CN112969858B - 具有可旋转扩散器组件的压缩机 - Google Patents

Abstract

压缩机10具有：转子组件12，具有用于产生通过压缩机10的气流的叶轮22；以及扩散器组件16，用于作用在由叶轮22产生的气流上。扩散器组件16包括具有基本上实心形式的可旋转的端板50。

Description

具有可旋转扩散器组件的压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机，更特别地，但不是排他地，涉及用于真空吸尘器的压缩机。

背景技术

真空吸尘器通常包括用于产生吸力的压缩机，以使污物和碎屑能够从待清洁的表面移除。由于需要适应不同的清洁头和地板表面，所以真空吸尘器压缩机在宽流速范围中工作。这样的压缩机可以具有位于叶轮附近的无叶片扩散器。然后，无叶片扩散器会在比设计流速低得多的流速下失速，导致最小流速下压缩机效率的损失。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种压缩机，包括：转子组件，其具有用于产生通过压缩机的气流的叶轮；以及扩散器组件，其用于作用在由叶轮产生的气流上，其中扩散器组件包括具有基本上实心形式的可旋转的端板。

根据本发明的第一方面的压缩机原则上可以是有利的，因为扩散器组件包括具有基本上实心形式的可旋转的端板。特别地，提供具有可旋转的端板的扩散器组件可以在宽的工作流量范围内提供相对平坦的效率特性，同时还抑制流速远低于设计流速下的失速。这可以抑制或防止最小流速下压缩机效率的损失。

另外，由于端板具有基本上实心的形式，因此例如与在端板中形成用于容纳轴的通孔的布置相比，可以抑制或防止扩散器组件内的泄漏，例如在低压扩散器组件入口与高压扩散器组件出口之间的泄漏。端板的基本上实心的性质可以消除使用密封件来抑制或防止泄漏的需要，例如，与在端板中形成用于容纳轴的通孔的布置相比。不需要密封件可以导致组件具有较少的部件，这可以导致更便宜和/或更容易的制造。另外，不需要密封件可以消除制造具有相对较小公差的密封件的需要，因此，与例如需要密封件以防止泄漏的压缩机相比，根据本发明的第一方面的压缩机可能更适合于具有较大公差的批量生产技术。

基本上实心形式意味着端板没有通孔等，例如没有从端板的一侧延伸到端板的另一相对侧的通孔。这并不排除在端板中形成凹部，例如端板的上游和/或下游面，条件是凹部具有封闭端，例如由端板的外表面限定的。这也不排除端板是中空的，例如在其中形成有空腔，条件是限定端板的外表面基本上是实心的，即基本上没有进入腔的开口。例如，端板的上游和/或下游面可以包括基本上不间断的表面。

端板可以包括基本上实心的外表面，例如使得没有通孔延伸穿过外表面。端板可以没有从端板的外表面的一侧延伸到端部的外表面的另一相对侧的通孔。端板可以包括基本上实心的上游和/或下游面，例如，使得没有通孔在端板的上游面和端板的下游面之间延伸，反之亦然。

端板可以基本上位于叶轮附近。例如，端板的上游面可以基本上位于叶轮附近。端板的上游面可以基本上位于叶轮的下游面附近。端板可以与叶轮间隔开，例如使得间隙限定在端板和叶轮之间，且端板和叶轮可自由旋转。端板和叶轮之间的间隙可以相对较小，例如足以实现相对旋转，但不过大以免引起不期望的流动条件。扩散器组件可以位于叶轮的下游。

扩散器组件可以包括从端板延伸的轴。端板可以固定地附接至轴，例如使得端板和轴可一起旋转。

轴可以与端板一体地形成，例如作为同一模制工艺的一部分。这可以是有益的，因为它可以导致组件具有更少的部件。

轴可以包括与端板分开的部件。例如，轴和端板可以在分开的模制工艺中形成为分开的部件。端板可以通过粘合剂或焊接、或者任何其他合适的附接方式而附接到轴。

轴可以位于形成在端板上的凹部中。凹部可以具有用于接收轴的开口端，以及使得轴不能延伸穿过整个端板的闭合端，例如不能从端板的一侧延伸到端板的另一相对侧。凹部可以形成在端板的下游面上。

轴可以从端板的下游面延伸，例如，在使用时，在气流通过压缩机的方向上远离端板。例如，这相对于轴从端板的上游面延伸的布置可以是有益的，因为可以从叶轮和端板之间的间隙移除用于旋转端板的部件。这可以在叶轮和端板之间实现紧密的间隙，并可以提供更高效的压缩机。

扩散器组件可以包括扩散器框架、扩散器壳体、以及在扩散器框架和扩散器壳体之间延伸的多个扩散器叶片。端板可以安装至扩散器框架，例如经由轴。扩散器组件可以包括位于轴和扩散器框架之间的至少一个第一轴承。因此，轴且从而端板可以相对于扩散器框架旋转。

端板可以通过电机旋转，例如与使用时引起叶轮旋转的电机分开的电机。

在使用时，端板可以通过由叶轮产生的气流旋转。例如，定子铁芯组件引起的叶轮旋转会产生通过压缩机的气流，而通过压缩机产生的气流会使得端板旋转。这可以是有益的，因为它可以利用通过压缩机的现有气流来旋转端板，并且与例如需要电机引起端板旋转的布置相比更便宜。

转子组件可以包括另一轴，叶轮安装到另一轴。另一轴可以包括与轴分开的部件。例如，另一轴和轴可以在分开的制造工艺中形成为分开的部件。端板可以相对于叶轮旋转。另一轴可以安装至压缩机的框架，例如通过至少一个第二轴承。至少一个第二轴承可以包括比至少一个第一轴承更高速的轴承。端板可以在使用时以不同于叶轮的速度旋转，例如低于叶轮的速度。这可以是有益的，因为它可以增加扩散器的压力恢复，并且可以改善压缩机的效率。端板可以以小于或等于叶轮速度的0.5倍的比率旋转，例如以叶轮速度的0.3至0.5倍的范围内的比率旋转。

另一轴可以从叶轮的上游面延伸，例如，在使用时，在与气流通过压缩机的方向相反的方向上远离叶轮。另一轴可以仅从叶轮的上游面延伸。例如，这相对于另一轴从叶轮的下游面延伸的布置可以是有益的，因为可以从叶轮和端板之间的间隙基本上移除用于旋转叶轮的部件。这可以在叶轮和端板之间实现紧密的间隙，并可以提供更高效的压缩机。

另一轴可以从叶轮的上游面和从叶轮的下游面延伸，例如另一轴从叶轮的下游面延伸另一轴的总长度的不多于5％。例如，这相对于另一轴从叶轮的下游面延伸的布置可以是有益的，因为可以从叶轮和端板之间的间隙基本上移除用于旋转叶轮的部件。这可以在叶轮和端板之间实现紧密的间隙，并可以提供更高效的压缩机。

另一轴可以包括与叶轮分开的部件。例如，另一轴和叶轮可以在分开的制造工艺中形成为分开的部件。叶轮可以通过粘合剂或焊接、或者任何其他合适的附接方式而附接到另一轴。

另一轴可以位于形成在叶轮上的凹部中，例如在形成在叶轮的上游面的凹部中。凹部可以具有用于接收另一轴的开口端，以及使得轴不能延伸穿过整个叶轮的闭合端。另一轴可以位于形成在叶轮中的通孔内，例如从叶轮的上游面延伸到叶轮的下游面的通孔。另一轴可以通过压配合定位在通孔内，该压配合例如具有最小的泄露路径，其足以避免对密封布置的需要。

扩散器组件可以包括位于端板与扩散器组件的扩散器壳体之间的至少一个悬臂式扩散器导向片。这可以是有益的，因为它可以为压缩机提供改善的压力恢复。至少一个悬臂式扩散器导向片可以附接至扩散器壳体。至少一个悬臂式扩散器导向片可以包括轴向扩散器导向片，例如用于将气流从径向方向转向轴向方向的扩散器导向片。

压缩机可以包括用于导致叶轮的旋转的定子铁芯组件。定子铁芯组件可以例如包括至少一个定子铁芯和缠绕在至少一个定子铁芯周围的相绕组。

端板可以包括用于接收叶轮的至少一部分的凹部，例如，端板的上游面可以包括用于接收叶轮的至少一部分的凹部。这可以是有益的，因为它可以使得端板更靠近叶轮，且可以实现更高效的压缩机。端板的直径可以大于叶轮的外直径。端板的上游面中的凹部的直径可以大于叶轮的外直径。

压缩机可以包括用于控制定子铁芯组件的控制器，例如使得在使用时，定子铁芯组件与转子组件的永磁铁相互作用以导致叶轮的旋转。

根据本发明的另一方面，提供了一种真空吸尘器，其包括根据本发明的第一方面的压缩机。

在适当的情况下，本发明的方面的优选特征可以等同地适用于本发明的其他方面。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出如何实践本发明，现在将以举例的方式参考以下附图来描述本发明：

图1是根据本发明的压缩机的示意性截面图；

图2是图1的压缩机的转子组件的示意性截面图；

图3是图1的压缩机的扩散器组件的示意性截面图；

图4是包括图1的压缩机的真空吸尘器的示意性透视图；以及

图5是用于图1的压缩机的替代扩散器组件的局部示意性截面图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了根据本发明的压缩机，其大致表示为10。

压缩机10包括转子组件12、定子铁芯组件14、扩散器组件16和框架18。

转子组件12在图2单独地示意性地示出，且具有轴20、叶轮22、永磁体24和一对相对高速的轴承26。轴20是长形的且大致为圆柱形形状。

叶轮22具有轮毂28和围绕轮毂28周向地延伸的多个叶片30。叶轮22是离心叶轮，例如将气流从轴向方向转向径向方向的叶轮。还可以设想其他类型的叶轮，例如可以使用所谓的混合流叶轮。叶轮22的上游面32具有接收轴20的圆柱形凹部34。圆柱形凹部34不延伸穿过叶轮22到叶轮22的下游面36，但是可以设想这种情况的实施例。

永磁体24可以由任何适当的磁性材料形成。永磁体24基本上是环形形状，并且围绕轴20周向地延伸。一对相对高速的轴承26具有附接到轴20的内座圈38和附接到框架18的内套筒74的外座圈40。因此，一对相对高速的轴承26可以用于将转子组件12安装至框架18。如图所示，一对相对高速的轴承26是一对球轴承，尽管本领域技术人员将认识到可以使用其他合适的轴承。

定子铁芯组件14的细节与本发明无关，这里将不再赘述，不用说，定子铁芯组件14可以包括至少一个定子铁芯，具有围绕定子铁芯的相绕组。这种定子铁芯组件对于本领域技术人员而言是已知的。定子铁芯组件14附接到框架18，使得定子铁芯组件14与转子组件12的永磁体24相对。在使用时，控制器(未示出)可以控制对定子铁芯组件14的电压供应，使得定子铁芯组件14与永磁体24相互作用以旋转轴20，从而引起叶轮22的旋转以产生通过压缩机10的气流。

扩散器组件16在图3中单独地示出。扩散器组件16包括扩散器框架42、扩散器壳体44、第一多个扩散器导向片46、第二多个扩散器导向片48和端板50。

扩散器框架42包括框架凹部52，其容纳用于驱动端板50的旋转的驱动机构。驱动机构包括一对相对低速的轴承56、轴58和电机60。一对相对低速的轴承56具有附接到轴58的内座圈54和附接到扩散器框架42的外座圈57。如图所示，一对相对低速的轴承56是一对球轴承，尽管本领域技术人员将认识到可以使用其他合适的轴承。

轴58从端板50的下游面68延伸，并且在当前的优选实施例中，轴58与端板50一体地形成，例如作为模制工艺的一部分。轴58基本上是中空的，并且在其中接收电机60。尽管未在图中示出，永磁体可以附接到轴56的中空内部，例如用于与电机60相互作用。轴56和电机60可以类似于外转子型电机。替代地，电机60的输出轴可以直接附接至轴58，或端板50的另一部分，使得电机60的输出轴的旋转驱动端板的旋转。如本领域技术人员将理解的，电机60可以是常规电机，并且配置为驱动轴58的旋转，且从而端板50的旋转。

扩散器壳体44基本上是环形形状的，使得扩散器壳体44围绕扩散器框架42周向地延伸。扩散器壳体44构成框架18的下游部分，且如图所示，扩散器壳体44是框架18的一体部分。本领域技术人员将理解的是，设想了替代实施例，其中，例如，扩散器组件16是与框架18分开的部件，因此扩散器壳体44通过适当的附接手段附接至框架18。

第一多个扩散器导向片46是轴向扩散器导向片，例如在使用时，用于将气流从离心或径向向外方向转向轴向方向的扩散器导向片。第一多个扩散器导向片46是悬臂式的，因为每个扩散器导向片46的一端附接至扩散器壳体44，而每个扩散器导向片46的另一相对端自由地位于端板50附近。以此方式，端板50仍可在提供第一多个扩散器导向片46的情况下旋转。相对于不存在第一多个扩散器导向片46的布置，这可以提供改进的压力恢复。如本领域技术人员将理解的，第一多个扩散器导向片46的几何形状可以被设计为提供期望的操作特性。

第二多个扩散器导向片48是轴向扩散器导向片，例如在使用时，用于将气流从离心或径向向外方向转向轴向方向的扩散器导向片。第二多个扩散器导向片48的一端固定地安装至扩散器框架42，而另一相对端固定地安装至扩散器壳体44。因此，第二多个扩散器导向片48可用于相对于扩散器壳体44定位扩散器框架42。第二多个扩散器导向片48位于第一多个扩散器导向片46的下游。

端板50大致是盘形的，尽管具有轴向延伸的边缘部分62。如从图3可见，端板50类似于扩散器框架42的端帽。端板50包括前凹部64，其接收叶轮22的至少一部分。这使得端板50更靠近叶轮22，并且可以实现更高效的压缩机10。

端板50的外表面基本上是实心的，因为没有形成延伸穿过端板50的通孔。特别地，如从图3可见，例如，在端板中不存在从端板50的上游面66延伸到端板50的下游面68的通孔。因此，在使用时，没有使空气流过扩散器组件16的穿过端板50的潜在泄露路径。这可以提供改善的压力恢复和更高效的压缩机。

如前所述，轴58与端板50的下游面68一体地形成并且从端板50的下游面68延伸。因此，电机60引起的轴58的旋转导致端板50的旋转。因此，端板50在空气在径向方向上离开叶轮22的区域中充当旋转的无叶片扩散器。这可以在宽的工作流量范围内提供相对平坦的效率特性，同时还抑制流速远低于设计流速下的失速。这可以抑制或防止最小流速下压缩机效率的损失。

电机60用于使端板50以低于叶轮22的旋转速度的速度旋转，尽管该速度是叶轮22的旋转速度的相当一部分。

框架18可以在图1中看到。框架18包括主体70、内套筒72、护罩部分74和扩散器壳体44。主体70是大致圆柱形的，并且为转子组件12和定子组件14提供外壳。内套筒72通过支柱76安装到主体70，并且限定用于一对相对高速的轴承26的安装部分。护罩部分74与主体70一体地形成，且形状和尺寸设定为以紧密间隙覆盖叶轮22。扩散器壳体44与护罩部分74一体形成，并且具有先前讨论的形式。尽管本文描述了框架的特定形式，但是本领域技术人员将认识到，框架的形式对于本发明不是必不可少的，并且如果合适的话，可以使用框架的替代形式。

在使用时，空气从压缩机10的入口(未示出)流经定子组件14，并穿过主体70流向叶轮22。叶轮22将空气从轴向方向转向为径向方向，并且空气绕着护罩部分74流向扩散器组件16。T当空气进入扩散器组件16时，空气先经过旋转端板50的区域，然后依次通过第一46和第二48多个扩散器叶片，并经由排气口(未示出)离开压缩机。

旋转端板50在宽的工作流量范围内提供相对平坦的效率特性，同时还抑制流速远低于设计流速下的失速。这可以抑制或防止最小流速下压缩机效率的损失。另外，由于端板50的外表面，特别是上游面66和下游面68基本上是实心的，因此消除了通过扩散器组件16的气流的潜在泄漏路径。这可以提供具有提高的效率的压缩机，例如效率提高3-5％的范围。

在图4中示意性地示出了包括压缩机10的真空吸尘器100。这种真空吸尘器可以在较宽的工作流量范围内具有相对平坦的效率特性，这可以使电池运行时间最大化，同时保持峰值吸力。

在图5中示出了扩散器组件80的替代实施例。图5的扩散器组件80与图1和3的扩散器组件16的不同之处在于，可旋转的扩散器壁82经由支柱84附接到端板50。因此，可旋转的扩散器壁82与端板50一起旋转，并且可旋转的扩散器壁82和端板50限定了穿过扩散器组件80的流动通道。密封件86设置在可旋转的扩散器壁82与扩散器壳体44之间以防止泄漏。

Claims (10)

1.一种压缩机，包括：转子组件，其具有用于产生通过所述压缩机的气流的叶轮；以及扩散器组件，其用于作用在由所述叶轮产生的所述气流上，其中，所述扩散器组件包括具有实心形式的可旋转的端板，其中，端板的实心的外表面包括用于接收所述叶轮的至少一部分的凹部，端板没有从端板的一侧延伸到端板的另一相对侧的通孔。

2.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述扩散器组件包括从所述端板延伸的轴，且所述轴与所述端板一体地形成。

3.如权利要求2所述的压缩机，其中，所述轴从所述端板的下游面延伸。

4.如前述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述端板可由电机旋转。

5.如权利要求1至3中任一项所述的压缩机，其中，在使用时，所述端板可由通过所述叶轮产生的气流旋转。

6.如权利要求2至3中任一项所述的压缩机，其中，所述转子组件包括另一轴，所述叶轮安装到所述另一轴，所述另一轴从所述叶轮的上游面延伸。

7.如权利要求6所述的压缩机，其中，所述扩散器组件包括扩散器框架、扩散器壳体、以及在所述扩散器框架和所述扩散器壳体之间延伸的多个扩散器叶片，所述端板经由所述轴安装至所述扩散器框架，所述扩散器组件包括位于所述轴和所述扩散器框架之间的至少一个第一轴承，且所述另一轴通过至少一个第二轴承安装至所述压缩机的框架。

8.如权利要求7所述的压缩机，其中，所述至少一个第二轴承包括比所述至少一个第一轴承更高速的轴承。

9.如权利要求1至3中任一项所述的压缩机，其中，所述扩散器组件包括位于所述端板与所述扩散器组件的扩散器壳体之间的至少一个悬臂式扩散器导向片。

10.一种真空吸尘器，包括如前述权利要求中任一项所述的压缩机。

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