CN112449669A - 具有反向旋转扩散器的混流压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压缩机，该压缩机包括壳体。叶轮位于壳体内并且可绕叶轮轴线在第一旋转方向上旋转。转子区段可在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上绕叶轮轴线旋转。

Description

具有反向旋转扩散器的混流压缩机
相关专利申请的交叉引用
本申请请求享有于2019年6月28日提交的美国临时申请号No.62 / 868,480的优先权，其通过引用合并于此。
技术领域
本公开在此大体上涉及一种示例混流压缩机，并且更特别地涉及一种用于使用在制冷系统的混流压缩机中的扩散器结构。
背景技术
现有的混流压缩机典型地包括动力驱动的叶轮，通过该叶轮引起制冷剂的流入，所述制冷剂被径向向外转向然后返回沿轴向流入到扩散器中。压缩机的扩散器通常包括由固定板的壁表面和导叶组限定的环形通道，该固定板的壁表面与外罩的成形的壁表面径向地间隔开。扩散器具有入口端和出口端，入口端接收叶轮的流出物，制冷剂从该出口端被提供给例如沿周向发散的压缩机蜗壳。动能通过压缩机的扩散器转换成扩散器内的静压上升。
发明内容
在一个示例性实施例中，压缩机包括壳体。叶轮位于壳体内并且可绕叶轮轴线在第一旋转方向上旋转。转子区段可在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上绕叶轮轴线旋转。
在以上的另一实施例中，转子区段包括具有至少一排转子叶片的转子。
在以上任一项的另一实施例中，叶轮包括毂和多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片从毂向外朝向壳体的一部分延伸。
在以上任一项的另一实施例中，转子区段包括柱形转子，该柱形转子具有从柱形转子的表面延伸的多个转子叶片。
在以上任一项的另一实施例中，所述多个叶轮叶片各自包括上游端和下游端，其中上游端在第一旋转方向上与下游端沿周向间隔开。多个转子叶片各自包括上游端和下游端，其中上游端在第二旋转方向上与下游端沿周向间隔开。
在以上任一项的另一实施例中，多个转子叶片中的每个和多个叶轮叶片中的每个在第一圆周方向上包括曲率。
在以上任一项的另一实施例中，叶轮由叶轮马达驱动，并且转子由单独的转子马达驱动。
在以上任一项的另一实施例中，叶轮由叶轮马达驱动，并且转子区段由叶轮马达通过变速器驱动，以逆转叶轮马达的旋转输出。
在以上任一项的另一实施例中，变速器是可变比变速器。
在以上任一项的另一实施例中，叶轮的出口紧接着到转子区段的入口的上游。
在以上任一项的另一实施例中，所述压缩机是混流压缩机。
在以上任一项的另一实施例中，所述压缩机可在低压制冷剂或中压制冷剂的情况下操作。
在另一示例性实施例中，操作压缩机的方法包括以下步骤：用叶轮马达使叶轮沿第一旋转方向旋转，以将制冷剂抽吸到压缩机的入口中。使转子区段在叶轮下游沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。将制冷剂从转子区段引导到压缩机出口。
在以上任一项的另一实施例中，该方法包括用转子区段使制冷剂的方向转向到轴向方向上。
在以上任一项的另一实施例中，该方法包括用叶轮马达驱动叶轮和用转子区段马达驱动转子区段。
在以上任一项的另一实施例中，该方法包括用叶轮马达驱动叶轮以及用叶轮马达通过变速器驱动转子区段。
在以上任一项的另一实施例中，该方法包括利用变速器改变来自叶轮马达的输出的幅度或旋转。
在以上任一项的另一实施例中，该方法包括利用变速器逆转叶轮马达的输出的旋转方向。
在以上任一项的另一实施例中，压缩机是混流压缩机。
在以上任一项的另一实施例中，压缩机可在低压制冷剂或中压制冷剂的情况下操作。
附图说明
图1是根据非限制性示例的混流压缩机的透视剖视图。
图2A是图1的混流压缩机的叶轮的前透视图。
图2B是图2A的叶轮的剖视图。
图3A示出了图1的混流压缩机的转子区段中的示例转子。
图3B示出了图1的混流压缩机的转子区段的另一示例性转子。
具体实施方式
混流压缩机被使用在许多应用中，例如在制冷系统中，以使制冷剂移动通过制冷回路。图1示出了示例“混流”压缩机20，其被用于在制冷系统中压缩和转移制冷剂。为了转移和压缩制冷剂，压缩机20能够在制冷剂处于低压或中压的情况下操作。
在图1中所示的示例中，压缩机20包括主壳或壳体22，其至少部分限定了用于接收制冷剂的到压缩机20中的入口24和用于从压缩机20排出制冷剂的出口28。压缩机20通过旋转紧接着入口24下游的叶轮26来将制冷剂朝入口24抽吸。叶轮26然后将制冷剂引导到位于叶轮26的沿轴向下游的转子区段30。转子区段30包括转子32，其沿与叶轮26相反的旋转方向旋转。在从轴向向外朝向压缩机20的出口28被重新引导到轴向上之前，制冷剂从转子区段30沿轴向下游行进并进入蜗壳34。
压缩机20还包括用于驱动叶轮26和/或转子区段30中的转子32的马达区段40。在所示的示例中，马达区段40包括附接到壳体22的一部分的定子42，该定子围绕附接至叶轮驱动轴46的转子44。叶轮驱动轴46构造成绕轴线X旋转。旋转轴线X在叶轮26、转子区段30、转子44和叶轮驱动轴46的情况下是共同的，并且和延伸通过壳体22的中央纵向轴线是共同的。在本公开中，除非另有说明，否则轴向或轴向地以及径向或径向地是相对于轴线X。
在一个示例中，转子区段30中的转子32通过与驱动轴46接合的变速器50由马达区段40驱动。变速器50接收来自在第一旋转方向上旋转的驱动轴46的输入驱动力，并且逆转来自驱动轴46的输入，以产生使转子32在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转的输出。此外，变速器50可以是可变比变速器，使得可以相对于第二旋转方向上的旋转幅度增大或减小第一旋转方向上的旋转幅度。备选地，转子区段30中的转子32可以由与转子32接合的转子驱动马达52驱动。在图1中示意性地示出了转子驱动马达52与转子32的接合。
如图2A和2B中所示，叶轮26包括具有前侧56和后侧58的毂或主体54。如图所示，主体54的前侧56的直径通常朝后侧58增大，使得叶轮26通常在形状上是锥形的。多个叶片60相对于轴线X从主体54径向向外延伸。多个叶片60中的每一个均与驱动轴46的旋转轴线X成角度地布置。在一个示例中，叶片60中的每个在叶轮26的前侧56和后侧58之间延伸。如图所示，叶片60中的每个包括与前侧56相邻的上游端62和与后侧58相邻的下游端64。此外，叶片60的下游端64从叶片60的对应上游端62沿周向偏移。
在相邻叶片60之间限定了多个通道66，以排出越过叶轮26的、大体上平行于轴线X的流体。当叶轮26旋转时，流体沿基本上轴向方向接近叶轮26的前侧56，并流过在相邻叶片60之间限定的通道66。由于通道66同时具有轴向和径向分量，因此提供给叶轮26的前侧56的轴向流体同时平行于驱动轴46的轴线X并沿周向绕驱动轴46的轴线X移动。组合式地，壳体22的内表面68(图1中示出)和叶轮26的通道66合作将经压缩的制冷剂从叶轮26排出到转子区段30。在一个示例中，经压缩的制冷剂从叶轮26相对于驱动轴46的轴线X成角度地排出到相邻的转子区段30中。
图3A示意性地示出了相对于转子32定位的叶轮26。在所示的示例中，转子32包括第一排叶片70，其位于第二排叶片72的轴向上游。第一排和第二排转子叶片70、72从转子32的主体部分74径向向外延伸。主体部分74包括大体上管状或柱形的形状。备选地，第一排和第二排转子叶片70、72可从主体部分74径向向内延伸。
转子32与主体部分74和壳体22的内表面88合作在第一排叶片70和第二排叶片72中的相邻叶片之间形成流体通道90。内表面88位于内表面68的轴向下游。内表面88在轴向方向上以大致恒定的径向尺寸延伸，以致于流体通道90也在轴向方向上延伸至蜗壳34。
图3A还示出了叶片60的上游端62，其在第一旋转方向R1上与叶片60的下游端64中的对应的一个下游端间隔开。另外，叶片60在第一旋转方向R1上可包括曲率，或叶片60在上游端62和下游端64之间可以是直的。
第一排叶片70中的叶片中的每个包括上游端80，其在第二旋转方向R2上与下游端82沿周向间隔开。第一排叶片70可以是直的或包括在第一旋转方向上延伸的曲率。类似地，第二排叶片72中的叶片中的每个包括上游端84，其在第二旋转方向R2上与下游端86沿周向间隔开。此外，第二排叶片72包括在第一旋转方向R1上延伸的曲率。此外，在所示的示例中，第二排叶片72的曲率是比第一排叶片70更大的曲率。
图3B示出了另一个示例性的转子32A，该转子类似于转子32地位于紧接着叶轮26的下游，除了以下所述或附图中所示的。转子32A仅包括单排叶片70A。单排叶片70A中的叶片中的每个包括在第二旋转方向R2上与下游端82A沿周向间隔开的上游端80A。此外，第一排叶片70A包括在第一旋转方向上延伸的曲率。
在压缩机20的操作期间，叶轮26沿第一旋转方向R1旋转，且转子32、32A沿与第一旋转方向R1相反的第二旋转方向R2旋转。转子32、32A还使制冷剂转向到轴向方向上。通过在转子32、32A和驱动轴46之间使用变速器50，转子32、32A可以以与叶轮26相同的幅度但沿相反的旋转方向旋转。备选地，变速器50可以基于压缩机20的期望操作条件来改变转子32、32A相较于叶轮26的旋转幅度。此外，利用使用在图1中示意性示出的转子驱动马达52，可以与叶轮26分开地驱动转子32、32A。
尽管将不同的非限制性示例示出为具有具体组件，但是本公开的示例不限于那些特定组合。能够将来自非限制性示例中的任何示例的一些组件或特征与来自其他非限制性示例的任何示例的特征或组件结合使用。
应该理解，在所有这几张附图上，相同的附图标记表示对应或相似的元件。还应该理解，尽管在这些示例性示例中公开并示出了特定的组件布置，但是其他布置也可以受益于本公开的教导。
前述描述应被解释为说明性的，而不是任何限制的意思。本领域普通技术人员将理解，某些修改可以落入本公开的范围内。由于这些原因，应研究以下权利要求以确定本公开的真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种压缩机，包括：
壳体；
叶轮，所述叶轮位于所述壳体内并且能够绕叶轮轴线在第一旋转方向上旋转；和
转子区段，所述转子区段能够绕所述叶轮轴线在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述转子区段包括具有至少一排转子叶片的转子。
3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述叶轮包括毂和多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片从所述毂向外朝向所述壳体的一部分延伸。
4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述转子区段包括柱形转子，所述柱形转子具有从所述柱形转子的表面延伸的多个转子叶片。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述多个叶轮叶片各自包括上游端和下游端，其中所述上游端在第一旋转方向上与所述下游端沿周向间隔开，并且所述多个转子叶片各自包括上游端和下游端，其中所述上游端在第二旋转方向上与所述下游端沿周向间隔开。
6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述多个转子叶片中的每个和所述多个叶轮叶片中的每个在所述第一圆周方向上包括曲率。
7.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述叶轮由叶轮马达驱动，并且所述转子由单独的转子马达驱动。
8.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述叶轮由叶轮马达驱动，并且所述转子区段由所述叶轮马达通过变速器驱动，以逆转所述叶轮马达的旋转输出。
9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述变速器是可变比变速器。
10.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述叶轮的出口紧接着到所述转子区段的入口的上游。
11.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机是混流压缩机。
12.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机能够在低压制冷剂或中压制冷剂的情况下操作。
13.一种操作压缩机的方法，包括以下步骤：
用叶轮马达使叶轮沿第一旋转方向旋转，以将制冷剂抽吸到所述压缩机的入口中；
使转子区段在所述叶轮的下游沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转；并且
将所述制冷剂从所述转子区段引导到压缩机出口。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括用所述转子区段使所述制冷剂的方向转向到轴向方向上。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括用叶轮马达驱动所述叶轮和用转子区段马达驱动所述转子区段。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括用叶轮马达驱动所述叶轮以及用所述叶轮马达通过变速器驱动所述转子区段。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用所述变速器改变所述叶轮马达的输出的幅度或旋转。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括利用所述变速器逆转所述叶轮马达的输出的旋转方向。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述压缩机是混流压缩机。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述压缩机能够在低压制冷剂或中压制冷剂的情况下操作。
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