CN116075641A - 用于引导压缩机中的流体流动的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的压缩机包含叶轮，所述叶轮具有限定叶轮尖端的轮毂、与所述轮毂耦接并限定多个流动路径的多个桨叶以及与所述多个桨叶耦接的护罩，所述多个流动路径被配置成引导工作流体的主流通过所述多个流动路径。所述护罩包含护罩尖端，所述护罩尖端相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的流动方向安置在所述叶轮尖端的上游。

Description

用于引导压缩机中的流体流动的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年7月30日提交的题为“用于引导压缩机中流体流动的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR DIRECTING FLUID FLOW IN A COMPRESSOR)”的美国临时专利申请序列号63/059,006的优先权和权益，所述美国临时专利申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文。

背景技术

本节内容旨在向读者介绍本领域的各个方面，所述方面可能涉及在下文进行描述的本公开的各个方面。此讨论被认为有助于向读者提供背景信息以促进对本公开的各个方面的更好理解。因此，应理解的是，将从这个角度来解读这些陈述，而不是承认现有技术。

冷冻器系统或蒸气压缩系统利用工作流体(例如，制冷剂)，所述工作流体响应于暴露于冷冻器系统组件内的不同温度和压力而改变蒸气、液体及其组合之间的相。冷冻器系统可以使工作流体与调节流体(例如，水)处于热交换关系，并且可以将调节流体递送到由冷冻器系统服务的调节设备和/或受调节环境。在此类应用中，调节流体可以被引导通过如空气处理器等下游设备，以调节其它流体，如建筑物内的空气。

在典型的冷却器中，调节流体由蒸发器冷却，所述蒸发器通过蒸发工作流体从调节流体中吸收热量。然后，工作流体由压缩机压缩并输送到冷凝器。在冷凝器中，工作流体通常通过水流或气流冷却，并且冷凝成液体。在一些常规设计中，在冷却器系统中使用节能器以提高性能。在使用节能器的系统中，冷凝的工作流体可以被引导到节能器，在其中液体工作流体至少部分蒸发。产生的蒸气可以从节能器中提取并重新引导到压缩机，而来自节能器的剩余液体工作流体被引导到蒸发器。不幸的是，从节能器引导到压缩机的蒸气工作流体可能以在某些条件下提供有限性能益处的压力被引入压缩机。

发明内容

下文阐述对本文所公开的某些实施例的概括。应当理解，所呈现的这些方面仅用于向读者提供这些实施例的简要概括，并且这些方面不旨在限制本公开的范围。事实上，本公开可以涵盖下文可能未阐述的各个方面。

在一个实施例中，一种用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的压缩机包含叶轮，所述叶轮具有限定叶轮尖端的轮毂、与所述轮毂耦接的多个桨叶，其中所述多个桨叶限定多个流动路径，所述多个流动路径被配置成引导工作流体的主流通过所述多个流动路径，以及与所述多个桨叶耦接的护罩，其中所述护罩包含相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的流动方向安置在所述叶轮尖端上游的护罩尖端。

在一个实施例中，一种用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的压缩机包含叶轮，所述叶轮具有含有第一径向尖端的轮毂、从所述轮毂延伸并限定多个流动路径的多个桨叶，所述多个流动路径被配置成引导工作流体的主流通过所述多个流动路径，以及护罩，所述护罩与所述多个桨叶耦接，并且具有相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的第一流动方向安置在所述轮毂的所述第一径向尖端上游的第二径向尖端。所述压缩机还包含压缩机壳体，其中所述叶轮安置在所述压缩机壳体内，并且所述压缩机壳体具有工作流体流动路径，所述工作流体流动路径延伸通过所述压缩机壳体，并且被配置成从节能器接收蒸气工作流体并将所述蒸气工作流体引导到所述多个流动路径中。所述压缩机进一步包含多个叶片，所述多个叶片安置在所述工作流体流动路径内，并且被配置成调节所述蒸气工作流体通过所述工作流体流动路径的第二流动方向。

在一个实施例中，用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的压缩机包含壳体，所述壳体具有延伸通过其中的蒸气工作流体流动路径，并且被配置成从所述HVAC&R系统的节能器接收蒸气工作流体。所述压缩机还包含安置在所述壳体内的叶轮。所述叶轮具有多个桨叶，所述多个桨叶限定了多个流动路径，所述多个流动路径被配置成引导工作流体的主流通过所述多个桨叶，所述多个桨叶中的每个桨叶具有第一尖端，并且所述叶轮具有与所述多个桨叶耦接的护罩，并且具有相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的流动方向安置在所述多个桨叶中的每个桨叶的所述第一尖端上游的第二尖端。所述压缩机进一步包含固定叶片，所述固定叶片安置在所述蒸气工作流体流动路径内，并且被配置成调节护罩的所述第二尖端的上游的蒸气工作流体的流动方向，并且将所述蒸气工作流体引导到所述护罩的所述第二尖端的下游和所述多个桨叶中的每个桨叶的所述第一尖端的上游的所述多个流动路径中。

附图说明

通过阅读以下详细描述并参考附图，可以更好地理解本公开的各个方面，在附图中：

图1是根据本公开的一方面的可以在商业环境中利用加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的实施例的建筑物的透视图；

图2是根据本公开的一方面的蒸气压缩系统的实施例的透视图；

图3是根据本公开的一方面的蒸气压缩系统的实施例的示意图；

图4是根据本公开的一方面的蒸气压缩系统的实施例的示意图；

图5是根据本公开的一方面的被配置成接收来自节能器的流体流的压缩机的实施例的部分横截面侧视图；

图6是根据本公开的一方面的被配置成接收来自节能器的流体流的压缩机的实施例的部分横截面侧视图；

图7是根据本公开的一方面的被配置成接收来自节能器的流体流的压缩机的实施例的部分横截面侧视图；并且

图8是根据本公开的一方面的被配置成接收来自节能器的流体流的压缩机的叶轮的实施例的部分透视图。

具体实施方式

下面将描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，说明书中未描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出大量实施方式特定的决策以实现开发者的特定目标，如符合系统相关的和商业相关的约束，所述目标可能因实施方式而变化。此外，应当理解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员而言仍是设计、生产和制造上的例行工作。

在介绍本公开的各个实施例的元件时，冠词“一个(a/an)”和“所述(the)”旨在意指存在所述元件中的一个或多个元件。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”旨在是包括性的并且意指可以存在除所列举元件之外的另外的元件。另外地，应当理解，对本公开的“一个实施例”或“实施例”的引用不旨在被解释为排除同样并入所述特征的另外的实施例的存在。

本公开的实施例涉及一种HVAC&R系统，其具有蒸气压缩系统，所述蒸气压缩系统具有压缩机和节能器。具体地，蒸气压缩系统包含具有压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀装置和节能器的工作流体(例如，制冷剂)回路。在操作中，压缩机对工作流体回路内的工作流体加压，并且将工作流体引导到冷凝器，所述冷凝器冷凝工作流体。冷凝的工作流体被引导到节能器，所述节能器以介于冷凝器的压力与蒸发器的压力之间的压力“闪蒸”工作流体，以产生两相工作流体。蒸气工作流体被从节能器引导到压缩机以进行再压缩和冷凝，并且液体工作流体通过与调节流体的热交换被引导到蒸发器以进行蒸发。

现在已经认识到，控制进入压缩机的蒸气工作流体的流动可以提高蒸气压缩系统的性能。更具体地，本实施例涉及一种被配置成控制蒸气工作流体从节能器引入压缩机的压力的系统和方法。例如，压缩机(例如，单级离心压缩机)可以被配置成通过叶轮的旋转和通过相对于通过压缩机的工作流体的流动安置在叶轮下游的扩散器通道来压缩工作流体。在HVAC系统的操作期间，蒸气工作流体可以从压缩机的吸入口(例如，从蒸发器)引入压缩机中。叶轮的操作可以向通过吸入口接收的工作流体提供由压缩机提供的总工作流体压力增加的大约三分之二(例如，压缩机升程的三分之二)，并且扩散器通道可以向通过吸入口接收的工作流体提供由压缩机提供的总工作流体压力增加的大约三分之一(例如，压缩机升程的三分之一)。

此外，蒸气工作流体可以被引导到叶轮与扩散器通道之间的压缩机中(例如，其中已经向通过吸入口接收的蒸气工作流体提供了三分之二的压缩机升程)。然而，现在已经认识到，可能期望以低于叶轮与扩散器通道之间的工作流体压力的压力(例如，低于已经向通过吸入口接收的蒸气工作流体提供的三分之二的压缩机升程的压力)将蒸气工作流体从节能器引入压缩机。例如，可能期望从叶轮与扩散器通道之间的位置上游的节能器引入蒸气工作流体。因此，本实施例涉及一种具有叶轮的压缩机，所述叶轮具有部分护罩。如下面详细讨论的，压缩机包含工作流体流动路径(例如，二级流动路径)，其被配置成将蒸气工作流体从节能器引导到位于叶轮尖端上游的位置(例如，叶轮与扩散器通道之间的位置的上游)处的压缩机流动路径(例如，通过吸入口接收的蒸气工作流体被引导通过的主流动路径)。具体地，工作流体流动路径将蒸气工作流体引导到叶轮的无遮盖部分与叶轮的桨叶之间。以这种方式，来自节能器的蒸气工作流体以期望的压力被引入叶轮，并且蒸气工作流体可以与被引导通过压缩机的主工作流体流混合以进行进一步压缩，并且然后可以从压缩机排出。在叶轮尖端上游的位置处将蒸气工作流体从节能器引入压缩机可以改善流经工作流体流动路径(例如，来自节能器)的蒸气工作流体与流经压缩机流动路径(如，来自吸入口和蒸发器)的蒸气工作流体之间的混合，并且改善压缩机的运行以压缩工作流体。

现在转向附图，图1是用于典型商业环境的建筑物12中的用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统10的环境的实施例的透视图。HVAC&R系统10可以包含蒸气压缩系统14(例如，冷却器)，所述冷却器供应可用于冷却建筑物12的冷却液体。HVAC&R系统10还可以包含用于供应温热液体以加热建筑物12的锅炉16和使空气循环通过建筑物12的空气分配系统。空气分配系统还可以包含空气返回管道18、空气供应管道20和/或空气处理器22。在一些实施例中，空气处理器22可以包含热交换器，所述热交换器通过管道24与锅炉16和蒸气压缩系统14连接。根据HVAC&R系统10的操作模式，空气处理器22中的热交换器可以接收来自锅炉16的加热液体或来自蒸气压缩系统14的冷却液体。HVAC&R系统10被示出为在建筑物12的每个楼层上具有单独的空气处理器，但在其它实施例中，HVAC&R系统10可以包含空气处理器22和/或可以在楼层之间共享的其它组件。

图2和3展示了可以用于HVAC&R系统10中的蒸气压缩系统14的实施例。蒸气压缩系统14可以使制冷剂循环通过以压缩机32开始的回路。回路还可包含冷凝器34、膨胀阀或装置36以及液体冷却器或蒸发器38。蒸气压缩系统14可以进一步包含控制面板40，所述控制面板具有模数(A/D)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46和/或接口板48。

可以在蒸气压缩系统14中用作制冷剂的流体的一些实例是：基于氢氟烃(HFC)的制冷剂，例如R-410A、R-407、R-134a、氢氟烯烃(HFO)；“天然”制冷剂，如氨(NH3)、R-717、二氧化碳(CO2)、R-744；或基于烃的制冷剂、水蒸气或任何其它合适的制冷剂。在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以被配置成有效地利用在一个大气压下标准沸点为约19摄氏度(66华氏度)的制冷剂，相对于如R-134a等中压制冷剂，其也被称为低压制冷剂。如本文所使用的，“标准沸点”可以指在一个大气压下测得的沸点温度。

在一些实施例中，蒸气压缩系统14可以使用变速驱动器(VSD)52、电机50、压缩机32、冷凝器34、膨胀阀或装置36和/或蒸发器38中的一个或多个。电机50可以驱动压缩机32并且可以由变速驱动器(VSD)52供电。VSD 52从交流(AC)电源接收具有具体固定线路电压和固定线路频率的AC电力，并且向电机50提供具有可变电压和频率的电力。在其它实施例中，电机50可以直接由AC或直流(DC)电源供电。电机50可以包含可以由VSD供电或直接由AC或DC电源供电的任何类型的电机，如开关磁阻电机、感应电机、电子整流永磁电机或另一种合适的电机。

压缩机32压缩制冷剂蒸气并通过排放通道将所述蒸气递送到冷凝器34。在一些实施例中，压缩机32可以是离心式压缩机。由压缩机32递送到冷凝器34的制冷剂蒸气可以将热量传递到冷凝器34中的冷却流体(例如，水或空气)。由于与冷却流体进行的热传递，制冷剂蒸气可以在冷凝器34中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器34的液体制冷剂可以通过膨胀装置36流向蒸发器38。在图3所展示的实施例中，冷凝器34是水冷的，并且包含与冷却塔56连接的管束54，所述冷却塔向冷凝器34供应冷却流体。

递送到蒸发器38的液体制冷剂可以从另一种冷却流体吸收热，所述冷却流体可以是或可以不是冷凝器34中使用的相同冷却流体。蒸发器38中的液体制冷剂可以经历从液体制冷剂到制冷剂蒸气的相变。如图3所展示的实施例所示，蒸发器38可以包含管束58，所述管束具有与冷却负载62连接的供应管线60S和回流管线60R。蒸发器38的冷却流体(例如，水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水或任何其它合适的流体)通过回流管线60R进入蒸发器38并且通过供应管线60S离开蒸发器38。蒸发器38可以通过与制冷剂的热传递降低管束58中的冷却流体的温度。蒸发器38中的管束58可以包含多个管和/或多个管束。在任何情况下，蒸气制冷剂离开蒸发器38并且通过吸入管线返回到压缩机32以完成循环。

图4是蒸气压缩系统14的示意图，所述系统具有结合在冷凝器34与膨胀装置36之间的中间回路64。中间回路64可以具有与冷凝器34直接流体连接的入口管线68。在其它实施例中，入口管线68可以间接地与冷凝器34流体耦接。如图4所展示的实施例所示，入口管线68包含定位在中间容器70上游的第一膨胀装置66。在一些实施例中，中间容器70可以是闪蒸罐(例如，闪蒸中间冷却器、节能器等)。在其它实施例中，中间容器70可以被配置成热交换器或“表面节能器”在图4所展示的实施例中，中间容器70用作闪蒸罐，第一膨胀装置66被配置成降低从冷凝器34接收到的液体制冷剂的压力(例如，使液体制冷剂膨胀)。在膨胀过程期间，液体的一部分可以蒸发，并且因此中间容器70可以用于将蒸气与从第一膨胀装置66接收到的液体分离。

另外，由于液体制冷剂在进入中间容器70时经历的压降(例如，由于在进入中间容器70时经历的体积的快速增加)，中间容器70可以提供液体制冷剂的进一步膨胀。中间容器70中的蒸气可以由压缩机32通过压缩机32的吸入管线74吸入。在其它实施例中，中间容器70中的蒸气可以被吸入到压缩机32的中间级(例如，不是吸入级)。由于在膨胀装置66和/或中间容器70中膨胀，在中间容器70中收集的液体的焓可以低于离开冷凝器34的液体制冷剂的焓。然后，来自中间容器70的液体可以在管线72中流过第二膨胀装置36到达蒸发器38。

应当理解，本文所描述的任何特征都可以与蒸气压缩系统14或任何其它合适的HVAC&R系统结合。例如，本技术可以与具有节能器(如中间容器70)和压缩机(如压缩机32)的任何HVAC&R系统结合。下面的讨论描述了与被配置成单级压缩机的压缩机32的实施例结合的本技术。然而，应当理解，本文所描述的系统和方法可以与压缩机32和HVAC&R系统10的其它实施例结合。

本公开的实施例涉及具有叶轮的压缩机(例如，压缩机32)，所述叶轮具有部分护罩。压缩机可以包含工作流体(如从蒸发器接收的工作流体)可以流过的第一流动路径。例如，工作流体可以流过压缩机的吸入口、叶轮并通过第一流动路径进入扩散器通道。压缩机还可以包含第二流动路径，从节能器接收的工作流体可以流过所述第二流动路径。作为实例，工作流体可以从节能器流过叶轮的无遮盖部分，并且通过第二流动路径进入第一流动路径的一部分。因此，从节能器流入压缩机的工作流体可以与引导通过第一流动路径的工作流体混合并结合。例如，工作流体可以在叶轮的尖端上游的位置处从节能器流入第一流动路径，如已经向流过第一流动路径的工作流体提供了少于三分之二的压缩机升程的位置。将工作流体引导到叶轮尖端上游的位置可以改善通过节能器接收的工作流体与通过吸入口(例如，来自蒸发器)接收的工作流体之间的混合，以改善压缩机的操作。

考虑到前述内容，图5是压缩机32的一个实施例的部分横截面侧视图，展示了压缩机32的工作流体流动路径100，所述压缩机被配置成将蒸气工作流体(例如，蒸气制冷剂)从节能器102(例如，中间容器70)引导到压缩机32的主要或主工作流体流动路径104中。例如，压缩机32可以是单级压缩机。压缩机32包含壳体106(例如，压缩机壳体)，叶轮108安置在所述壳体中。工作流体的主流110(例如，主流、第一流)在吸入口112处进入壳体106，并且被引向叶轮108。叶轮108由电机(例如，电机50)驱动旋转，以将机械能传递到工作流体的主流110中。工作流体的主流110离开叶轮108并被引导通过压缩机32的扩散器通道114(例如，压力恢复部分)朝向压缩机32的蜗壳(volute)116。工作流体可以从蜗壳116被引向冷凝器(例如，冷凝器34)，以与如冷却流体等流体进行热交换。

如上所述，压缩机32被配置成从节能器102接收蒸气工作流体118(例如，二级流、第二流)。为此，压缩机32包含与节能器102流体耦接的节能器入口端口120。节能器入口端口120将蒸气工作流体118沿在其中形成的工作流体流动路径100引导到壳体106中。工作流体流动路径100将蒸气工作流体118引导到叶轮108中，以与工作流体的主流110结合。例如，在所展示实施例中，压缩机32包含与喷嘴基板124(例如，第二板)耦接的眼密封支撑板122(例如，第一板)，以协作地限定围绕叶轮108在其间延伸的喷射通道126(例如，环形通道)。例如，紧固件125(例如，螺栓)可以将眼密封支撑板122和喷嘴基板124彼此耦接，并且可以在相邻的紧固件125之间形成开口或空间(例如，环形空间)，以使蒸气工作流体118能够从节能器入口端口120流入喷射通道126。此外，眼密封支撑板122的安装件或凸台127可以限定在紧固件125之间形成的开口或空间，紧固件125可以通过所述安装件或凸台延伸以将眼密封支撑板122和喷嘴基板124彼此耦接。安装件127可以具有几何形状(例如，空气动力学形状、轮廓或构造)以便于蒸气工作流体118流入喷射通道126，如减小蒸气工作流体118的流动阻力的形状。在另外的或替代性实施例中，喷射通道126可以由压缩机32的其它组件形成或在其它组件中形成。

在某些实施例中，铸造叶片或间隔件129可以定位在眼密封支撑板122与喷嘴基板124之间，以将蒸气工作流体118引导到喷射通道126中。例如，铸造叶片129可以邻近紧固件125之一定位，如在喷射通道126的入口处。铸造叶片129可以使眼密封支撑板122与喷嘴基板124彼此偏移，以形成足够大小的空间，所述空间使得蒸气工作流体118能够以期望的流速进入喷射通道126。铸造叶片129还可以调节进入喷射通道126的蒸气工作流体118的流动方向。例如，铸造叶片129可以使蒸气工作流体118过渡到喷射通道126中，以减少由于冲击眼密封支撑板122和/或喷嘴基板124而造成的阻碍。因此，蒸气工作流体118可以以期望的速率流过喷射通道126。

如上所述，压缩机32的叶轮108和扩散器通道114可以各自被配置成提供由压缩机32压缩的工作流体的增压或“提升”的一部分。例如，叶轮108可以向工作流体的主流110提供由压缩机32提供的总增压或“升程”的大约三分之二，并且扩散器通道114可以向工作流体的主流110提供由压缩机32提供的增压或“升程”的大约三分之一。在所展示的实施例中，叶轮108具有叶轮尖端128(例如，排出尖端、第一径向尖端)，工作流体由所述叶轮尖端从叶轮108排出到扩散器通道114中。因此，在叶轮尖端128处，工作流体可以具有与由叶轮108提供的升程或增压量(例如，由压缩机32提供的总升程的大约三分之二)相关的压力。然而，叶轮尖端128处的工作流体的压力可能大于将蒸气工作流体118从节能器102引入工作流体的主流110所期望的压力。因此，工作流体流动路径100的喷射通道126被配置成将蒸气工作流体118引导到叶轮尖端128上游的叶轮108中(例如，相对于通过叶轮108的工作流体的主流110的流动方向)。

为此，叶轮108包含护罩130，所述护罩终止于叶轮尖端128的上游(相对于工作流体的主流110的流动方向)。因此，来自节能器102的蒸气工作流体118可以在护罩130的护罩尖端150(例如，第二径向尖端)处通过喷射通道126被引导到叶轮108中(例如，在叶轮108的桨叶之间)，其相对于工作流体的主流110的流动位于叶轮尖端128的上游。如此，喷射通道126可以延伸到护罩130外部的叶轮108中。从节能器102引入叶轮108的蒸气工作流体118与通过吸入口112引入叶轮108中的工作流体的主流110结合，由叶轮108增压，并且在叶轮尖端128处排出到扩散器通道114中。以这种方式，蒸气工作流体118可以以比叶轮尖端128处的工作流体的压力低的压力被引入到主工作流体流动路径104中。由于此原因，可以降低节能器102的操作压力(例如，相对于节能器的操作压力，其中工作流体在叶轮尖端128处从节能器引入压缩机32)，同时使蒸气工作流体118能够充分地被引导到主工作流体流动路径104中并与工作流体的主流110混合。因此，HVAC&R系统10可以更有效地操作。

图6是压缩机32的一个实施例的部分横截面侧视图，展示了喷射通道126和叶轮108的对齐。更具体地，所展示的实施例示出了喷射通道126大致与护罩130的护罩尖端150对齐。如上文所讨论的，护罩尖端150(例如，护罩130的径向外边缘)安置在叶轮尖端128的上游，所述叶轮尖端可以由叶轮108的轮毂尖端和/或桨叶尖端限定。因此，叶轮108的轮毂和/或桨叶可以径向向外(例如，相对于叶轮108的旋转轴线)和/或在护罩尖端150的下游(例如，相对引导通过叶轮108的工作流体的主流110的流动方向)延伸。以这种方式，蒸气工作流体118可以被注入叶轮108中(例如，在叶轮108的桨叶之间)以与工作流体的主流110结合。在所展示的实施例中，眼密封支撑板122和喷嘴基板124被形成为使得喷射通道126(例如，喷射通道126的延伸穿过喷射通道126的出口端口152的轴线)沿(例如，大致平行于)护罩尖端150的表面延伸。以这种方式，蒸气工作流体118可以容易地引入叶轮108中，具有减小的流体阻力、压力损失、速度损失等。例如，护罩尖端150可以以大致与出口端口152处的喷射通道126的轴线对齐或对应的角度形成。此外，当蒸气工作流体118被引入到叶轮108和主工作流体流动路径104中时，出口端口152处的喷射通道126与护罩尖端150的对齐可以减轻蒸气工作流体118与护罩130的外护罩表面154之间的接触。然而，压缩机32的其它实施例(例如，叶轮108)可以具有其它几何形状或构造，以使得能够在叶轮尖端128和扩散器通道114的上游引入蒸气工作流体118。

所展示的眼密封支撑板122还可以阻挡蒸气工作流体118朝向和/或沿外护罩表面154流动，并且将蒸气工作流体118引导朝向出口端口152并进入主工作流体流动路径104(例如，进入叶轮108)。例如，眼密封支撑板122可以在眼密封支撑板122与外护罩表面154之间形成室158，并且眼密封支撑板122可以包含区段156(例如，延伸部、凸缘、突出部)，所述区段可以阻挡蒸气工作流体118从喷射通道126流入室158。因此，眼密封支撑板122可以引导蒸气工作流体118从注射通道126直接流入主工作流体流动路径104(例如，而不是流入室158中和/或在室内)。

在喷射通道126和护罩尖端150的下游，工作流体和蒸气工作流体118的组合主流110可以沿喷嘴基板124(例如，固定护罩)与压缩机32的扩散器板159之间的扩散器通道114流动，所述扩散器板相对于扩散器通道114与喷嘴基板124相对。因此，如所展示的实施例中所示，喷嘴基板124可以与叶轮108的桨叶的一部分重叠(例如，沿工作流体的主流110的流动方向)，以在蒸气工作流体118通过喷射通道126被引入叶轮108之后，沿扩散器通道114引导工作流体和蒸气工作流体118的组合主流110。此外，喷嘴基板124可以与护罩130的轮廓对齐。例如，喷嘴基板124的表面160可以沿(例如，大致平行于)护罩尖端150延伸，以避免中断蒸气工作流体118通过喷射通道126并进入叶轮108(例如，进入工作流体的主流110)的流动。因此，喷嘴基板124可以将蒸气工作流体118引导到叶轮108中，并且与蒸气工作流体118的流动相关联的流体阻力、压力损失、速度损失等减少。喷嘴基板124的此类几何形状也可以避免工作流体的主流110通过扩散器通道114的流动中断。因此，喷嘴基板124可以使得蒸气工作流体118和工作流体主流110能够混合，而基本上不阻碍蒸气工作流体118和/或工作流体的主流110的流动。

在一些实施例中，压缩机32可以进一步包含一个或多个另外的元件(例如，阀、流量控制装置、扩散器环等)，以便于控制蒸气工作流体118流入叶轮108。另外地或可替代地，可以控制节能器102内的压力水平(例如，相对于叶轮108内的压力水平)，以调节进入叶轮108的蒸气工作流体118流(例如，流速)。例如，相对于叶轮108内的压力水平增加节能器102内的压力水平可以增加通过工作流体流动路径100的蒸气工作流体118的流速。例如，可以控制和/或调节压缩机32的增压、通过冷凝器34的工作流体的冷却、第一膨胀装置66的打开等，以控制节能器102内的压力水平并控制进入叶轮108的蒸气工作流体118的流速。

图7是压缩机32的一个实施例的部分横截面侧视图，所述压缩机具有相对于通过喷射通道126的蒸气工作流体118的流动安置在喷射通道126内的护罩尖端150的上游和附近的叶片170(例如，固定叶片、预旋转叶片、引导叶片、导向叶片)。虽然所展示的实施例示出了定位在喷射通道126内的一个叶片170，但是应当理解，压缩机32可以包含定位在喷射通道126内的多个叶片170(例如，围绕叶轮108周向地排列)。叶片170可以进一步引导蒸气工作流体118流入主工作流体流动路径104，并且能够改善蒸气工作流体118与工作流体的主流110的混合。例如，叶片170可以引导蒸气工作流体118以接近或更与工作流体的主流110(例如，由叶轮108的桨叶驱动)在叶轮108内和由叶轮排出的流动方向对齐的流动方向进入叶轮108。具体地，与蒸气工作流体118相比，工作流体的主流110可以在径向方向162(例如，相对于叶轮108的旋转轴线)上具有增加的速度。因此，叶片170可以将蒸气工作流体118引导到叶轮108中，以沿与径向方向162更对齐的流动方向流动。因此，叶片170可以减少组合的蒸气工作流体118和工作流体的主流110的不期望的特性，如湍流、压力损失、速度损失等，这可能是由沿不同方向流动的流体的混合物所引起的。如此，叶片170可以实现蒸气工作流体118和工作流体的主流110的更有效(例如，更均匀)的流动和混合。

叶片170可以与喷嘴基板124耦接(例如，固定地耦接)，并且可以从喷嘴基板124朝向护罩130延伸。叶片170可以相对于喷嘴基板124保持固定，并且在压缩机32的操作期间，叶轮108(例如，护罩130、叶轮108的桨叶)可以相对于喷嘴基板124旋转，并且因此相对于叶片170旋转。叶片170可以在与护罩130接触之前终止，以避免在压缩机32操作期间干扰叶轮108的运动。也就是说，叶片170可以从护罩130偏移，以在叶片170与护罩130之间形成空间，以减轻叶片170与罩130之间的接触。在一些实施例中，叶片170可以与喷嘴基板124一体形成。在另外的或替代性实施例中，叶片170可以形成为与喷嘴基板124分离的组件，并且因此可以固定到喷嘴基板124，如通过紧固件、焊接件、粘合剂等。

图8是叶轮108的一个实施例的部分透视图，展示了相对于通过叶轮108的工作流体的主流110的流动方向位于叶轮尖端128上游的护罩尖端150。在所展示的实施例中，喷嘴基板124的一部分不可见，以更好地展示叶片170的几何形状，所述叶片被配置成引导蒸气工作流体118流入叶轮108。如所示出的，叶轮108包含护罩130、限定叶轮尖端128的轮毂部分180(例如，轮毂)以及在轮毂部分180与护罩130之间延伸以限定延伸穿过叶轮108的多个流动路径184的多个桨叶182。桨叶182可以包含在护罩130的轮廓内。也就是说，桨叶182可以不从轮毂部分180延伸超过护罩130，并且因此可以相对于叶轮108的旋转轴线183轴向地包含在护罩130内。因此，桨叶182可以不中断被引导到流动路径184中的蒸气工作流体118的流动。另外，每个桨叶182可以从护罩尖端150延伸(例如，径向向外延伸)，以提供桨叶182的增加的表面积，用于向工作流体的主流110和蒸气工作流体118施加机械力或能量。结果，每个桨叶182可以包含桨叶尖端185，所述叶片尖端相对于通过流动路径184通过叶轮108的工作流体的主流110的方向安置在叶轮尖端128附近和扩散器通道114的上游。以此方式，相对于通过叶轮108的工作流体的主流110的方向，护罩尖端150可以安置在每个桨叶182的桨叶尖端185的上游。

当叶轮108被驱动旋转时，引导通过叶轮108的工作流体的主流110流过由轮毂部分180、护罩130和多个桨叶182限定的多个流动路径184。例如，叶轮108可沿旋转方向186(例如，围绕旋转轴线183)旋转，并且可使工作流体的主流110沿第一流动方向188流过多个流动路径184，所述第一流动方向与轮毂部分180的半径交叉延伸(例如，相对于轮毂部分180圆周倾斜)。也就是说，工作流体的主流110可以至少部分切向(例如，相对于轮毂部分180的圆周)流过多个流动路径184。例如，在叶轮108沿旋转方向186旋转期间，工作流体的主流110冲击桨叶182可以驱动工作流体的主流110沿第一流动方向188流动。

如上文所讨论的，叶轮108被配置成能够使从节能器102接收的蒸气工作流体118与压缩机32通过吸入口112接收的工作流体的主流110混合。具体地，护罩130包含护罩尖端150，相对于通过叶轮108的工作流体的主流110的方向，所述护罩尖端位于叶轮尖端128的上游。因此，流动路径184的部分192至少部分地暴露(例如，无遮盖、不受护罩130的约束或屏蔽等)，这使得蒸气工作流体118能够进入流动路径184并与邻近扩散器通道114的叶轮尖端128上游的工作流体的主流110混合。然而，应当注意，流动路径184的部分192的一部分可以在护罩尖端150和喷射通道126的下游，但在叶轮尖端128的上游(例如，相对于通过叶轮108的工作流体的主流110的方向)被遮盖。例如，如上文所讨论的和如图5至7所示，喷嘴基板124可以遮盖部分192和桨叶182的一部分，以引导组合的蒸气工作流体118和工作流体的主流110通过扩散器通道114。

蒸气工作流体118可以进入邻近护罩尖端150的流动路径184，所述护罩尖端可以与喷射通道126的出口端口152对齐，如上文所讨论的。以此方式，来自节能器102的蒸气工作流体118可以在较低压力(例如，与叶轮尖端128处的压力相比)下进入压缩机32，这使得节能器102能够在较低的压力下操作，以实现HVAC&R系统10的操作和效率的改善。例如，蒸气工作流体118进入流动路径184的压力可以是压缩机32的总升程(例如，从吸入口112到扩散器通道114的出路或出口的压力升高)的大约百分之五十。所公开的实施例和技术还使得能够在具有单级压缩机(例如，压缩机32)的HVAC&R系统10中利用节能器102。

另外，叶片170可以将蒸气工作流体118引导到叶轮尖端128下游和桨叶尖端185上游的流动路径184中。例如，相对于通过喷射通道126的蒸气工作流体118的流动，叶片170可以调节流动路径184和/或护罩尖端150的部分192上游的蒸气工作流体118的流动方向，以更容易和有效地与工作流体的主流110结合。例如，每个叶片170的表面196可以引导蒸气工作流体118沿第二流动方向194流动，以将蒸气工作流体118的流动方向重新引导为与工作流体的主流110的第一流动方向188更紧密对齐或接近。也就是说，蒸气工作流体118的第二流动方向194可以相对于轮毂部分180的半径横向，并且更紧密地与工作流体的主流110的对应的第一流动方向188对齐。如此，相对于工作流体的主流110和蒸气工作流体118在更不同的方向上行进的流动，工作流体的主流110和蒸气的工作流体118的流动可以更有效地流动和混合(例如，湍流、压力损失和/或速度损失减少)。事实上，在所展示的实施例中，工作流体的主流110和蒸气工作流体118结合和混合的位置可以具有增加的均匀和速度分布。尽管所展示的叶片170具有表面196，所述表面具有弯曲几何形状以将蒸气工作流体118引导到流动路径184中，另外的或替代性叶片170可以具有表面196，所述表面具有任何合适的几何形状(如线性几何形状)，其可以调节蒸气工作流体118以沿第二流动方向194或与第一流动方向188更对齐的其它合适方向流动。此外，压缩机32可以包含任何合适数量的叶片170，如比桨叶182多的叶片170、比桨叶182少的叶片170或与桨叶182相同数量的叶片170。

在一些实施例中，可以基于进入叶轮108的流动路径184的蒸气工作流体118的期望的压力(例如，基于节能器102的期望的操作压力)来选择护罩尖端150的位置(例如，相对于叶轮尖端128)。此外，可以基于蒸气工作流体118的其它期望的流动特性来选择护罩尖端150的构造或几何形状。例如，护罩尖端150可以具有表面198(例如，径向外表面)，所述表面可以是弓形的、弯曲的、尖的、相对于主流110的方向成角度的(例如，40度、45度、50度、55度或60度)、U形的或任何其它合适的几何形状。事实上，叶轮108可以具有有助于蒸气工作流体118和/或工作流体的主流110流动的任何合适的几何形状或构造。

本公开可以提供在HVAC&R系统的操作中有用的一个或多个技术效果。例如，HVAC&R系统可以包含压缩机，所述压缩机可以包含叶轮，所述叶轮被配置成从吸入口接收工作流体并通过压缩机流动路径对工作流体进行增压。叶轮还可以被配置成接收来自节能器的工作流体，并且将工作流体从节能器引导到压缩机流动路径。例如，叶轮可以包含具有位于叶轮尖端上游的尖端的护罩，使得叶轮的一部分无遮盖。来自节能器的工作流体可以从叶轮的无遮盖部分被引导到压缩机流动路径中，并且与工作流体的剩余部分混合。将工作流体从节能器通过无遮盖部分引导到压缩机流动路径中可以将工作流体以期望的压力(如低于叶轮尖端下游的工作流体的压力)引导到压缩机流动路径中，并且可以改善从吸入口流过压缩机流动路径的工作流体与从节能器流过压缩机流动路径的工作流体之间的混合物。因此，可以改进压缩机的操作。说明书中的技术效果和技术问题是实例，并非限制性的。应当注意，说明书中描述的实施例可以具有其它技术效果并且可以解决其它技术问题。

虽然在此仅示出和描述了本实施例的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神内的所有此类修改和改变。此外，应当理解，所公开的实施例的某些元件可以彼此组合或交换。

在此提出和要求保护的技术被引用并应用于实践性质的材料对象和具体实例，其可证实地改进本技术领域，并且因此不是抽象的、无形的或纯粹理论的。进一步地，如果附在本说明书末尾的任何权利要求含有一个或多个被指定为“用于[执行]……[功能]的装置”或“用于[执行]……[功能]的步骤”的要素，则此类要素旨在根据35U.S.C.112(f)进行解释。然而，对于含有以任何其它方式指定的要素的任何权利要求，这种要素旨在不应根据35U.S.C.112(f)进行解释。

Claims (20)

1.一种用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的压缩机，所述压缩机包括：

叶轮，所述叶轮包括：

限定叶轮尖端的轮毂；

与所述轮毂耦接的多个桨叶，其中所述多个桨叶限定多个流动路径，所述多个流动路径被配置成引导工作流体的主流通过所述多个流动路径；以及

与所述多个桨叶耦接的护罩，其中所述护罩包括护罩尖端，所述护罩尖端相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的流动方向安置在所述叶轮尖端的上游。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其包括第一板和第二板，所述第一板和所述第二板协作地限定在其之间的通道，其中所述通道位于所述护罩外部并且被配置成将蒸气工作流体引导到所述多个流动路径中。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述通道被配置成从所述HVAC&R系统的节能器接收所述蒸气工作流体。

4.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述通道包括出口端口，所述出口端口被配置成相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的所述流动方向，将所述蒸气工作流体引导到位于所述叶轮尖端的上游的所述多个流动路径中。

5.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述第一板包括延伸部，所述延伸部被配置成阻挡所述蒸气工作流体流入在所述第一板与所述护罩之间形成的室中。

6.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述通道包括环形通道。

7.根据权利要求2所述的压缩机，其包括固定叶片，所述固定叶片安置在所述通道中并且被配置成引导所述蒸气工作流体流入所述多个流动路径中。

8.一种用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的压缩机，所述压缩机包括：

叶轮，所述叶轮包括：

包括第一径向尖端的轮毂；

从所述轮毂延伸并且限定多个流动路径的桨叶，所述多个流动路径被配置成引导工作流体的主流通过所述多个流动路径；以及

与所述多个桨叶耦接并且包括第二径向尖端的护罩，所述第二径向尖端相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的第一流动方向安置在所述轮毂的所述第一径向尖端的上游；

压缩机壳体，其中所述叶轮安置在所述压缩机壳体内，并且所述压缩机壳体包括工作流体流动路径，所述工作流体流动路径延伸通过所述压缩机壳体并且被配置成从节能器接收蒸气工作流体并将所述蒸气工作流体引导到所述多个流动路径中；以及

安置在所述工作流体流动路径内的多个叶片，其中所述多个叶片被配置成调节通过所述工作流体流动路径的所述蒸气工作流体的第二流动方向。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其中所述多个叶片被配置成调节所述蒸气工作流体的所述第二流动方向，以接近所述工作流体的主流的所述第一流动方向。

10.根据权利要求8所述的压缩机，其中所述多个桨叶相对于所述叶轮的旋转轴线轴向地包含在所述护罩内。

11.根据权利要求8所述的压缩机，其中所述多个叶片中的每个叶片邻近所述护罩的所述第二径向尖端安置。

12.根据权利要求11所述的压缩机，其中所述多个叶片包括多个固定叶片，并且所述叶轮被配置成在所述压缩机的操作期间相对于所述多个叶片旋转。

13.根据权利要求11所述的压缩机，其中所述多个叶片中的每个叶片包括弯曲表面，所述弯曲表面被配置成调节通过所述工作流体流动路径的所述蒸气工作流体的所述第二流动方向。

14.一种用于加热、通风、空气调节和制冷(HVAC&R)系统的压缩机，所述压缩机包括：

壳体，所述壳体包括延伸通过其中的蒸气工作流体流动路径，其中所述蒸气工作流体流动路径被配置成从所述HVAC&R系统的节能器接收蒸气工作流体；

叶轮，所述叶轮安置在所述壳体内，其中所述叶轮包括：

限定多个流动路径的多个桨叶，所述多个流动路径被配置成引导工作流体的主流通过所述多个流动路径，其中所述多个桨叶中的每个桨叶包括第一尖端；以及

与所述多个桨叶耦接并且包括第二尖端的护罩，所述第二尖端相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的流动方向安置在所述多个桨叶中的每个桨叶的所述第一尖端的上游；以及

固定叶片，所述固定叶片安置在所述蒸气工作流体流动路径内并且被配置成调节位于所述护罩的所述第二尖端的上游的所述蒸气工作流体的流动方向，并且将所述蒸气工作流体引导到位于所述护罩的所述第二尖端的下游和位于所述多个桨叶中的每个桨叶的所述第一尖端的上游的所述多个流动路径中。

15.根据权利要求14所述的压缩机，其中所述固定叶片被配置成调节所述蒸气工作流体的所述流动方向，以接近通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的所述流动方向。

16.根据权利要求14所述的压缩机，其中所述压缩机被配置成从所述HVAC&R系统的蒸发器接收所述工作流体的主流。

17.根据权利要求14所述的压缩机，其包括在所述壳体内形成的扩散器通道，其中所述多个桨叶中的每个桨叶的所述第一尖端相对于通过所述多个流动路径的所述工作流体的主流的所述流动方向安置在所述扩散器通道的上游。

18.根据权利要求14所述的压缩机，其中所述蒸气工作流体流动路径包括围绕所述叶轮延伸的环形通道。

19.根据权利要求14所述的压缩机，其中所述固定叶片包括弯曲表面，所述弯曲表面被配置成将所述蒸气工作流体引导到所述多个流动路径中，以调节所述蒸气工作流体的所述流动方向。

20.根据权利要求14所述的压缩机，其中所述蒸气工作流体流动路径包括邻近所述护罩的所述第二尖端安置的出口端口。

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