。如上所述，在一些实施例中，叶轮204是高比转速VGD。流体通常是制冷剂，它在叶轮入口250处进入。在通过叶轮204之后，更高速度的制冷剂离开叶轮204并在被引导至收集器或蜗壳并最终到达压缩机出口时通过扩散间隙212。
扩散环208被组装到凹槽210中。在一些实施例中，凹槽210被机加工到喷嘴基板206和/或吸板壳体252的表面中。在其他实施例中，当部件彼此连接时，凹槽210由喷嘴基板206和吸板壳体206的几何形状形成。扩散环208可背离凹槽210移动并进入扩散间隙212，该扩散间隙将扩散板202和喷嘴基板206分隔开。在完全缩回位置，扩散环208嵌套在凹槽210中，并且扩散间隙212处于最大流动状态。在完全伸展位置(如图4所描绘)，扩散环208基本上横跨扩散间隙212延伸，从而基本上闭合扩散间隙212。扩散环208可以移动到完全缩回位置与完全伸展位置之间的任何位置。在一些实施例中，扩散环208具有大致环形形状和矩形横截面，但是扩散环208可具有任何横截面(例如L形)以实现通过扩散间隙212的期望的流动特性。
扩散环208(例如，经由紧固件)附接到多个驱动销214。每个驱动销214包括第一端254和第二端256。在各种实施例中，驱动销214的第一端254可以螺栓连接、焊接或钎焊到扩散环208中。在进一步的实施例中，驱动销214可以通过驱动销214的第一端254上的螺纹部分固定地连接到扩散环208，该螺纹部分拧入环形扩散环208上的螺纹孔中。每个驱动销214包括在第二端256上的孔，该孔用于将驱动销214联接到凸轮从动件218。下面参考图8包括凸轮从动件218的进一步细节。
现在转向图5至图7，描绘了根据一些实施例的图4的VGD 200的喷嘴基板206和驱动环220的透视图和正视图。如图所示，驱动环220大致为环形，并包括顶表面228、内圆周表面230、外圆周表面238和底表面240。当安装在压缩机102中时，VGD200可以被定向成使得驱动环220的顶表面228位于压缩机102的吸入口附近，并且驱动环220的底表面240位于扩散间隙212附近，如上面参考图4所述。驱动环220被组装到支撑块216和246上，这些支撑块在驱动环220下方延伸。在一些实施方式中，支撑块216和246与喷嘴基板206一体地形成(例如，使用铸造或机加工工艺)。在其他实施方式中，支撑块216和246被制造为单独的部件，随后组装到喷嘴基板206(例如，使用诸如螺栓或销的紧固件)。
利用驱动销214，支撑块216可以有助于扩散环208与驱动环220的连接，而支撑块246可以同时容纳轴向轴承组件232和径向轴承组件234。如图6中具体所示，支撑块216和246可以围绕喷嘴基板206交替，使得每个支撑块216在任一侧包括支撑块246，反之亦然。在图6中描绘的实施方式中，VGD 200包括五个支撑块216和五个支撑块246，因此VGD 200包括五个驱动销214、五个轴向轴承组件232和五个径向轴承组件234。由于支撑块216和246可以围绕喷嘴基板206均匀分布，因此每个支撑块216和246可以每隔72°的大致间隔(例如，±10％)定位。在其他实施例中，VGD可以包括不同数量的支撑块216和246，以及相应的不同数量的驱动销214、轴向轴承组件232和径向轴承组件234。
驱动销214被组装到支撑块216中并向下延伸穿过喷嘴基板206。因为驱动销214延伸穿过喷嘴基板206中的孔并且因为喷嘴基板206附接到吸板壳体252，所以驱动销214防止扩散环208的旋转移动。驱动销214联接到凸轮从动件218，这些凸轮从动件被组装到凸轮轨道224中。例如，凸轮从动件218可以通过驱动销214中的孔组装并用螺母固定到驱动销214。在其他实施例中，可以利用另一种附接方法(例如，锁销装置)将凸轮从动件218固定到驱动销214，只要凸轮从动件218相对于驱动销214自由旋转即可。凸轮轨道224是制造到驱动环220的外圆周表面238中的凹槽。每个凸轮轨道224可以以预选的深度和预选的宽度制造以接纳凸轮从动件218，并且可以与支撑块216对应并配合。因此，在图6所描绘的实施方式中，驱动环220将具有对应于五个支撑块216的五个凸轮轨道224。
具体地参考图7，描绘了轴向轴承组件226和径向轴承组件234的透视图。轴向轴承组件226包括用于轴向轴承232的支撑结构258和用于将支撑结构258固定到支撑块246的附接装置(未示出)。可以使用任何合适的装置(例如，螺母)将轴向轴承232固定到支撑结构258。轴向轴承232被组装到轴向凸轮轨道242中，下面参考图10进一步详细描述。轴向轴承232在驱动环220旋转时抵抗该驱动环的轴向移动。在一些实施方式中，轴向轴承232还允许对驱动环220的轴向位置进行小的调节。可以利用任何其他合适的可以在驱动环220旋转时抵抗该驱动环的轴向移动的轴向轴承组件。
图7还示出了安装到支撑块246上的径向轴承组件234。径向轴承组件234包括滚轮236。滚轮236可以使用部分螺纹轴260固定到支撑块246，但是可以允许滚轮236相对于部分螺纹轴260自由旋转。径向轴承组件234在驱动环220旋转时抵抗该驱动环的径向移动。可以利用任何其他合适的可以在驱动环220旋转时抵抗该驱动环的径向移动的径向轴承组件。
VGD 200的操作可以如下进行：当在压缩机102内检测到(例如，通过传感器)失速或喘振状况时，致动装置(例如，致动器126)引起驱动环220的旋转。驱动环220被限制在它位于支撑块216和246上方所处的平面内的旋转移动。当驱动环220旋转时，每个凸轮从动件218从凸轮轨道224中凸轮轨道凹槽靠近驱动环220的顶表面228的第一位置，沿着轨道朝向驱动环220的底表面240移动。当驱动环220和凸轮轨道224旋转时，凸轮从动件218被迫沿着轨道224向下。当从动件218向下移动时，驱动销214移动到支撑块216中。由于扩散环208在喷嘴基板206的相对侧上附接到驱动销214的相对端(即，驱动销214的第一端254)，因此驱动销214向支撑块216中的移动使驱动销214的第一端254背离凹槽210移动，从而使得扩散环208移动到扩散间隙212中。取决于控制系统，致动器或其他致动装置可以使驱动环220的旋转停止在致动装置的完全缩回位置与完全伸展位置之间的任何位置。这又导致扩散环208在凹槽210内停止在完全伸展位置与完全缩回位置之间的任何位置。
现在参考图8，描绘了VGD 200的非紧凑实施方式的详细视图。例如，图8的实施方式可以与低比转速叶轮一起使用，其中叶轮的最宽部分(即叶尖)的直径与叶轮的轮眼直径之比相对较大(例如，约3.0)。如图所示，驱动环220通过径向轴承组件234和轴向轴承组件226组装到支撑块216。具有滚轮236的径向轴承组件234和具有轴向轴承232的轴向轴承组件226均安装在驱动环220的内圆周表面230上。相反，驱动销214安装在驱动环220的外圆周表面238上。
现在参考图9，描绘了VGD 200的紧凑实施方式的详细视图。与图8中描绘的实施方式相反，图9(以及图4至图7)中描绘的VGD可以与高比转速叶轮一起使用，其中叶轮的最宽部分的直径相对于叶轮的轮眼直径相对较小(例如，约1.5)。如图所示，驱动环220通过径向轴承组件234和轴向轴承组件226组装到支撑块216。与上面参考图8所描述的构造不同，图9的构造中的驱动销214、具有滚轮236的径向轴承组件234和具有轴向轴承232的轴向轴承组件226中的每一个都安装在驱动环220的外圆周表面238上。如上所述，图9中描绘的构造最适用于其中叶轮眼的尺寸限制了由内圆周表面230包围的区域内的可用空间的VGD。通过将径向轴承组件234和轴向轴承组件226重新定位到驱动环220的外圆周表面238，由VGD 200利用的空间得以优化。
现在转到图10，描绘了根据一些实施例的驱动环220的正视图。驱动环220显示为包括分布在驱动环220的外圆周表面238上的多个凸轮轨道224和242，因此可以与图4至图7和图9中所描绘的紧凑VGD设计一起使用。凸轮轨道224显示为从驱动环220的底表面240朝向驱动环220的顶表面228延伸，以某一角度在这些表面之间并且优选地以基本上直线延伸。在凸轮轨道224靠近驱动环220的底表面240的端部处，轨道包括延伸到底表面240的部分262，以提供用于将凸轮从动件218组装到凸轮轨道224中的通路。凸轮轨道224平行于驱动环220的轴线延伸的距离基本上对应于扩散间隙212的宽度。凸轮轨道224的角度可以是任何预选的角度。随着该角度变浅，驱动环220以及相应地扩散环208的控制变得更精确。
轴向凸轮轨道242显示为在与驱动环220的顶表面228和底表面240基本平行的方向上延伸。每个凸轮轨道242可以以预选的深度和预选的宽度制造，以接纳轴向轴承232。此外，每个凸轮轨道242可以在任一端在圆形切口244中终止。圆形切口244可有助于移除用于切割轴向凸轮轨道242的工具。
如图所示，轴向凸轮轨道242可以位于或“嵌套”在由凸轮轨道224占据的轴向空间中。这种构造整体上减小了驱动环220和VGD 200的轴向尺寸。此外，凸轮轨道224和242的尺寸(例如，宽度、深度)可以优化驱动环220的制造工艺。例如，凸轮轨道224和242可以使用铣削工艺成形，并且可以使用相同的铣削工具来同时切割凸轮轨道224和242。对于两个凸轮轨道224和242使用相同的铣削工具可以在成品零件中获得更高的精度，因为需要更少的机床设置。
现在参照图11，描绘了根据一些实施例的V形槽凸轮从动轴承300的透视图。在各种实施例中，因为V形槽轴承300的几何形状能够同时限制径向方向和轴向方向上的移动，所以V形槽凸轮从动轴承300可用于代替轴向轴承组件226和径向轴承组件234两者。如图所示，轴承300包括外环302和内环304。外环302可以包括以V形横截面延伸的两个对称凸缘。内环304可以包括任何类型的合适的滚动元件(例如，球、滚轮、圆锥、针)，使得允许外环302相对于内环304自由旋转。
图12描绘了V形槽凸轮从动轴承和驱动环组件400的剖视图。在各种实施例中，组件400是VGD的子组件，所述VGD包括上面参考图4至图11所描述的VGD 200。如图所示，组件400包括V形槽凸轮从动轴承300和驱动环404，该驱动环适于与V形槽型轴承一起操作。驱动环404可以具有基本上环形的形状，具有由延伸部406和基部408构成的L形横截面。延伸部406和基部408可以相对于彼此正交地定位。基部408可以包括接纳凸轮从动件(例如，凸轮从动件218，未示出)所需的任何尺寸的凸轮轨道412。
可以使用紧固件410(例如，螺栓)将轴承300固定到VGD的另一个部件(例如，支撑块)。紧固件410可用于定位轴承300，使得外环302的两个凸缘接触驱动环404的延伸部406。以这种方式，轴承300可用于同时限制驱动环404在轴向方向和径向方向上的运动。
如各示例性实施例中所示出的系统和方法的构造和布置仅是说明性的。尽管本披露内容中仅详细描述了几个实施例，但是许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等的变化)。例如，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件的性质或数量或位置可以更改或变化。因此，所有这种修改旨在被包括在本披露内容的范围内。可以根据替代实施例对任何过程或方法步骤的顺序或序列进行改变或重新排序。在不脱离本披露范围的情况下，可以在示例性实施例的设计、操作条件和布置方面作出其他替代、修改、改变、和省略。

Claims (34)

1.一种用于离心压缩机的扩散器系统，所述扩散器系统包括：
喷嘴基板，所述喷嘴基板与壳体上的相对内表面配合以限定扩散间隙；
多个支撑块，所述多个支撑块从所述喷嘴基板的与所述扩散间隙相对的后侧延伸；
驱动环，所述驱动环可通过致动器在第一位置与第二位置之间相对于所述多个支撑块旋转，所述驱动环包括多个凸轮轨道，所述多个凸轮轨道分布在所述驱动环的外圆周表面上；
多个轴承组件，所述多个轴承组件定位在所述驱动环的所述外圆周表面附近；
多个驱动销，每个驱动销延伸穿过相应的支撑块和所述喷嘴基板，每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的所述多个凸轮轨道之一中的凸轮从动件，并且每个驱动销的第二端延伸穿过所述喷嘴基板；以及
扩散环，所述扩散环联接到每个驱动销的所述第二端。
2.如权利要求1所述的扩散器系统，
其中所述多个轴承组件被配置成同时抵抗所述驱动环在径向方向和轴向方向上的移动；和/或
其中所述多个轴承组件包括V形槽轴承组件，所述V形槽轴承组件包括：
外环，所述外环包括以V形延伸的两个凸缘；以及
内环，所述内环被配置成允许所述外环相对于所述内环旋转，
其中所述驱动环包括相对于彼此正交定位的基部和延伸部，所述延伸部被配置成接触所述外环的所述两个凸缘。
3.如权利要求1所述的扩散器系统，
其中所述喷嘴基板的表面具有邻近所述扩散间隙的凹槽;
其中所述驱动环包括多个第一凸轮轨道和定位在所述驱动环的所述外圆周表面附近的所述多个轴承组件；以及
其中所述扩散环延伸到所述喷嘴基板上的所述凹槽中。
4.如权利要求3所述的扩散器系统，
其中所述多个轴承组件包括轴向轴承组件和径向轴承组件。
5.如权利要求4所述的扩散器系统，
其中所述径向轴承组件包括与所述驱动环的所述外圆周表面相接触的滚轮构件，所述滚轮构件被配置成在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的径向移动。
6.如权利要求4所述的扩散器系统，
其中所述驱动环进一步包括多个第二凸轮轨道。
7.如权利要求6所述的扩散器系统，
其中所述轴向轴承组件包括安装到所述驱动环上的所述多个第二凸轮轨道之一中的轴承构件，所述轴承构件被配置成在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的轴向移动。
8.如权利要求6所述的扩散器系统，
其中所述多个第二凸轮轨道中的每一个基本上平行于所述驱动环的顶表面和底表面。
9.如权利要求8所述的扩散器系统，
其中所述多个第一凸轮轨道中的每一个相对于所述驱动环的所述顶表面和所述底表面倾斜。
10.如权利要求1所述的扩散器系统，
其中所述扩散环的所述第二位置被配置成完全闭合所述扩散间隙并且阻止穿过所述扩散间隙的流体流动。
11.一种用于用来压缩流体的可变容量离心压缩机的系统，所述系统包括：
壳体；
叶轮，所述叶轮可旋转地安装在所述壳体中，以用于压缩通过入口引入的流体；以及
根据权利要求1至10中任一项所述的扩散器系统，所述扩散器系统安装在所述壳体中并且被配置成稳定流出所述叶轮的流体的流动，
其中所述扩散器系统的所述驱动环在所述第一位置与所述第二位置之间的旋转通过使所述多个第一凸轮轨道中的所述凸轮从动件移动而引起所述多个驱动销的轴向移动，这引起所述扩散环在第一扩散环位置与第二扩散环位置之间移动，以控制穿过所述扩散间隙的流体流动。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述叶轮是高比转速叶轮。
13.如权利要求11或12所述的系统，其中所述流体是制冷剂。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述制冷剂是R1233zd。
15.一种用于离心压缩机的扩散器系统，所述扩散器系统包括：
喷嘴基板，所述喷嘴基板与壳体上的相对内表面配合以限定扩散间隙，所述喷嘴基板的表面具有邻近所述扩散间隙的凹槽；
多个支撑块，所述多个支撑块从所述喷嘴基板的与所述扩散间隙相对的后侧延伸；
驱动环，所述驱动环可通过致动器在第一位置与第二位置之间相对于所述多个支撑块旋转，所述驱动环包括多个第一凸轮轨道，多个第二凸轮轨道和定位在所述驱动环的外圆周表面附近的多个轴承组件；
多个驱动销，每个驱动销延伸穿过相应的支撑块和所述喷嘴基板，每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的所述多个第一凸轮轨道之一中的凸轮从动件，并且每个驱动销的第二端延伸穿过所述喷嘴基板进入所述喷嘴基板的所述表面上的所述凹槽中；以及
扩散环，所述扩散环联接到每个驱动销的所述第二端并延伸到所述喷嘴基板上的所述凹槽中。
16.如权利要求15所述的扩散器系统，其中所述多个轴承组件包括轴向轴承组件和径向轴承组件。
17.如权利要求16所述的扩散器系统，其中所述径向轴承组件包括与所述驱动环的所述外圆周表面相接触的滚轮构件，所述滚轮构件被配置成在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的径向移动。
18.如权利要求16所述的扩散器系统，其中所述径向轴承组件和所述轴向轴承组件联接到所述多个支撑块中的第一支撑块，并且所述多个驱动销中的一个驱动销延伸入所述多个支撑块中的第二支撑块。
19.如权利要求16所述的扩散器系统，其中所述轴向轴承组件包括安装到所述驱动环上的所述多个第二凸轮轨道之一中的轴承构件，所述轴承构件被配置成在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的轴向移动。
20.如权利要求15所述的扩散器系统，其中所述多个第二凸轮轨道中的每一个基本上平行于所述驱动环的顶表面和底表面。
21.如权利要求20所述的扩散器系统，其中所述多个第一凸轮轨道中的每一个相对于所述驱动环的所述顶表面和所述底表面倾斜。
22.如权利要求15所述的扩散器系统，其中所述扩散环的所述第二位置被配置成完全闭合所述扩散间隙并且阻止穿过所述扩散间隙的流体流动。
23.一种用于用来压缩流体的可变容量离心压缩机的系统，所述系统包括：
壳体；
叶轮，所述叶轮可旋转地安装在所述壳体中，以用于压缩通过入口引入的流体；以及
扩散器系统，所述扩散器系统安装在所述壳体中并且被配置成稳定离开所述叶轮的流体流动，所述扩散器系统包括：
喷嘴基板，所述喷嘴基板与所述壳体上的相对内表面配合以限定扩散间隙，所述喷嘴基板的表面具有邻近所述扩散间隙的凹槽；
多个支撑块，所述多个支撑块定位在所述喷嘴基板的与所述扩散间隙相对的后侧上；
驱动环，所述驱动环可通过致动器在第一位置与第二位置之间相对于所述多个支撑块旋转，所述驱动环包括多个第一凸轮轨道，多个第二凸轮轨道，和定位在所述驱动环的外圆周表面附近的多个轴承组件；
多个驱动销，每个驱动销延伸穿过相应的支撑块和所述喷嘴基板，每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的所述多个第一凸轮轨道之一中的凸轮从动件，并且每个驱动销的第二端延伸穿过所述喷嘴基板进入所述喷嘴基板的所述表面上的所述凹槽中；以及
扩散环，所述扩散环联接到每个驱动销的所述第二端并延伸到所述喷嘴基板上的所述凹槽中；
其中所述驱动环在所述第一位置与所述第二位置之间的旋转通过使所述多个第一凸轮轨道中的所述凸轮从动件移动而引起所述多个驱动销的轴向移动，这引起所述扩散环在第一扩散环位置与第二扩散环位置之间移动，以控制穿过所述扩散间隙的流体流动。
24.如权利要求23所述的系统，其中所述多个轴承组件包括轴向轴承组件和径向轴承组件。
25.如权利要求24所述的系统，其中所述径向轴承组件包括与所述驱动环的所述外圆周表面相接触的滚轮构件，所述滚轮构件被配置成在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的径向移动。
26.如权利要求24所述的系统，其中所述径向轴承组件和所述轴向轴承组件联接到所述多个支撑块中的第一支撑块，并且所述多个驱动销中的一个驱动销延伸入所述多个支撑块中的第二支撑块。
27.如权利要求24所述的系统，其中所述轴向轴承组件包括安装到所述驱动环上的所述多个第二凸轮轨道之一中的轴承构件，所述轴承构件被配置成在所述驱动环旋转时抵抗所述驱动环的轴向移动。
28.如权利要求23所述的系统，其中所述扩散环的所述第二位置被配置成完全闭合所述扩散间隙并且阻止流出所述叶轮的流体流过所述扩散间隙的流动。
29.如权利要求23所述的系统，其中所述叶轮是高比转速叶轮。
30.如权利要求23所述的系统，其中所述流体是制冷剂。
31.如权利要求30所述的系统，其中所述制冷剂是R1233zd。
32.一种用于离心压缩机的扩散器系统，所述扩散器系统包括：
喷嘴基板，所述喷嘴基板与壳体上的相对的内表面配合以限定扩散间隙；
多个支撑块，所述多个支撑块从所述喷嘴基板的与所述扩散间隙相对的后侧延伸；
驱动环，所述驱动环可通过致动器在第一位置与第二位置之间相对于所述多个支撑块旋转，所述驱动环包括多个第一凸轮轨道和多个第二凸轮轨道，所述多个第一凸轮轨道和所述多个第二凸轮轨道定位在所述驱动环的外圆周表面附近；
多个轴承组件，所述多个轴承组件定位在所述驱动环的所述外圆周表面附近并且被配置成同时抵抗所述驱动环在径向方向和轴向方向上的移动；
多个驱动销，每个驱动销延伸穿过相应的支撑块和所述喷嘴基板，每个驱动销的第一端包括安装到所述驱动环上的所述多个第一凸轮轨道之一中的凸轮从动件，并且每个驱动销的第二端延伸穿过所述喷嘴基板；以及
扩散环，所述扩散环联接到每个驱动销的所述第二端。
33.如权利要求32所述的扩散器系统，其中所述多个轴承组件包括V形槽轴承组件，所述V形槽轴承组件包括：
外环，所述外环包括以V形延伸的两个凸缘；以及
内环，所述内环被配置成允许所述外环相对于所述内环旋转。
34.如权利要求33所述的扩散器系统，其中所述驱动环包括相对于彼此正交定位的基部和延伸部，所述延伸部被配置成接触所述外环的所述两个凸缘。
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