CN112145475A - 具有外部叶片的叶轮 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机包括壳体、轴以及通过轴相对于壳体可旋转的叶轮。叶轮包括轮毂、叶轮叶片以及外部叶片。叶轮叶片从轮毂的前部延伸。外部叶片从轮毂的后表面或叶轮的护罩的外表面突出。外部叶片沿该后表面或该外表面弯曲。一种传热回路包括压缩机和工作流体。压缩机包括具有轮毂、叶轮叶片以及外部叶片的叶轮。

Description

具有外部叶片的叶轮
技术领域
本公开涉及压缩机中使用的叶轮。更具体地，本公开涉及用于供热、通风、空气调节和制冷(heating,ventilation,air conditioning,and refrigeration，“HVACR”)系统中的压缩机中的叶轮。
背景技术
压缩机可包括壳体和具有叶轮叶片的叶轮。压缩机使叶轮相对于壳体旋转。工作流体被吸入旋转的叶轮叶片中，并作为经压缩的工作流体从叶轮中排出。叶轮可包括用于叶轮叶片的护罩。叶轮与压缩机的壳体间隔开，以允许叶轮相对于壳体旋转。HVACR系统通常用于使封闭的空间(例如，商业建筑物或住宅建筑物的内部空间、冷藏运输单元的内部空间等)加热、冷却和/或通风。HVACR系统可包括具有压缩机的传热回路，该压缩机被构造为压缩流过该传热回路的工作流体。
发明内容
供热、通风、空气调节和制冷(“HVACR”)系统可包括被构造为加热或冷却过程流体(例如，空气、水和/或乙二醇等)的传热回路。传热回路包括压缩通过传热回路流通的工作流体的压缩机。压缩机可包括壳体、轴和叶轮。叶轮包括轮毂和从轮毂延伸的叶轮叶片。叶轮叶片被构造为在相对于壳体旋转时压缩壳体内的工作流体。
在实施例中，叶轮包括外部叶片。外部叶片沿叶轮的外部定位。在实施例中，外部叶片沿叶轮的外表面弯曲。在实施例中，叶轮的轮毂或护罩位于叶轮叶片与外部叶片之间。
在实施例中，外部叶片包括后外部叶片。后外部叶片从轮毂的后表面突出。后外部叶片突出到叶轮的轮毂与壳体之间的空间中。在实施例中，轮毂位于叶轮叶片与后外部叶片之间。在实施例中，壳体的内部表面面向轮毂并包括凹口。后外部叶片突出到凹口中。在实施例中，后外部叶片包括第一组后外部叶片和第二组后外部叶片。
在实施例中，外部叶片包括前外部叶片。前外部叶片从叶轮的护罩的外表面突出。前外部叶片突出到叶轮的护罩与壳体之间的空间中。在实施例中，护罩位于叶轮叶片与前外部叶片之间。在实施例中，壳体的内部表面面向护罩并包括凹口。前外部叶片突出到凹口中。在实施例中，前外部叶片包括第一组前外部叶片和第二组前外部叶片。
附图说明
通过以下附图将更好地理解叶轮、包括叶轮的压缩机以及包括压缩机的传热回路的所描述的和其他的特征、方面和优点：
图1是传热回路的实施例的示意图；
图2是压缩机的实施例的前视透视图；
图3是根据实施例的图2中的压缩机的截面图；
图4是根据实施例的图3中的压缩机的叶轮的前视透视图；
图5是根据实施例的图3中的压缩机的叶轮的后视透视图；
图6是根据实施例的图3中的截面图中的区域A的放大图；
图7是压缩机的实施例的局部截面图；
图8是在压缩机中的叶轮与壳体之间提供密封的方法的实施例的框图。
相似的参考字符表示相似的特征。
具体实施方式
供热、通风、空气调节和制冷(“HVACR”)系统通常被构造为使封闭的空间(例如，商业建筑物或住宅建筑物的内部空间、冷藏运输单元的内部空间等)加热和/或冷却。HVACR系统包括传热回路，该传热回路包括压缩机和工作流体(例如，制冷剂、制冷剂混合物等)，工作流体通过传热回路流通。工作流体被用于加热或冷却过程流体(例如，空气、水和/或乙二醇等)。
压缩机包括壳体、轴和叶轮，叶轮通过轴相对于壳体可旋转，以压缩工作流体。叶轮与壳体间隔开，以允许叶轮相对于壳体可旋转。这种间隔在叶轮与壳体之间形成通道，该通道允许压缩机内的经压缩的工作流体泄漏。虽然通道的大小可最小化，但最小化后的通道仍然是存在的。通常，通道的尺寸也被设定为包括在压缩机运行期间可发生叶轮的移动的公差。压缩机内的经压缩的工作流体的泄漏导致了压缩机的效率损失。
本文所描述的实施例涉及叶轮、压缩机和包括压缩机的HVACR系统，它们被构造为使沿叶轮流经泄漏通道的流最少化。
图1是根据实施例的HVACR系统的传热回路1的示意图。传热回路1包括压缩机10、冷凝器20、膨胀装置30和蒸发器40。在实施例中，传热回路1可被修改为包括另外的部件。例如，实施例中的传热回路1可包括节能热交换器、一个或更多个流控制装置、接收槽、干燥器、吸液热交换器等。
传热回路1的部件流体连接。传热回路1可构造为可在冷却模式下运行的冷却系统(例如，HVACR的流体冷却器、空调系统等)，和/或传热回路1可被构造为可在冷却模式和加热模式下运行的热泵系统来操作。
传热回路1应用了气体压缩和传热的已知原理。传热回路可被构造为加热或冷却过程流体(例如，水、空气等)。在实施例中，传热回路1可表示冷却诸如水等的过程流体的冷却器。在实施例中，传热回路1可表示冷却和/或加热诸如空气、水等的过程流体的空调和/或热泵。
在传热回路1运行期间，工作流体(例如，制冷剂、制冷剂混合物等)在相对低的压力下以气态从蒸发器40流到压缩机10中。压缩机10将气体压缩成高压状态，其还加热气体。在被压缩之后，相对较高压力和较高温度的气体从压缩机10流到冷凝器20。除了流经冷凝器20的工作流体之外，第一过程流体PF1(例如，外部空气、外部水、冷却水等)也单独地流经冷凝器20。当第一过程流体PF1流经冷凝器20时，第一过程流体PF1从工作流体吸收热量，当第一过程流体PF1流过冷凝器时，第一过程流体PF1冷却工作流体。工作流体冷凝成液体，然后流到膨胀装置30中。膨胀装置30使工作流体膨胀，这将工作流体转换成蒸气和液体的混合状态。本文描述的“膨胀装置”还可被称为膨胀器。在实施例中，膨胀器可以是膨胀阀、膨胀板、膨胀容器、孔口等，或其他如此类型的膨胀机构。应领会的是，膨胀器可以是在现场用于膨胀工作流体以使得工作流体温度降低的任意类型的膨胀器。然后，温度相对较低的蒸气/液体工作流体流入蒸发器40。第二过程流体PF2(例如，空气、水等)也流经蒸发器40。当第二过程流体PF2流经蒸发器40时，工作流体从第二过程流体PF2吸收热量，当第二过程流体PF2流过蒸发器40时，工作流体冷却第二过程流体PF2。当工作流体吸收热时，工作流体蒸发成蒸气。然后，工作流体从蒸发器40返回到压缩机10。在传热回路1例如在冷却模式下运行的同时，上述过程继续进行。
图2是离心式压缩机100的实施例的透视图。在实施例中，压缩机100是图1中的传热回路1中的压缩机10的实施例。压缩机100包括壳体110和叶轮140。以下将更详细地论述叶轮140。在实施例中，壳体110包括用于叶轮140的端盖116。压缩机100包括入口112和出口114。待压缩的工作流体通过入口112进入压缩机100。工作流体被压缩并通过出口114被从压缩机100排出。
图3是根据实施例的离心式压缩机100的截面图。例如，图3示出了图2中的压缩机100的竖直截面。图2和图3中的压缩机100是单级压缩机。然而，实施例中的压缩机100可以是多级压缩机。压缩机100包括壳体110、入口112、出口114、轴130、叶轮140、转子134和定子136。
叶轮140固定到轴130的端部132。转子134附接到轴130，并且由定子136旋转，定子136使轴130和叶轮140旋转。轴承138将轴130支撑在壳体110内。在实施例中，壳体110包括用于叶轮140的端盖116。
叶轮140包括叶轮叶片142、轮毂144和外部叶片160、外部叶片180。叶轮140通过轴130相对于壳体110旋转。旋转的叶轮140压缩壳体110内的工作流体。主流体路径由虚线箭头f1示出。在主流体路径f1中，工作流体通过入口112进入压缩机100，被旋转的叶轮140的叶轮叶片142压缩，并通过出口114被从压缩机110排出。
在实施例中，叶轮140是还包括护罩150的带罩叶轮。叶轮叶片142从轮毂144的前部145延伸。在实施例中，叶轮叶片142中的一个或更多个叶轮叶片从轮毂144延伸到护罩150。护罩150具有内表面152和外表面154。内表面152面向轮毂144。在实施例中，内表面152面向轮毂144的前部145。外表面154与内表面152相对并面向壳体110。在实施例中，叶轮叶片142朝向护罩150的内表面152延伸。图3中的护罩150是完全沿叶轮叶片142在轴向方向D1上延伸的完整护罩。在实施例中，护罩150可以是仅沿叶轮叶片142的一部分在轴向方向D1上延伸的部分护罩。在实施例中，叶轮140可以是不包括护罩150的无罩叶轮。
叶轮140包括吸入口146A和排出口146B。工作流体沿着轴向方向D1进入叶轮的吸入口146A。经压缩的工作流体被从排出口146B径向地排出(例如，沿着方向D2被排出，沿着方向D3被排出等)。排出口146B是形成在叶轮叶片142之间的间隙。
壳体110与叶轮140间隔开，以使叶轮140相对于壳体110旋转。该间隔在叶轮140与壳体110之间形成了通道F1、通道F2。通道F1和通道F2中的每个通道沿叶轮140延伸，并且远离叶轮140的排出口146B。经压缩的工作流体试图流过通道F1、通道F2。通道F1、通道F2可被称为泄漏通道F1、泄漏通道F2。
第一泄漏通道F1形成在壳体110与叶轮140的护罩150之间。第一泄漏通道F1可被称为护罩侧泄漏通道。经压缩的工作流体可通过护罩侧泄漏通道F1泄漏到叶轮140的吸入口146A。
第二泄漏通道F2形成在壳体110与叶轮140的轮毂144之间。经压缩的工作流体可通过第二泄漏通道F2泄漏到在轴向方向D1上位于叶轮140后方的内部空间S1。在实施例中，内部空间S1沿压缩机100的轴130定位。在实施例中，通道F1、F2分别围绕叶轮140的整个外周。
在实施例中，叶轮140包括位于叶轮140的外侧上的前外部叶片160和后外部叶片180。前外部叶片160从护罩150的外表面154突出。后外部叶片180从轮毂144的后表面148突出。
图4是实施例中的带罩叶轮140的前视透视图。叶轮140包括叶轮叶片142、排出口146B和前外部叶片160。叶轮叶片142沿前轮毂144延伸。叶轮叶片142沿轮毂144在轴向方向D1和周向方向D4两者上延伸。因此，叶轮叶片142沿轮毂144具有弯曲形状。在实施例中，叶轮叶片142附接到轮毂144的前部145，护罩150经由叶轮叶片142附接到轮毂144的前部145。在实施例中，轮毂144可包括用于附接入口导向叶片的槽(未图示)。
前外部叶片160从护罩150的外表面154突出。前外部叶片160沿护罩150的外表面154延伸。前外部叶片160中的每个前外部叶片沿外表面154相对于叶轮140的轴向方向D1弯曲。在实施例中，前外部叶片160在与叶轮叶片相同的周向方向D4上弯曲。在实施例中，前外部叶片160沿外表面154在轴向方向D1和周向方向D4上延伸。当前外部叶片160弯曲时，前外部叶片160沿外表面154不直接在轴向方向D1上延伸或者不直接在周向方向D4上延伸。在实施例中，前外部叶片160延伸为沿外表面154具有凸形状或凹形状。在实施例中，前外部叶片160定位在轴向方向D1上，以与叶轮140的单个外周C1重叠。在实施例中，外周C1沿与轴向方向D1垂直的平面延伸。前外部叶片160在叶轮140的周向方向D4上对齐。
叶轮140包括多个前外部叶片160。在实施例中，叶轮140包括至少两个前外部叶片160。在实施例中，叶轮140包括至少四个前外部叶片160。在实施例中，沿叶轮140的外周C1在每90度的部分中设置至少一个前外部叶片160。在实施例中，叶轮140包括至少八个前外部叶片160。在实施例中，沿叶轮140的外周C1在每45度的部分中设置至少一个前外部叶片160。
图5是实施例中的带罩叶轮140的后视透视图。叶轮140包括叶轮叶片142、轮毂144、排出口146B和后外部叶片180。轮毂144包括开口147，轴130的端部132(如图3所示)插入开口147中以将轮毂144附接到轴130。
如图5所示，后外部叶片180从叶轮140的后表面148突出。在实施例中，后表面148在叶轮140的轴向方向D1上位于排出口146B的后方。后外部叶片180均沿后表面148相对于轴向方向D1弯曲。在实施例中，后外部叶片180均沿后表面148在轴向方向D1和周向方向D4上延伸。当后外部叶片180弯曲时，后外部叶片180沿后表面148不直接在轴向方向D1上延伸或者不直接在周向方向D4上延伸。在实施例中，后外部叶片180延伸为沿后表面148具有凸形状或凹形状。在实施例中，后外部叶片180定位在轴向方向D1上，以与叶轮140的单个外周C2重叠。在实施例中，外周C2沿与轴向方向D1垂直的平面延伸。在实施例中，后外部叶片180在叶轮140的周向方向D4上对齐。
叶轮140包括多个后外部叶片180。在实施例中，叶轮140包括至少两个后外部叶片180。在实施例中，叶轮140包括至少四个后外部叶片180。在实施例中，沿叶轮140的外周C2在每90度的部分中设置至少一个后外部叶片180。在实施例中，叶轮140包括至少八个后外部叶片180。在实施例中，沿叶轮140的外周C2在每45度的部分中设置至少一个后外部叶片180。
图6是图3中的区域A的放大图。图6示出了泄漏通道F1、泄漏通道F2的截面的放大图。在运行期间，轴130旋转叶轮140，从而使得叶轮叶片142旋转。如图6中的主流体路径f1所示，工作流体沿着轴向方向D1进入叶轮140，并且经压缩的工作流体被从叶轮叶片142之间的排出口146B径向地排出(例如，沿着方向D2排出，沿着方向D3排出等)。
护罩侧泄漏通道F1沿护罩150的外表面154在护罩150的外表面154与壳体110的第一内部表面120A之间延伸。第一内部表面120A面向护罩150的外表面154。护罩侧泄漏通道F1在叶轮140的排出口146B与吸入口146A之间延伸。从叶轮140排出的经压缩的工作流体具有明显大于进入叶轮140的工作流体的压力P2的压力P1。这种压力差(P1-P2)使得经压缩的工作流体从主流体路径f1流过护罩侧泄漏通道F1。该经压缩的工作流体流动到压缩机100的吸入口146A而非出口114(示出在图3中)。
如图6所示，前外部叶片160从护罩150突出到护罩侧泄漏通道F1的空间178中。前外部叶片160随叶轮140旋转。当叶轮140旋转时，旋转的前外部叶片160在护罩侧泄漏通道F1内产生较高的压力P3。在实施例中，旋转的前外部叶片160被构造为在护罩侧泄漏通道F1内驱动流体沿着轴向方向D1朝向排出口146B。在实施例中，经压缩的流体仍可流过泄漏通道F1，但是以降低的速率流过。护罩侧泄漏通道F1中的较高的压力P3可导致从排出口146B排出的经压缩的工作流体与护罩侧泄漏通道F1之间的压力差较低(P1-P3＜P1-P2)。较低的压力差可有利地降低通过护罩侧泄漏通道F1的经压缩的工作流体的流速，并且可导致更好的密封。
图6中的前外部叶片160沿护罩侧泄漏通道F1的一部分延伸。例如，图6中的前外部叶片160沿护罩侧泄漏通道F1的25％或大约25％延伸。然而，应领会的是，在实施例中，前外部叶片160可沿与图6所示不同的护罩侧泄漏通道F1的量延伸。在实施例中，前外部叶片160可沿护罩侧泄漏通道F1的10％或大约10％至100％或大约100％延伸。在实施例中，前外部叶片160可沿护罩侧泄漏通道F1的至少10％延伸。在实施例中，前外部叶片160中的一个或多个前外部叶片可沿护罩侧泄漏通道F1的至少25％延伸。在实施例中，前外部叶片160中的一个或多个前外部叶片可沿护罩侧泄漏通道F1的大部分延伸。在实施例中，前外部叶片160可具有不同的长度。例如，在实施例中，前外部叶片160可包括一个或更多个分流叶片，该一个或更多个分流叶片沿护罩150具有更短的长度，并且开始于护罩侧泄漏通道F1中的更远的下游。
轮毂侧泄漏通道F2沿叶轮140在叶轮140的轮毂144的后表面148与壳体110的第二内部表面120B之间延伸。第二内部表面120B面向叶轮140的后表面148。第二泄漏通道F2在压缩机100的排出口146B与内部空间S1之间延伸。在实施例中，内部空间S1沿压缩机100的轴130定位。从叶轮140排出的经压缩的工作流体具有大于内部空间S1的压力P4的压力P1。这种压力差(P1-P4)使得经压缩的工作流体通过第二泄漏通道F2流动到内部空间S1中。该经压缩的工作流体泄漏到压缩机100的内部空间S1中而不是流动到出口114(示出在图3中)。在实施例中，内部空间S1中的经压缩的工作流体最终流回到叶轮140的吸入口146A中。
如图6所示，后外部叶片180从叶轮140的轮毂144突出。后外部叶片180突出到第二泄漏通道F2的空间198中。后外部叶片180随着叶轮140旋转而旋转。旋转的后外部叶片180在第二泄漏通道F2内形成较高的压力P5。在实施例中，旋转的后外部叶片180被构造为在轮毂侧泄漏通道F2内驱动流体沿着轴向方向D5朝向排出口146B。在实施例中，经压缩的流体仍可流过泄漏通道F2，但是以降低的速率流过。较高的压力P5可导致从排出口146B排出的经压缩的工作流体与轮毂侧泄漏通道F2之间的压力差较低(例如，P1-P5＜P1-P4)。较低的压力差可有利地降低通过轮毂侧泄漏通道F2的经压缩的工作流体的流速，并且可导致更好的密封。
在实施例中，壳体110包括用于后外部叶片180的凹口122。凹口122形成在壳体110的第二内部表面120B中。后外部叶片180从后表面148突出到凹口122中。在实施例中，凹口122沿叶轮140的整个外周C2(示出在图5中)延伸。在实施例中，当在轴向方向D1上观察时，凹口122可呈椭圆和/或卵形形状。凹口122在壳体110与叶轮140之间提供另外的空间，以用于后外部叶片180。邻近于凹口122形成有收缩部126。该收缩部126使流经该收缩部126的工作流体压力下降，该压力下降可有利地进一步减小通过轮毂侧泄漏通道F2的工作流体的流量。
图6中的后外部叶片180沿轮毂侧泄漏通道F2的一部分延伸。例如，图6中的后外部叶片180沿轮毂侧泄漏通道F2的约20％延伸。然而，应领会的是，在实施例中，后外部叶片180可沿与图6所示不同的轮毂侧泄漏通道F2的量延伸。在实施例中，后外部叶片180可沿轮毂侧泄漏通道F2的10％或大约10％至100％或大约100％延伸。在实施例中，后外部叶片180可沿轮毂侧泄漏通道F2的至少10％延伸。在实施例中，后外部叶片180中的一个或多个后外部叶片可沿轮毂侧泄漏通道F2的至少25％延伸。在实施例中，后外部叶片180中的一个或多个后外部叶片可沿轮毂侧泄漏通道F2的大部分延伸。在实施例中，后外部叶片180可具有不同的长度。例如，在实施例中，后外部叶片180可包括一个或更多个分流叶片，该一个或更多个分流叶片沿叶轮140具有更短的长度，并且开始于轮毂侧泄漏通道F2中的更远的下游。
在实施例中，叶轮140可以是包括后外部叶片180的无罩叶轮。后外部叶片180被构造为降低通过无罩叶轮中的轮毂侧泄漏通道F2的泄漏。外部叶片160、外部叶片180在轴向方向D1、轴向方向D5上提供特定的推力。在实施例中，外部叶片160、外部叶片180可帮助控制在轴向方向D1、轴向方向D5上的推力的量。在实施例中，外部叶片160、外部叶片180具有允许减小在运行期间由叶轮叶片142产生的轴向推力的构造(例如，长度、位置、曲率、数量等)。例如，外部叶片160、外部叶片180的构造可帮助减少在轴向方向D1上施加到压缩机100的推力轴承(未图示)的推力的量。
图7是包括叶轮240的压缩机200的实施例的局部截面图。在实施例中，图7中的视图是与图8中的其相应的压缩机100的视图类似的压缩机200的视图。在实施例中，叶轮240是包括护罩250的带罩叶轮。叶轮240包括前外部叶片260A、前外部叶片260B以及后外部叶片280A、后外部叶片280B。在实施例中，除了外部叶片260A、外部叶片260B、外部叶片280A、外部叶片280B之外，叶轮240与图3至图6中的并如上所述的叶轮140类似。例如，叶轮240包括叶轮叶片242、具有后表面248的轮毂244、具有外表面254的护罩250、吸入口246A、排出口246B。在实施例中，除了壳体210的面向叶轮240的第一内部表面220A和第二内部表面220B之外，压缩机200与图3至图6中的并如上所述的压缩机100类似。例如，压缩机200包括壳体210、用于旋转叶轮240的轴230、主流体路径f2和内部空间S2。
如图7所示，f2示出了用于通过压缩机200的工作流体的主流体路径的一部分。待压缩的工作流体沿着轴向方向D1流动到旋转的叶轮240的吸入口246A中。工作流体被旋转的叶轮叶片242压缩，并且被从叶轮叶片242之间的排出口246B径向地排出(例如，沿着方向D2被排出、沿着方向D3被排出等)。壳体210与叶轮240间隔开，以允许叶轮240相对于壳体210可旋转。该间隔在壳体210与叶轮240之间形成通道F3、通道F4。
护罩侧泄漏通道F3沿护罩250在护罩250的外表面254与壳体210的第一内部表面220A之间延伸。轮毂侧泄漏通道F4沿轮毂244在叶轮240的后表面248与壳体210的第二内部表面220B之间延伸。除了壳体210的内部表面220A、内部表面220B和外部叶片260A、外部叶片260B、外部叶片280A、外部叶片280B之外，泄漏通道F3、泄漏通道F4类似于图3至图6中的并且如上所述的泄漏通道F1、泄漏通道F2。
前外部叶片260A、前外部叶片260B从护罩250的外表面254突出。前外部叶片260A、前外部叶片260B突出到护罩侧泄漏通道F3的空间中。前外部叶片260A、前外部叶片260B包括第一组前外部叶片260A和第二组前外部叶片260B。在实施例中，第二组前外部叶片260B类似于图3至图6中的前外部叶片160。在实施例中，除了在护罩侧泄漏通道F3内的位置之外，前外部叶片260A、前外部叶片260B具有与图3和图4中的并且如上所述的前外部叶片160类似的结构。例如，在实施例中，前外部叶片260A、前外部叶片260B具有与如图3和图4所示的并且以上针对前外部叶片160所描述的曲率类似的曲率。
经压缩的工作流体被以大于流动到吸入口246A的工作流体的压力P7的压力P6排出。前外部叶片260A、前外部叶片260B随叶轮240旋转。在实施例中，旋转的前外部叶片260A、前外部叶片260B分别被构造为在护罩侧泄漏通道F3内驱动流体沿着轴向方向D1朝向排出口246B。第一组前外部叶片260A在护罩侧泄漏通道F3的入口278处增加压力P8A。第二组前外部叶片260B在护罩侧泄漏通道F3内增加压力P8B。在实施例中，经压缩的流体仍然可流过护罩侧泄漏通道F3，但是以降低的速率流过。以与如以上关于前外部叶片160所述的方式类似的方式，增加的压力P8A、压力P8B可导致较低的压力差，该较低的压力差可有利地降低通过护罩侧泄漏通道F3的经压缩的工作流体的流速，并且可导致更好的密封。
第一组前外部叶片260A与第二组前外部叶片260B在护罩侧泄漏通道F3中间隔开。在实施例中，第一组前外部叶片260A位于护罩侧泄漏通道F3的第一端270处。在实施例中，第二组前外部叶片260B位于护罩侧泄漏通道F3的与第一端270相对的第二端272处。第一端270定位为相比于第二端272更靠近排出口246B。在实施例中，第一组前外部叶片260A沿叶轮240的第一外周C3布置，并且第二组前外部叶片260B沿叶轮240的第二外周C4布置。第一外周C3和第二外周C4在轴向方向D1上间隔开。在实施例中，第一外周C3和第二外周C4分别沿与轴向方向D1垂直的相应平面。
应领会的是，在实施例中，前外部叶片260A、前外部叶片260B可在护罩侧泄漏通道F3中具有与图7所示的位置不同的位置。在实施例中，第一组前外部叶片260A和/或第二组前外部叶片260B可位于护罩侧泄漏通道F3的第一端270与第二端272之间。在实施例中，前外部叶片260A、前外部叶片260B可包括第三前外部叶片(未图示)，第三前外部叶片在护罩侧泄漏通道F3内位于第一组前外部叶片260A与第二组前外部叶片260B之间。
在实施中，壳体210包括用于第一组前外部叶片260A的凹口222A和用于第二组前外部叶片260B的单独的凹口224A。凹口222A和凹口224A均形成在壳体210的第一内部表面220A中。在实施例中，凹口222A和凹口224A均沿叶轮240的整个外周C3、外周C4延伸。在实施例中，当在轴向方向D1上观察时，凹口222A和凹口224A均可呈椭圆和/或卵形形状。第一组前外部叶片260A从护罩250的外表面254突出到凹口222A中。第二组前外部叶片260B从护罩250的外表面254突出到凹口224A中。凹口222A、凹口224A分别在壳体210与叶轮240之间提供用于它们相应的前外部叶轮260A、前外部叶轮260B的另外的空间。邻近于凹口222A形成有收缩部226A。该收缩部226A使流经该收缩部226A的工作流体压力下降，该压力下降可有利地进一步减小通过护罩侧泄漏通道F3的工作流体的流量。
后外部叶片280A、后外部叶片280B从叶轮240的后表面248突出。后外部叶片280A、后外部叶片280B从叶轮240的轮毂244的后表面248突出。后外部叶片280A、后外部叶片280B突出到轮毂侧泄漏通道F3的空间中。轮毂侧泄漏通道F3在排出口246B与叶轮240后方的内部空间S2之间延伸。相比于从叶轮240排出的经压缩的工作流体的压力P6，内部空间S2处于较低的压力P9。在实施例中，内部空间S2类似于图3和图6中的并且如上所述的内部空间S1。
后外部叶片280A、后外部叶片280B包括第一组后外部叶片280A和第二组后外部叶片280B。在实施例中，第二组后外部叶片280B类似于图3、图5和图6中的后外部叶片180。在实施例中，除了后外部叶片280A、后外部叶片280B在轮毂侧泄漏通道F4内的位置之外，后外部叶片280A、后外部叶片280B具有与图3和图5中的并且如上所述的后外部叶片180类似的结构。例如，在实施例中，后外部叶片280A、后外部叶片280B具有与图3和图5中的并且如以上针对后外部叶片180所述的曲率类似的曲率。
后外部叶片280A、后外部叶片280B随着叶轮240旋转。在实施例中，旋转的后外部叶片280A、后外部叶片280B分别被构造为在护罩侧泄漏通道F3内驱动流体沿着轴向方向D5朝向排出口246B。第一组后外部叶片280A在轮毂侧泄漏通道F4的入口298处增加压力P10A。轮毂侧泄漏通道F4的入口298沿着排出口246B。第二组后外部叶片280B在护罩侧泄漏通道F4内增加压力P10B。在实施例中，经压缩的流体仍然可流过轮毂侧泄漏通道F4，但是以降低的速率流过。以与如以上关于图5中的后外部叶片180所述的方式类似的方式，增加的压力P10A、压力P10B可导致较低的压力差，该较低的压力差可有利地降低通过轮毂侧泄漏流体路径F4的经压缩的工作流体的流速，并且可导致更好的密封。
如图7所示，第一组后外部叶片280A与第二组后外部叶片280B在轮毂侧泄漏通道F4内间隔开。在实施例中，第一组后外部叶片280A位于轮毂侧泄漏通道F4的第一端290处。在实施例中，第二组后外部叶片280B定位为相比于轮毂侧泄漏通道F4的第一组后外部叶片280A更靠近护罩侧泄漏通道F4的第二端292。第二端292与第一端290相对。在实施例中，第二组后外部叶片280B位于轮毂侧泄漏通道F4的在第一端290与第二端292之间的中间部分294中。在实施例中，第一组后外部叶片280A沿叶轮240的第一外周C5定位，第二组后外部叶片280B沿第二外周C6设置。第一外周C5和第二外周C6在轴向方向D1上间隔开。在实施例中，第一外周C5和第二外周C6分别沿与轴向方向D1垂直的相应平面。
应领会的是，在实施例中，后外部叶片280A、后外部叶片280B可在护罩侧泄漏通道F4中具有与图7所示的位置不同的位置。在实施例中，第一组后外部叶片280A和/或第二组后外部叶片280B可位于轮毂侧泄漏通道F4的第二端290处。在实施例中，后外部叶片280A、后外部叶片280B可包括第三后外部叶片(未图示)，第三后外部叶片位于轮毂侧泄漏通道F4的第二端290处。在这样的实施例中，第三后外部叶片可以以第二组后外部叶片280B在护罩侧泄漏通道F3中的位置类似的方式位于轮毂侧泄漏通道F4中。
在实施例中，壳体210包括用于第一组后外部叶片280A的凹口222B和用于第二组后外部叶片280B的单独的凹口224B。凹口222B和凹口224B均形成在壳体210的第一内部表面220B中。在实施例中，凹口222B和凹口224B均沿叶轮240的整个外周C5、外周C6延伸。在实施例中，当在轴向方向D1上观察时，凹口222B和凹口224B均可呈椭圆和/或卵形形状。凹口222B、凹口224B分别在壳体210与叶轮240之间提供用于它们相应的后外部叶轮280A、后外部叶轮280B的另外的空间。第一组后外部叶片280A从轮毂244的后表面248突出到凹口222B中。第二组后外部叶片280B从轮毂244的后表面248突出到凹口224B中。邻近于凹口222B形成有收缩部226B。在实施例中，邻近于凹口224B形成有收缩部228B。收缩部226B和收缩部228B均使工作流体在流经相应的收缩部226B、收缩部228B时压力下降，该压力下降可有利地进一步减小通过轮毂侧泄漏通道F4的工作流体的流量。
图8是在压缩机中的叶轮与壳体之间提供密封的方法300的实施例的框图。例如，方法300可用于在图2中的压缩机100或图7中的压缩机200中的叶轮与壳体之间提供密封。在实施例中，HVACR系统的传热回路(例如，图1的传热回路1)中采用了压缩机。方法300开始于310。
在310，将外部叶片(例如，前外部叶片160、前外部叶片260A、前外部叶片260B，后外部叶片180、后外部叶片280A、后外部叶片280B)定位在位于压缩机的壳体(例如，壳体110、壳体210)与叶轮(例如，叶轮140、叶轮240)的后表面(例如，后表面148、后表面248)或护罩(例如，护罩150、护罩250)的外表面(例如，外表面154、外表面254)中的一者之间的通道(例如，通道F1、通道F2、通道F3、通道F4)中。在实施例中，当叶轮相对于壳体旋转时，外部叶片定位为增加通道内或者通道的入口处的压力(例如，P3、P5、P8A、P8B、P10A、P10B)。然后，方法300进行至320。
在320，使叶轮旋转，以使叶轮的外部叶片和叶轮叶片(例如，叶轮叶片141、叶轮叶片242)相对于壳体旋转。叶轮通过旋转的叶轮叶片压缩工作流体来排出经压缩的工作流体。通道140中的工作流体是从叶轮140排出的经压缩的工作流体的一部分。在实施例中，旋转的外部叶片被构造为在通道内驱动经压缩的工作流体沿着轴向方向(例如，沿着方向D1、方向D5)朝向叶轮的排出口(例如，排出口146B、排出口246B)。旋转的外部叶片增加通道内或者通道的入口处的压力(例如，P3、P5、P8A、P8B、P10A、P10B)。在实施例中，经压缩的工作流体的一部分流过通道，并沿外部叶片流动。由旋转的外部叶片导致的增加的压力降低了通过通道的经压缩的工作流体的流量，从而减少了泄漏，并且改善了叶轮与壳体之间的密封。
在实施例中，方法300可基于如图3至图7所示并且如上所述的压缩机100、压缩机200、叶轮140和/或叶轮240进行修改。
方面：
方面1至8中的任一方面可与方面9至方面17中的任一方面结合，方面9至16中的任一方面可与方面17结合。
方面1.一种压缩机，包括：
壳体；
轴，其具有端部；以及
叶轮，其通过轴相对于壳体可旋转，该叶轮包括：
轮毂，其附接到轴的端部，该轮毂包括后表面，
叶轮叶片，其从轮毂的前部延伸，以及
外部叶片，其从轮毂的后表面和叶轮的护罩的外表面中的一者突出，该外部叶片沿轮毂的后表面和叶轮的护罩的外表面中的一者弯曲。
方面2.根据方面1所述的压缩机，其中，外部叶片包括第一组外部叶片和第二组外部叶片，第一组外部叶片与第二组外部叶片在轴向方向上间隔开。
方面3.根据方面1或2中任一方面所述的压缩机，其中，壳体包括具有凹口的内部表面，该内部表面面向轮毂的后表面和护罩的外表面中的一者，外部叶片突出到凹口中。
方面4.根据方面1至3中任一方面所述的压缩机，还包括：
护罩，其包括与外表面相对的内表面，叶轮叶片中的至少一个叶轮叶片从轮毂的前部延伸到护罩的内表面，其中，
外部叶片从护罩的外表面突出并且沿该外表面延伸。
方面5.根据方面4所述的压缩机，其中，壳体包括面向护罩的外表面的内部表面，外部叶片从护罩的外表面突出到壳体的内部表面与护罩的外表面之间的空间中。
方面6.根据方面4或5中任一方面所述的压缩机，其中，护罩位于叶轮叶片与外部叶片之间。
方面7.根据方面1至6中任一方面所述的压缩机，其中，外部叶片从轮毂的后表面突出并沿该后表面延伸。
方面8.根据方面7所述的压缩机，其中，壳体包括面向叶轮的后表面的内部表面，外部叶片设置在壳体的内部表面与叶轮的后表面之间的空间中。
方面9.一种传热回路，包括：
压缩机，其包括：
壳体；
轴，其具有端部；以及
叶轮，其通过轴相对于壳体可旋转以压缩工作流体，该叶轮包括：
轮毂，其附接到轴的端部，该轮毂包括后表面，
叶轮叶片，其从轮毂的前部延伸，以及
外部叶片，其从轮毂的后表面和叶轮的护罩的外表面中的一者突出，该外部叶片沿轮毂的后表面和叶轮的护罩的外表面中的一者弯曲；
冷凝器，其用于冷却由压缩机压缩的工作流体；
膨胀器，其用于膨胀由冷凝器冷却的工作流体；以及
蒸发器，其用于利用过程流体加热由膨胀器膨胀的工作流体。
方面10.根据方面9所述的传热回路，其中，外部叶片包括第一组外部叶片和第二组外部叶片，第一组外部叶片与第二组外部叶片在轴向方向上间隔开。
方面11.根据方面9或10中任一方面所述的传热回路，其中，壳体包括具有凹口的内部表面，该内部表面面向轮毂的后表面和护罩的外表面中的一者，外部叶片突出到凹口中。
方面12.根据方面9至11中任一方面所述的传热回路，还包括：
护罩，其包括与外表面相对的内表面，叶轮叶片中的至少一个叶轮叶片从轮毂的前部延伸到护罩的内表面，其中，
外部叶片从护罩的外表面突出并且沿该外表面延伸。
方面13.根据方面12中任一方面所述的传热回路，其中，壳体包括面向护罩的外表面的内部表面，外部叶片从护罩的外表面突出到壳体的内部表面与护罩的外表面之间的空间中。
方面14.根据方面12或13中任一方面所述的传热回路，其中，护罩位于叶轮叶片与外部叶片之间。
方面15.根据方面9至14中任一方面所述的传热回路，其中，外部叶片从轮毂的后表面突出并沿该后表面延伸。
方面16.根据方面15所述的传热回路，其中，壳体包括面向叶轮的后表面的内部表面，外部叶片设置在壳体的内部表面与叶轮的后表面之间的空间中。
方面17.一种在压缩机中的叶轮与壳体之间提供密封的方法，该方法包括：
使叶轮的外部叶片定位在压缩机的壳体与叶轮的后表面或叶轮的护罩的外表面中的一者之间的通道中，该叶轮包括叶轮叶片；以及
使叶轮相对于壳体旋转，使叶轮相对于壳体旋转包括：
使叶轮叶片相对于壳体旋转以压缩工作流体，经压缩的工作流体的一部分流动到通道中，以及
使外部叶片相对于壳体旋转以增加通道内的压力。
在所有方面，本申请中公开的示例将被认为是说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求书而不是由前面的描述指示，并且在权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变都应包含在权利要求的等同物的含义和范围中。

Claims (17)

1.一种压缩机，包括：
壳体；
轴，其具有端部；以及
叶轮，其通过所述轴相对于所述壳体可旋转，所述叶轮包括：
轮毂，其附接到所述轴的所述端部，所述轮毂包括后表面，
叶轮叶片，其从所述轮毂的前部延伸，以及
外部叶片，其从所述轮毂的所述后表面和所述叶轮的护罩的外表面中的一者突出，所述外部叶片沿所述轮毂的所述后表面和所述叶轮的所述护罩的所述外表面中的所述一者弯曲。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述外部叶片包括第一组外部叶片和第二组外部叶片，所述第一组外部叶片与所述第二组外部叶片在轴向方向上间隔开。
3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述壳体包括具有凹口的内部表面，所述内部表面面向所述轮毂的所述后表面和所述护罩的所述外表面中的所述一者，所述外部叶片突出到所述凹口中。
4.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括：
所述护罩，其包括与所述外表面相对的内表面，所述叶轮叶片中的至少一个叶轮叶片从所述轮毂的所述前部延伸到所述护罩的所述内表面，其中，
所述外部叶片从所述护罩的所述外表面突出并且沿所述外表面延伸。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述壳体包括面向所述护罩的所述外表面的内部表面，所述外部叶片从所述护罩的所述外表面突出到所述壳体的所述内部表面与所述护罩的所述外表面之间的空间中。
6.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述护罩位于所述叶轮叶片与所述外部叶片之间。
7.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述外部叶片从所述轮毂的所述后表面突出并沿所述后表面延伸。
8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述壳体包括面向所述叶轮的所述后表面的内部表面，所述外部叶片设置在所述壳体的所述内部表面与所述叶轮的所述后表面之间的空间中。
9.一种传热回路，包括：
压缩机，其包括：
壳体；
轴，其具有端部；以及
叶轮，其通过所述轴相对于所述壳体可旋转以压缩工作流体，所述叶轮包括：
轮毂，其附接到所述轴的所述端部，所述轮毂包括后表面，
叶轮叶片，其从所述轮毂的前部延伸，以及
外部叶片，其从所述轮毂的所述后表面和所述叶轮的护罩的外表面中的一者突出，所述外部叶片沿所述轮毂的所述后表面和所述叶轮的所述护罩的外表面中的所述一者弯曲；
冷凝器，其用于冷却由所述压缩机压缩的所述工作流体；
膨胀器，其用于膨胀由所述冷凝器冷却的所述工作流体；以及
蒸发器，其用于利用过程流体加热由所述膨胀器膨胀的所述工作流体。
10.根据权利要求9所述的传热回路，其特征在于，所述外部叶片包括第一组外部叶片和第二组外部叶片，所述第一组外部叶片与所述第二组外部叶片在轴向方向上间隔开。
11.根据权利要求9所述的传热回路，其特征在于，所述壳体包括具有凹口的内部表面，所述内部表面面向所述轮毂的所述后表面和所述护罩的所述外表面中的所述一者，所述外部叶片突出到所述凹口中。
12.根据权利要求9所述的传热回路，其特征在于，还包括：
所述护罩，其包括与所述外表面相对的内表面，所述叶轮叶片中的至少一个叶轮叶片从所述轮毂的所述前部延伸到所述护罩的所述内表面，其中，
所述外部叶片从所述护罩的所述外表面突出并且沿所述外表面延伸。
13.根据权利要求12所述的传热回路，其特征在于，所述壳体包括面向所述护罩的所述外表面的内部表面，所述外部叶片从所述护罩的所述外表面突出到所述壳体的所述内部表面与所述护罩的所述外表面之间的空间中。
14.根据权利要求12所述的传热回路，其特征在于，所述护罩位于所述叶轮叶片与所述外部叶片之间。
15.根据权利要求9所述的传热回路，其特征在于，所述外部叶片从所述轮毂的所述后表面突出并沿所述后表面延伸。
16.根据权利要求15所述的传热回路，其特征在于，所述壳体包括面向所述叶轮的所述后表面的内部表面，所述外部叶片设置在所述壳体的内部表面与所述叶轮的所述后表面之间的空间中。
17.一种在压缩机中的叶轮与壳体之间提供密封的方法，所述方法包括：
使所述叶轮的外部叶片定位在所述压缩机的所述壳体与所述叶轮的后表面或所述叶轮的护罩的外表面中的一者之间的通道中，所述叶轮包括叶轮叶片；以及
使所述叶轮相对于所述壳体旋转，所述使所述叶轮相对于所述壳体旋转包括：
使所述叶轮叶片相对于所述壳体旋转以压缩工作流体，经压缩的工作流体的一部分流动到所述通道中，以及
使所述外部叶片相对于所述壳体旋转以增加所述通道内的压力。
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