CN117203434A - 具有带开槽护罩的叶轮的制冷剂压缩机 - Google Patents

Abstract

一种制冷剂压缩机以及操作所述制冷剂压缩机的方法。所述制冷剂压缩机可以包括：带护罩的叶轮，带护罩的叶轮包括允许制冷剂从带护罩的叶轮的护罩的径向外部位置流动至护罩的径向内部位置的通路。所述方法可以包括：操作包含带护罩的叶轮的制冷剂压缩机，以使得带护罩的叶轮在壳体内旋转；以及通过径向延伸穿过带护罩的叶轮的护罩的通路将带护罩的叶轮与壳体之间的泄漏流引导返回至带护罩的叶轮中。

Description

具有带开槽护罩的叶轮的制冷剂压缩机

背景技术

制冷剂压缩机用于经由制冷剂环路使制冷剂在冷冻机中循环。已知制冷剂环路包含冷凝器、膨胀装置、以及蒸发器。压缩机压缩流体，然后流体行进至冷凝器，所述冷凝器继而冷却并且冷凝流体。然后，制冷剂进入膨胀装置，所述膨胀装置降低流体的压力，并且制冷剂进入蒸发器，在蒸发器中，流体被蒸发，从而完成制冷循环。

许多制冷剂压缩机为离心式压缩机并且具有驱动至少一个叶轮来压缩制冷剂的电动马达。流体在轴向方向上流动至叶轮中，并且从叶轮径向地排出。然后，流体被引向下游，以用于在冷冻机系统中使用。一些已知的制冷剂压缩机包含带护罩的叶轮，所述带护罩的叶轮包含周向延伸的护罩或壁，所述护罩或壁连接叶轮叶片的末端，同时允许制冷剂流入和流出叶轮。

发明内容

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其包含：带护罩的叶轮，所述带护罩的叶轮包含允许制冷剂从所述带护罩的叶轮的护罩的径向外部位置流动至所述护罩的径向内部位置的通路。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述通路为狭槽。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述狭槽轴向间隔在所述带护罩的叶轮的前缘与后缘之间。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中：所述带护罩的叶轮包含多个主叶片，所述带护罩的叶轮包含在相邻的主叶片之间的分流叶片，并且在所述主叶片的前缘的下游且在所述分流叶片的前缘的上游布置所述狭槽。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述狭槽相对于所述带护罩的叶轮的旋转轴线以非90°的角度延伸穿过所述护罩。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述狭槽在所述狭槽的轴向位置处以基本上垂直于所述带护罩的叶轮的叶片的末端的轮廓的角度延伸穿过所述护罩。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述护罩的外壁在所述带护罩的叶轮的前缘与所述狭槽之间的轴向位置处提供密封组件的一部分。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述狭槽为所述带护罩的叶轮的多个狭槽中的一个。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述通路为一系列孔。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述带护罩的叶轮包含多个系列的孔。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述多个系列的孔中的每个孔彼此轴向地对准并且相对于彼此周向地间隔开。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述孔通过钻孔形成。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中在每个系列的孔内，每个孔间隔开的量等于所述孔的直径的大约四分之一。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种制冷剂压缩机，其中所述多个系列的孔中的每个系列的孔包含8至10个孔。

在一些方面中，本文中所描述的技术涉及一种方法，其包含：操作包含带护罩的叶轮的制冷剂压缩机，以使得所述带护罩的叶轮在壳体内旋转；以及通过径向地延伸穿过所述带护罩的叶轮的护罩的通路将所述带护罩的叶轮与所述壳体之间的泄漏流引导返回至所述带护罩的叶轮中。

附图说明

图1示意性地示例说明制冷剂系统。

图2示意性地示例说明示例性制冷剂压缩机的一部分的横截面。

图3示例说明示例性叶轮。

图4示例说明示例性护罩。

图5为示例性的带护罩的叶轮的立体端视图。

图6示意性地示例说明图5的带护罩的叶轮的示例性布置的横截面。

图7为另一个示例性的带护罩的叶轮的立体端视图。

具体实施方式

图1示例说明制冷剂系统10。制冷剂系统10包含与制冷剂压缩机14、冷凝器13、蒸发器15、以及膨胀装置17连通的主制冷剂环路或回路12。例如，该制冷剂系统10可以被用于冷冻机中。在该示例中，冷却塔可以与冷凝器13流体连通。虽然示出制冷剂系统10的特定示例，但是该应用扩展至其它制冷剂系统构造，包含不包括冷冻机的构造。例如，主制冷剂环路12可以包含位于冷凝器13下游和膨胀装置17上游的节能器。

图2示意性地示例说明根据本公开的示例性制冷剂压缩机14。制冷剂压缩机14包含壳体20，电动马达16布置于所述壳体内。示意性地描绘壳体20，并且壳体20可以包括一个或多个零件。电动马达16经由转子轴22围绕中心轴线X旋转地驱动叶轮18，以压缩制冷剂。转子轴22可以包括一个或多个零件。所示例说明的制冷剂压缩机14为离心式压缩机，这意味着叶轮18尤其被构造成在远离旋转轴线的方向上排出流体，所述旋转轴线在这里为轴22的轴线X。特别地，叶轮18具有在入口24的径向外部的出口28，其中出口28在入口24的下游轴向地间隔开。经压缩的制冷剂然后经由出口蜗壳32离开制冷剂压缩机14。虽然本文参考了制冷剂压缩机14，但是本公开不限于任何一种特定的工作流体，而是扩展至被构造成用于比如空气、水等的其它流体的系统。

在该示例中，叶轮18为带护罩的叶轮。也就是说，周向地延伸的护罩30或壁部分地包封叶轮18，并且特别地连接叶轮的叶片的末端，从而增加叶片的刚性。在本公开中，术语“叶轮”用来指中心轮毂和从该轮毂突出的叶轮叶片，而不是指护罩。然而，在本领域中，包含轮毂、叶片和护罩的组件有时被统称为“叶轮”，作为“带护罩的叶轮”的简写。在本公开中，包含轮毂、叶片和护罩的组件将被称为带护罩的叶轮、叶轮组件或简称为组件。在一个示例中，护罩30通过钎焊永久地附接至叶轮18。叶轮18和护罩30与轴22一起旋转。

图3示例说明示例性叶轮18。叶轮18具有围绕中心轴线X周向地布置的多个叶片34。当制冷剂被压缩时，叶片34在入口24与出口28之间引导制冷剂。

图4示例说明示例性护罩30。护罩30配合在叶轮18上，并且接触叶片34的末端。例如，护罩30和叶轮18可以为金属部件。护罩30和叶轮18可以为相同的材料，或者可以为不同的材料。

在制冷剂压缩机14运行期间，流体被从叶轮18的出口28径向地排出。如上文整体讨论的，大部分排出的流朝向扩散器向下游行进，并且最终行进至蜗壳32。然而，一些流在叶轮18与壳体20之间的间隙35(图6)之间泄漏，并且在该间隙35内大体上从邻近出口28的位置朝向入口24流动返回。为了减少这种泄漏，可以放置各种密封件。在本公开中，护罩30被构造成将泄漏流重新引导至叶轮18中，并且具体地重新引导至叶轮18的主流动路径中，所述主流动路径在护罩30内部并且在叶片34之间。

在该示例中，护罩30包含径向地延伸穿过护罩30的多个狭槽36，以允许流体从护罩30的径向外部位置流动至护罩30的径向内部位置，在所述径向内部位置流体与叶轮18内的流体汇合。狭槽36围绕轴线X(图5)彼此周向地间隔开。狭槽36可以被称为通道。

现在将参考图5和图6描述狭槽36的示例性布置。在该示例中，叶轮18在前缘38与后缘40之间延伸。叶轮18包含中心轮毂42和两种不同类型的叶片34，在该示例中，所述叶片34在中心轮毂42(在叶片的根部处)与护罩30(在叶片的末端处)之间延伸。特别地，叶轮18包含在前缘44与后缘46之间轴向地延伸的主叶片34A，所述前缘44在前缘38的轴向后方间隔开，所述后缘46基本上与后缘40共同延伸。叶轮18进一步包含分流叶片34B，其中在相邻的主叶片34A之间存在一个分流叶片34B以提供交替布置，所述分流叶片在前缘48与后缘50之间轴向地延伸，所述前缘48在前缘44的轴向后方间隔开，所述后缘50与后缘40、46基本上共同延伸。

狭槽36的横截面可以为矩形，其中矩形形状的长度尺寸基本上对应于叶轮18的相邻的主叶片34A之间的周向距离。然而，狭槽36的横截面可以呈现其它形状。

在该示例中，护罩30具有在内壁52与外壁54之间的壁厚度。内壁52面向并且提供叶轮18的主流动路径的边界。内壁52还接触叶片34的末端。外壁面向并且提供间隙35的内边界。在该示例中，狭槽36从内壁52至外壁54完全延伸穿过护罩30的壁厚度。这样，间隙35内的流体能够通过狭槽36从间隙35流动返回至主流动路径。

在该示例中，狭槽36被布置成使得狭槽36在叶轮18的前缘38与后缘40之间轴向地间隔开。进一步，狭槽36被布置成使得狭槽36在主叶片34A的前缘44的下游且在分流叶片34B的前缘48的上游的位置处与内壁54相交。狭槽36可以设置于另一个位置处，比如前缘44的上游或前缘48的下游。

狭槽36相对于轴线X以非90°的角度倾斜，以使得狭槽36在狭槽36的位置处基本上垂直于主叶片34A和分流叶片34B的末端的轮廓延伸。在其它示例中，狭槽36可以以另一种方式倾斜。

轴向地，在狭槽36与叶轮18的前缘38之间，外壁54和壳体20被构造成提供密封组件56。在该示例中，外壁54包含多个刀口式密封件并且壳体20包含多个平台，所述多个平台对应于刀口式密封件并且被构造成与刀口式密封件对接。密封组件56可以呈现另一种布置。密封组件56用于将间隙35内的流体引向狭槽36，并且最终引向叶轮18的主流动路径。

在制冷剂压缩机14运行期间，流体F₁，即制冷剂，进入叶轮18的入口24，沿着叶轮18的主流动路径流动，并且被加压且从出口28排出。流体F₁的大部分(这里标记为F₂)流动至扩散器，然后流动至下游位置，比如蜗壳32。流体F₁的标记为F₃的一部分泄漏并且流动至间隙35中。在本公开中，该部分F₃经由狭槽36被重新引导至叶轮18的主流动路径中。在一个示例中，流体F₁的大约3％变成部分F₃。使间隙35内的流体再循环返回至叶轮18中以被动方式改善制冷剂压缩机14的喘振范围，这意味着不存在决定通过间隙35和/或狭槽36的流的主动控制的机构，比如阀。

图7示例说明示例性叶轮118，所述叶轮被构造成基本上与叶轮18相同，但是作为对用于泄漏流提供通路的狭槽36的替换，叶轮118用一系列孔136代替每个狭槽36。每个系列的孔136包含多个孔138。孔138彼此轴向对准并且彼此周向间隔开。孔138延伸穿过护罩30，以按与如图6中所示的方式相同的方式被动地使流F₃再循环。在这点上，叶轮118的功能基本上等同于叶轮18。孔138可以通过钻孔形成，相对于当叶轮包含细长狭槽36时，这可以增加制造叶轮118的容易程度。在每个系列的孔136内，孔138彼此间隔开相对小的距离，比如大约0.25mm，或者孔138的直径的大约四分之一，在该示例中，孔138具有大约1mm的直径。每个系列的孔136与相邻系列的孔136周向地间隔开的量大于孔138的直径。在示例中，每个系列的孔136包含8-10个孔138。每个系列的孔136内的孔138的数量以及孔138的相对间距和系列的孔136的相对间距可以基于再循环流的期望的量来确定。

应当理解的是，上文参考压缩机的正常运行状态和压缩机的中心轴线使用比如“轴向”、“径向”以及“周向”的术语。在一些附图中，轴向方向通常标记为“A”，并且径向方向通常标记为“R”。进一步，这些术语在本文中被用于解释说明的目的，而不应当被认为是限制性的。比如“大体上”、“大约”、以及“基本上”的术语不是无边界术语，并且应当以与本领域技术人员解释这些术语的方式相一致地进行解释。

尽管不同的示例具有图示中所示的具体部件，但是本公开的实施例不限于这些特定组合。可以将一个示例的一些部件或特征与另一个示例的特征或部件结合使用。另外，伴随本公开的各个附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或缩小以示出特定部件或布置的某些细节。

本领域普通技术人员将理解，上述实施例是示例性的而非限制性的。也就是说，对本公开的修改将处于权利要求的范围内。因此，应当研究下面的权利要求来确定它们的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种制冷剂压缩机，包括：

带护罩的叶轮，所述带护罩的叶轮包含允许制冷剂从所述带护罩的叶轮的护罩的径向外部位置流动至所述护罩的径向内部位置的通路。

2.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中，所述通路为狭槽。

3.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其中，所述狭槽轴向间隔在所述带护罩的叶轮的前缘与后缘之间。

4.根据权利要求3所述的制冷剂压缩机，其中：

所述带护罩的叶轮包含多个主叶片，

所述带护罩的叶轮包含在相邻的主叶片之间的分流叶片，并且

在所述主叶片的前缘的下游且在所述分流叶片的前缘的上游布置所述狭槽。

5.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其中，所述狭槽相对于所述带护罩的叶轮的旋转轴线以非90°的角度延伸穿过所述护罩。

6.根据权利要求5所述的制冷剂压缩机，其中，所述狭槽在所述狭槽的轴向位置处以基本上垂直于所述带护罩的叶轮的叶片的末端的轮廓的角度延伸穿过所述护罩。

7.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其中，所述护罩的外壁在所述带护罩的叶轮的前缘与所述狭槽之间的轴向位置处提供密封组件的一部分。

8.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其中，所述狭槽为所述带护罩的叶轮的多个狭槽中的一个。

9.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中，所述通路为一系列孔。

10.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其中，所述带护罩的叶轮包含多个系列的孔。

11.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其中，所述多个系列的孔中的每个孔彼此轴向地对准并且彼此周向地间隔开。

12.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其中，所述孔通过钻孔形成。

13.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其中，在每个系列的孔内，每个孔间隔开的量等于所述孔的直径的大约四分之一。

14.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其中，每个所述系列的孔包含8至10个孔。

15.一种方法，包括：

操作包含带护罩的叶轮的制冷剂压缩机，以使得所述带护罩的叶轮在壳体内旋转；以及

通过径向延伸穿过所述带护罩的叶轮的护罩的通路将所述带护罩的叶轮与所述壳体之间的泄漏流引导返回至所述带护罩的叶轮中。