CN117072492A - 气道系统及压缩机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种气道系统及压缩机，该气道系统应用于压缩机，气道系统包括第一气道和第二气道，第一气道包括依次连通的吸气流道、叶轮流道和扩压流道；第二气道具有与吸气流道连通的第一端以及与扩压流道连通的第二端，扩压流道内的部分气流在压差的作用下通过第二气道返回至吸气流道中。该气道系统可以有效分流压缩机的气流流量，可以实现蜗壳出口流量满足更低的负荷需求，同时可以保证叶轮稳定运行的流量需要，避免出现喘振破坏。

Description

气道系统及压缩机

技术领域

本申请涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种气道系统及压缩机。

背景技术

离心式压缩机在用于制冷等用途时，具有负荷大，运行稳定，效率高等优点，且在工业中具有非常大应用价值。但离心式压缩机存在的缺点是：其在低负荷运行时，存在喘振的限制，当压缩机运行转速低，流量过低，其叶轮输出压力不足，从而导致气流从蜗壳回流，使机组出现严重的振动破坏。

发明内容

本申请的目的在于提供一种气道系统及压缩机，该气道系统可以有效分流压缩机的气流流量，可以实现蜗壳出口流量满足更低的负荷需求，同时可以保证叶轮稳定运行的流量需要，避免出现喘振破坏。

为此，第一方面，本申请实施例提供了一种气道系统，应用于压缩机，气道系统包括：第一气道，包括依次连通的吸气流道、叶轮流道和扩压流道；以及第二气道，第二气道具有与吸气流道连通的第一端以及与扩压流道连通的第二端，扩压流道内的部分气流在压差的作用下通过第二气道返回至吸气流道中。

在一种可能的实现方式中，第二气道包括与吸气流道通过连通孔相连通的空腔，空腔与扩压流道之间连通设置有节流孔，扩压流道中的部分气流通过节流孔、空腔和连通孔返回至吸气流道中，以分流第一气道中的气流流量。

在一种可能的实现方式中，第二气道包括围绕吸气流道设置的壳体，壳体具有空腔、节流孔和连通孔，空腔为环形结构。

在一种可能的实现方式中，节流孔具有与扩压流道连通的进气口以及与空腔连通的出气口，出气口的出气方向朝向连通孔。

在一种可能的实现方式中，节流孔由进气口向出气口渐扩设置。

在一种可能的实现方式中，节流孔具有邻近吸气流道的第一截面以及远离吸气流道的第二截面，第一截面的延长线和第二截面的延长线相交并形成夹角α，夹角α的取值范围为：20°≤α≤45°。

在一种可能的实现方式中，第二截面与扩压流道内的出气方向之间形成夹角β，夹角β的取值范围为：β＞90°。

在一种可能的实现方式中，节流孔设置有至少三组，至少三组节流孔在扩压流道的周向上均匀分布。

在一种可能的实现方式中，第二气道还包括调节组件，调节组件用于调节节流孔的开度。

在一种可能的实现方式中，调节组件包括：调节板，可转动设置于空腔内，调节板封盖住节流孔，调节板对应节流孔设置有调节口；以及驱动件，用于带动调节板转动，以改变调节口与节流孔的重合面积。

在一种可能的实现方式中，调节板的外周侧设置有齿状结构，驱动件为驱动齿轮，驱动齿轮与调节板的齿状结构啮合。

第二方面，本申请实施例提供了一种离心式压缩机，包括上述的气道系统。

根据本申请实施例提供的气道系统及压缩机，该气道系统中气流沿主气流流道流动，气流进入吸气流道经过叶轮和扩压器后，使得扩压流道中的气流压力大于吸气流道内的气流压力，因此部分气流通过第二气道返回吸气流道，可以有效分流压缩机的气流流量，可以实现蜗壳出口流量满足更低的负荷需求，同时可以保证叶轮稳定运行的流量需要，避免出现喘振破坏。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1示出本申请实施例提供的一种气道系统的结构示意图；

图2示出本申请实施例提供的一种气道系统在开启内循环时的结构示意图；

图3示出本申请实施例提供的一种节流孔的局部放大结构示意图；

图4示出本申请实施例提供的一种调节板和驱动件连接的结构示意图；

图5示出本申请实施例提供的一种壳体上节流孔的结构示意图；

图6示出本申请实施例提供的一种压缩机的剖面结构示意图；

图7示出本申请实施例提供的一种压缩机在开启内循环时的结构示意图；

图8示出本申请实施例提供的一种夹角β较小时气流通过节流孔时的示意图；

图9示出本申请实施例提供的一种夹角β较大时气流通过节流孔时的示意图。

附图标记说明：

1、第一气道；11、吸气流道；12、叶轮流道；13、扩压流道；

2、第二气道；21、空腔；22、连通孔；23、节流孔；231、进气口；232、出气口；233、第一截面；234、第二截面；24、壳体；25、调节组件；251、调节板；2511、调节口；2512、齿状结构；252、驱动件；253、轴承。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请实施例的不同结构。为了简化本申请实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请实施例。此外，本申请实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的相对位置关系或运动情况，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”、“前”、“后”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置发生了位置翻转或者姿态变化或者运动状态变化，那么这些方向性的指示也相应的随着变化，例如：描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

为了解决现有技术中的问题，本申请提供了一种控温机构，可以使得控制器有效应对高温制冷工况和超低温制热工况，保证控制器可靠运行。

如图1-9所示，本申请实施例提供的一种气道系统，应用于压缩机，气道系统包括：第一气道1和第二气道。

第一气道1包括依次连通的吸气流道11、叶轮流道12和扩压流道13.

第二气道2具有与吸气流道11连通的第一端以及与扩压流道13连通的第二端，扩压流道13内的部分气流在压差的作用下通过第二气道2返回至吸气流道11中。

本申请中，气流通过主气流流道流动，气流进入吸气流道11经过叶轮和扩压器后，使得扩压流道13中的气流压力大于吸气流道11内的气流压力，因此部分气流通过第二气道2返回吸气流道11，可以有效分流压缩机的气流流量，可以实现蜗壳出口流量满足更低的负荷需求，同时可以保证叶轮稳定运行的流量需要，避免出现喘振破坏。

具体的，离心式压缩机的叶轮位于叶轮流道12内，扩压器位于扩压流道13内，空气通过第一气道1流动，依次流经吸气流道11、叶轮流道12和扩压流道13，最后通过蜗壳的出口导出。相关技术中，如果需要较低负荷的流量时，则会降低整个第一气道1中的气流流量，气流流经叶轮流道12的流量同等降低，流量过低，叶轮输出压力不足，从而导致气流从蜗壳回流，使机组出现严重的喘振破坏。而本申请中，通过第二气道2使得扩压流道13中的部分气流可以在压差的作用下经第二气道2返回吸气流道11内，减少了蜗壳出口气流的导出量，同时保证具有足够的气流流量流经叶轮流道12中的叶轮，避免出现喘振破坏。

本申请中，在叶轮流道12中气流流量相同的情况下，本申请可以有效降低蜗壳出口气流流量，从而降低压缩机最小运行范围，拓宽压缩机的运行范围；在蜗壳出口气流流量相同的情况下，本申请可以增加叶轮流道12中气流流量，从而避免出现喘振的情况，保证叶轮稳定运行。

在一些实施例中，第二气道2包括与吸气流道11通过连通孔22相连通的空腔21，空腔21与扩压流道13之间连通设置有节流孔23，扩压流道13中的部分气流通过节流孔23、空腔21和连通孔22返回至吸气流道11中，以分流第一气道1中的气流流量。

本申请中，通过将第二气道2设置成空腔21，空腔21通过连通孔22与吸气流道11连通，连通孔22设置于吸气流道11的一侧连通，使得吸气流道11中的气流不会因惯性进入空腔中，空腔21通过节流孔23与扩压流道13连通，使得扩压流道13中的气流经节流孔23进入空腔后进行降速稳流，然后再通过连通孔22返回吸气流道11内，减少对吸气流道11内气流造成的扰动，保证吸气流道11内气流的稳定性。

在一些实施例中，第二气道2包括围绕吸气流道11设置的壳体24，壳体24具有空腔21、节流孔23和连通孔22，空腔21为环形结构。

本申请中，吸气流道11沿压缩机的轴向设置，壳体24围绕吸气流道11设置，壳体24的内部设置有环形的空腔21，环形的空腔21围绕吸气流道11设置，在壳体24朝向吸气流道11的一侧开设有连通孔22，空腔21通过连通孔22与吸气流道11连通；壳体24与蜗壳之间形成扩压流道13，叶轮流道12设置于吸气流道11和扩压流道13之间，壳体24朝向扩压流道13的一侧开设有节流孔23，结构简单，方便对第二气道2进行设置，而且气流在环形的空腔21内通过多个连通孔进入吸气流道11内，进一步保证吸气流道11内气流的稳定性。

可选的，第二气道2的空腔21还可以由若干结构围合而成，此处不对空腔21的设置形式做限制。

在一些实施例中，节流孔23具有与扩压流道13连通的进气口231以及与空腔21连通的出气口232，出气口232的出气方向朝向连通孔22。

本申请中，节流孔23的两端分别设置有进气口231和出气口232，气流经压缩机的叶轮和扩压器后被加压，使得扩压流道13内的气压高于吸气流道11内的气压，进而使得扩压流道13内的气流可以通过进气口231进入节流孔23并通过出气口232进入空腔21内，通过将出气口232的出气方向朝向连通孔22的方向倾斜，方便进入空腔21内的气体由连通孔22返回吸气流道11中。

在一些实施例中，节流孔23由进气口231向出气口232渐扩设置。

本申请中，通过将节流孔23沿气流流动方向渐扩式设置，有利于气流在节流孔23内进行节流膨胀，达到降温降速的作用，保证由节流孔23进入空腔21内气流的稳定性。

进一步的，节流孔23具有邻近吸气流道11的第一截面233以及远离吸气流道11的第二截面234，第一截面233的延长线和第二截面234的延长线相交并形成夹角α，夹角α的取值范围为：20°≤α≤45°。

如图8和9所示，图8示出的为夹角α较小的情况，高速流体充满节流孔，图9示出的时夹角α较大的情况，高速流体在节流孔内表面产生涡流扰动。本申请中，通过将夹角α限制在20°～45°之间，保证高速流体可以充满节流孔23内部，避免取值过大使高速流体在节流孔23内分布不均匀而造成气流流量的紊乱的情况，更加有利于气流进行内循环，即通过扩压流道13、节流孔23、空腔21和连通孔22返回吸气流道11。

具体的，夹角α的取值要根据叶轮进气和出气口232的压差来判断，压差大则在设定范围内取较大值。

如图3所示，在一些实施例中，第二截面234与扩压流道13内的出气方向之间形成夹角β，夹角β的取值范围为：β＞90°。

本申请中，可防止由于流体速度的冲击导致内循环流量过大而不可控制，保证气流内循环的稳定性。

在一些实施例中，节流孔23设置有至少三组，至少三组节流孔23在扩压流道13的周向上均匀分布。

具体的，连通孔22的数量与节流孔23的数量相等，连通孔22与其对应的节流孔23沿压缩机的径向设置。

本申请中，由于空腔21围绕吸气流道11设置，通过将节流孔23设置成至少三组，至少三组节流孔23沿周向均匀设置，使得扩压流道13内进入多组节流孔23的气流流量几乎相等，由多组节流孔23进入空腔21的气流在空腔21内沿最短路径流动至对应的连通孔22处并通过连通孔22返回吸气流道11，可以保证吸气流道11内气流的平稳。

如图5所示，具体的，本申请中设置有四组节流孔23和四组连通孔22。其中节流孔23和连通孔22的数量可以根据压缩机的尺寸进行适当增减。

如图2所示，调节组件25将节流孔23开启，开启内循环模式，在一些实施例中，第二气道2还包括调节组件25，调节组件25用于调节节流孔23的开度。

本申请中，通过调节组件25可以控制节流孔23关闭以及调节节流孔23的开度，在压缩机低负荷运行时，通过调节组件25开启节流孔23，开启内循环；在压缩机处于非低负荷运行时，可以通过调节组件25将节流孔23关闭，关闭内循环，从而使得压缩机可以在高负荷运行或者正常运行时，不会增加叶轮流道12内的气流。

具体的，压缩机在进行低负荷运行时，可以通过调节节流孔23的开度，从而对内循环的气流流量进行调节，以保证叶轮的运行以及蜗壳出口处的气流进行自动调节。

在一些实施例中，调节组件25包括：调节板251，可转动设置于空腔21内，调节板251封盖住节流孔23，调节板251对应节流孔23设置有调节口2511；以及驱动件252，用于带动调节板251转动，以改变调节口2511与节流孔23的重合面积。

本申请中，通过驱动件252带动调节板251转动一定角度，改变调节口2511与节流孔23的重合面积，从而实现对节流孔23开度的调节。具体的，每组节流孔23均设置有多个，调节口2511为条形结构，通过调节口2511与节流孔23连通的数量，来控制节流孔23的开度，可以实现对节流孔23的精准调节。既可以保证节流孔23对气流的稳定效果，又可以保证对节流孔23开度的调节。

具体的，驱动件252与控制模块电连接，控制模块可以获取压缩机出气的气流流量以及叶轮处的气流，根据具体运行状态自动对节流孔23的开度进行调节，保证压缩机在低负荷运行时自动控制调节，以保证最佳运行状态。

本申请中，调节板251通过轴承253可转动，保证调节板251可以顺畅转动。

在一些实施例中，调节板251的外周侧设置有齿状结构2512，驱动件252为驱动齿轮，驱动齿轮与调节板251的齿状结构2512啮合。

本申请中，驱动齿轮带动调节板251转动，进而实现对节流孔23开度的调节，具体的驱动齿轮可由伺服电机进行控制。

该气道系统中气流沿主气流流道流动，气流进入吸气流道11经过叶轮和扩压器后，使得扩压流道13中的气流压力大于吸气流道11内的气流压力，因此部分气流通过第二气道2返回吸气流道11，可以有效分流压缩机的气流流量，可以实现蜗壳出口流量满足更低的负荷需求，同时可以保证叶轮稳定运行的流量需要，避免出现喘振破坏。

本申请实施例提供了一种压缩机，包括上述的气道系统。

本申请中，通过第二气道2，主动分流，可以有效降低压缩机的负荷，同时避免压缩机出现喘振，有效地拓宽了压缩机的运行范围，实现宽范围的压缩机低负荷自动控制调节。

具体的，本申请中的压缩机为离心式压缩机。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种气道系统，应用于压缩机，其特征在于，所述气道系统包括：

第一气道(1)，包括依次连通的吸气流道(11)、叶轮流道(12)和扩压流道(13)；以及

第二气道(2)，所述第二气道(2)具有与所述吸气流道(11)连通的第一端以及与所述扩压流道(13)连通的第二端，所述扩压流道(13)内的部分气流在压差的作用下通过所述第二气道(2)返回至所述吸气流道(11)中。

2.根据权利要求1所述的气道系统，其特征在于，所述第二气道包括与所述吸气流道(11)通过连通孔(22)相连通的空腔(21)，所述空腔(21)与所述扩压流道(13)之间连通设置有节流孔(23)，所述扩压流道(13)中的部分气流通过所述节流孔(23)、所述空腔(21)和所述连通孔(22)返回至吸气流道(11)中，以分流所述第一气道(1)中的气流流量。

3.根据权利要求2所述的气道系统，其特征在于，所述第二气道(2)包括围绕所述吸气流道(11)设置的壳体(24)，所述壳体(24)具有所述空腔(21)、所述节流孔(23)和所述连通孔(22)，所述空腔(21)为环形结构。

4.根据权利要求2或3所述的气道系统，其特征在于，所述节流孔(23)具有与所述扩压流道(13)连通的进气口(231)以及与所述空腔(21)连通的出气口(232)，所述出气口(232)的出气方向朝向所述连通孔(22)。

5.根据权利要求4所述的气道系统，其特征在于，所述节流孔(23)由所述进气口(231)向所述出气口(232)渐扩设置。

6.根据权利要求5所述的气道系统，其特征在于，所述节流孔(23)具有邻近所述吸气流道(11)的第一截面(233)以及远离所述吸气流道(11)的第二截面(234)，所述第一截面(233)的延长线和所述第二截面(234)的延长线相交并形成夹角α，夹角α的取值范围为：20°≤α≤45°。

7.根据权利要求6所述的气道系统，其特征在于，所述第二截面(234)与所述扩压流道(13)内的出气方向之间形成夹角β，夹角β的取值范围为：β＞90°。

8.根据权利要求2所述的气道系统，其特征在于，所述节流孔(23)设置有至少三组，至少三组所述节流孔(23)在扩压流道(13)的周向上均匀分布。

9.根据权利要求2所述的气道系统，其特征在于，所述第二气道(2)还包括调节组件(25)，所述调节组件(25)用于调节所述节流孔(23)的开度。

10.根据权利要求9所述的气道系统，其特征在于，所述调节组件(25)包括：

调节板(251)，可转动设置于所述空腔(21)内，所述调节板(251)封盖住所述节流孔(23)，所述调节板(251)对应所述节流孔(23)设置有调节口(2511)；以及

驱动件(252)，用于带动所述调节板(251)转动，以改变所述调节口(2511)与所述节流孔(23)的重合面积。

11.根据权利要求10所述的气道系统，其特征在于，所述调节板(251)的外周侧设置有齿状结构(2512)，所述驱动件(252)为驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述调节板(251)的齿状结构(2512)啮合。

12.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的气道系统。