CN204532974U - 一种具有再冷却结构的离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压缩机设备技术领域，尤其涉及一种具有再冷却结构的离心压缩机。具有再冷却结构的离心压缩机包括至少两级叶轮，扩压器、回流器过流板和回流器，所述扩压器、回流器过流板和回流器之间形成有连通相邻叶轮通道的级流道，其中，所述扩压器、回流器过流板和回流器内部设置有冷却通道，该冷却通道包括进液口和出液口，分别用于冷媒进入、排出冷却通道。通过冷却通道的设置，以及在冷却通道内通入冷媒，冷媒可以和级流道内的混合气体进行热量交换，进而降低混合气体的热量，即实现对混合气体的再次冷却，使二级压缩更容易进行，降低压缩机能耗，并且此结构未改变制冷剂气体在级流道内的流线，不会增加阻力损失及额外耗功。

Description

一种具有再冷却结构的离心压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩机设备技术领域，尤其涉及一种具有再冷却结构的离心压缩机。

背景技术

由于气体在压缩过程中温度会急剧上升，而高温下的气体比容ν很大，在保证相同制冷量的情况下，压缩机能耗将会急剧增大。为了降低压缩机耗功，提高制冷能力，多级压缩制冷循环被提了出来。目前使用最为广泛的是带有闪发蒸汽分离器(俗称经济器)的“双级压缩中间不完全冷却制冷循环”。

将从经济器分离出来的闪发蒸汽与来自低级压缩的排气相混合，在某种程度上降低了二级压缩的进气温度，使制冷剂气体比容下降，压缩机能耗降低。但是，受中间压力的影响，通过补气降温的幅度有限，此时混合气体仍保持较高的过热度，没有达到或接近理想的干饱和状态，过热损失仍比较严重，二级压缩的进气温度与压缩机的能耗仍有较大的降低空间。

针对上述问题，我们需要一种能够降低级流道内表面的温度，使二级压缩更容易进行，降低压缩机能耗，且未改变制冷剂气体在级流道内的流线，不增加阻力损失及额外耗功的具有再冷却结构的离心压缩机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种具有再冷却结构的离心压缩机，能够降低级流道内表面的温度，使二级压缩更容易进行，降低压缩机能耗，且未改变制冷剂气体在级流道内的流线，不增加阻力损失及额外耗功。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有再冷却结构的离心压缩机，包括至少两级叶轮，扩压器、回流器过流板和回流器，所述扩压器、回流器过流板和回流器之间形成有连通相邻叶轮通道的级流道，其中，所述扩压器、回流器过流板和回流器内部设置有冷却通道，该冷却通道包括进液口和出液口，分别用于冷媒进入、排出冷却通道。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，所述回流器过流板与扩压器和/或回流器之间设置有过流叶片，且过流叶片内设置有过流孔，所述过流孔用于穿设冷却通道与进液口或出液口之间的连接管路。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，包括至少一个与所述冷却通道连通的进液口或出液口。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，还包括与所述级流道连通的补气口，所述进液口设置在所述补气口附近。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，所述冷却通道呈环状分布，且所述扩压器、回流器过流板和回流器内部均设置有至少一圈冷却通道；且当冷却通道为多圈时，多圈冷却通道之间相互连通。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，呈环状分布的冷却通道包括两条并联且对称设置的冷却通道支路，且所述进液口和出液口分别与冷却通道支路的上端和下端连通。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，还包括用于监测级流道内混合气体流量的流量监测装置，用于控制进液口内液体流量及进液口开闭的控制阀门，以及控制装置，所述控制装置根据流量监测装置监测的级流道内混合气体流量数据控制进液口的开闭以及进液口液体的流量。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，所述进液口和冷凝器，与节流装置之后的管路或经济器连通，所述出液口与冷媒循环系统的低压设备相连通。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，所述进液口与冷凝器连通，所述进液口处或者进液口与冷凝器之间的连接管路上设置有节流装置。

作为上述具有再冷却结构的离心压缩机的一种优选方案，所述进液口设置在冷却通道的上部，出液口设置在冷却通道的下部。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种具有再冷却结构的离心压缩机，通过冷却通道的设置，以及在冷却通道内通入冷媒，冷媒可以和级流道内的混合气体进行热量交换，进而降低混合气体的热量，即实现对混合气体的再次冷却，使二级压缩更容易进行，降低压缩机能耗，并且此结构未改变制冷剂气体在级流道内的流线，不会增加阻力损失及额外耗功。同时还充分利用了回流器过流板的中间位置优势，在其内部设置冷却通道，可以进一步的降低级流道内混合气体的热量。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的具有再冷却结构的离心压缩机的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的具有再冷却结构的离心压缩机的另一种结构示意图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的单环路冷却通道剖面结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的多环路冷却通道结剖面构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式提供的回流器过流板表面叶片结构示意图；

图6是本实用新型具体实施方式提供的改进前后制冷循环温熵图对比图。

其中：

1：叶轮；2：扩压器；3：回流器过流板；4：回流器；5：级流道；6：冷却通道；7：过流叶片；8：过流孔；9：第一进液口；10：第二进液口；11：第一出液口；12：第二出液口；13：补气口；14：叶片；61：冷却通道单元；62：堵头孔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1、图2所示，本实施方式提供了一种具有再冷却结构的离心压缩机，包括至少两级叶轮1，扩压器2、回流器过流板3和回流器4，扩压器2、回流器过流板3和回流器4之间形成有连通相邻叶轮1通道的级流道5，其中，扩压器2、回流器过流板3和回流器4内部设置有冷却通道6，该冷却通道6包括进液口和出液口，分别用于冷媒进入、排出冷却通道。

具体的，设置在扩压器2和回流器4内的冷却通道6分别为左侧冷却通道和右侧冷却通道，设置在回流器过流板3内的冷却通道6为中间冷却通道。

通过冷却通道6的设置，以及在冷却通道6内通入冷媒，冷媒可以和级流道5内的混合气体进行热量交换，进而降低混合气体的热量，即实现对混合气体的再次冷却，使二级压缩更容易进行，降低压缩机能耗，并且此结构未改变制冷剂气体在级流道5内的流线，不会增加阻力损失及额外耗功。同时还充分利用了回流器过流板3的中间位置优势，在其内部设置冷却通道6，可以进一步的降低级流道5内混合气体的热量。

回流器过流板3与扩压器2和/或回流器4之间设置有过流叶片7，且过流叶片7内设置有过流孔8，过流孔8用于穿设冷却通道6与进液口或出液口之间的连接管路。。

具体的，设置在回流器过流板3与扩压器2之间的过流叶片7为第一过流叶片，设置在回流器过流板3与回流器4之间的过流叶片7为第二过流叶片。其中，第一过流叶片中设置有第一过流孔，第二过流叶片中设置有第二过流孔。

具有再冷却结构的离心压缩机包括至少一个与冷却通道6连通的进液口或出液口。

本实施方式中，提供了设置有两个进液口和两个出液口的情况，以及设置有一个进液口和一个出液口的情况。具体的如以下所述：

离心压缩机包括两个冷媒进液口(第一进液口9和第二进液口10)和两个出液口(第一出液口11和第二出液口12)，第一进液口9与左侧冷却通道连通，通过第一进液口9进入左侧冷却通道的冷媒与补气前压缩气体形成逆向流动，便于对流换热，吸热后的冷媒液体由第一出液口11引出。

第二进液口10包括上支路和下支路，以及穿设在第二过流孔内的中间支路，其中上支路和下支路与右侧冷却通道连通，中间支路与中间冷却通道连通。经右侧冷却通道或中间冷却通道换热后的冷媒经第二出液口12导出。

离心压缩机包括一个进液口和一个出液口时，如只设置第二进液口10和第二出液口12时。此时回流器过流板3两侧均设置有过流叶片7。

第二进液口10包括上支路、中间支路和下支路，其中，上支路和下支路与右侧冷却通道连通，中间支路通过第一过流孔和第二过流孔与左侧冷却通道和右侧冷却通道连通。

具有再冷却结构的离心压缩机还包括与级流道5连通的补气口13，进液口设置在补气口13附近。此种设置是为了第一时间对混合气体进行及时冷却，充分的利用了有限的内部空间。

如图3、图4所示，在此实施方式中，冷却通道6呈环状分布，且扩压器2、回流器过流板3和回流器4内部均设置有至少一圈冷却通道6；且当冷却通道6为多圈时，多圈冷却通道6之间相互连通设置。

呈环状分布的冷却通道6包括两条并联且对称设置的冷却通道支路，且进液口和出液口分别与冷却通道支路的上端和下端连通。

参照图3，当扩压器2和/或回流器过流板3和/或回流器4内部只设置有一圈冷却通道6时，冷却通道6由多个首尾依次相连的冷却通道单元61组成，相邻冷却通道单元61之间具有设定的夹角，并且相邻冷却通道单元61靠近外部圆周的连接端设置有堵头孔62，同时在进液口、出液口靠近外部圆周的一端也设置有堵头孔，除进液口、出液口处的堵头孔，其它堵头孔均沿轴向均匀分布。通过设置更多的冷却通道单元61，增加更多的堵头孔62个数，或者减小冷却通道单元61与堵头孔62中心线的夹角β，有利于增加单环路冷却通道的长度，同时结合更大的冷却通道6截面直径Φ，可以增大冷媒与压缩气体的换热面积。鉴于生产工艺的可行性要求，堵头孔62的个数n宜控制在3～12个，β不宜过小，需控制在10～60°，通道截面直径Φ约为板厚的0.3～0.6倍。

参照图4，当扩压器2和/或回流器过流板3和/或回流器4内部设置有多圈冷却通道6时，多圈冷却通道6之间并联设置，冷媒液体流过多个并联冷却通道6时进行充分换热。通过环的个数N及通道截面直径Φ来控制冷媒与压缩气体的换热面积。同时根据回流器过流板的结构特征，环的个数N宜控制在2～4个，通道截面直径Φ亦为板厚的0.3～0.6倍。

上述只设置一圈冷却通道的方式冷却通道内的冷媒液体流动相对稳定，各支路换热均匀充分，但是换热面积有限，需要通入更多的冷媒液体量；多圈冷却通道6换热面积较大，所需的冷媒液体量相对减少，但是受结构影响，外环流量要小于内环流量，造成各环路换热不均匀，此时，需通过在外环设置额外的进液口才能满足外环流量要求。通过综合比较，两种方案均能形成比较好的冷却效果，可根据实际情况进行选择性设计。

本实用新型主要运用于叶片扩压器，参照图5，回流器过流板3表面设置有叶片14结构。由于在各静止元件内部设置冷却通道6，对级流道5内压缩气体的流线不会造成任何影响。

本结构涉及到的密封处主要是回流器与箱体的密封以及叶片表面连接处的密封，两者均可以通过增加密封垫圈而得到很好的密封效果；对于叶片表面连接处，其内部流动的是低温低压的冷媒液体，外部流动的是高温高压的压缩气体，亦能形成良好的高压气封。

离心压缩机还包括用于监测级流道内混合气体流量的流量监测装置，用于控制进液口内液体流量及进液口开闭的控制阀门，以及控制装置，控制装置根据流量监测装置监测的级流道内混合气体流量数据控制进液口的开闭以及进液口液体的流量。当级流道5内的流量较小时，可以选择打开进液口的数量，如进液口的数量为两个，在流量较小时，可以选择只打开一个，当级流道5内的流量较大时，可以选择打开全部的进液口。当然也可以通过在进液口处设置控制阀，并对控制阀的开度进行控制，以实现进液口液体流量的控制。由此，可以避免出现压缩气体冷凝的情况，造成湿压缩。

进液口和冷凝器，与节流装置之后的管路或经济器连通，出液口与冷媒循环系统的低压设备相连通。当进液口与冷凝器连通时，进液口处或者进液口与冷凝器之间的连接管路上设置有节流装置。该节流装置为节流孔塞或者节流孔阀。

吸收热量后的冷媒液体通过设置相应出液口最终回到蒸发器、中间经济器或其他低压设备中。根据需要可以对扩压器与回流器分别单独设置出液口，也可以两者共用一个出液口，且为了减少管道流程，降低沿程阻力，进液口设置在冷却通道的上部，出液口设置在冷却通道的下部。

需要说明的是，对于n级压缩，在每级流道内部都要设计再冷却结构，冷媒液体除了来自冷凝器，还可以从蒸发器前或从n-1、n-2……2级中间经济器中引入，吸收热量后的冷媒液体回到蒸发器、中间经济器或其他低压设备中。

如图6所示，冷却前二级压缩的起点是2a，冷却后二级压缩的起点变为2b，此时混合气体的温度得到了一定程度的降低，更为接近理想的干饱和状态，二级压缩的能耗则降低了如图6中所示的ΔWc，在保证制冷量qo不变的情况下，制冷系数ε亦得到了较好的提高。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有再冷却结构的离心压缩机，包括至少两级叶轮(1)，扩压器(2)、回流器过流板(3)和回流器(4)，所述扩压器(2)、回流器过流板(3)和回流器(4)之间形成有连通相邻叶轮通道的级流道(5)，其特征在于，所述扩压器(2)、回流器过流板(3)和回流器(4)内部设置有冷却通道(6)，该冷却通道(6)包括进液口和出液口，分别用于冷媒进入、排出冷却通道。

2.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，所述回流器过流板(3)与扩压器(2)和/或回流器(4)之间设置有过流叶片(7)，且过流叶片(7)内设置有过流孔(8)，所述过流孔(8)用于穿设冷却通道(6)与进液口或出液口之间的连接管路。

3.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，包括至少一个与所述冷却通道连通的进液口或出液口。

4.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，还包括与所述级流道(5)连通的补气口(13)，所述进液口设置在所述补气口(13)附近。

5.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，所述冷却通道(6)呈环状分布，且所述扩压器(2)、回流器过流板(3)和回流器(4)内部均设置有至少一圈冷却通道(6)；且当冷却通道(6)为多圈时，多圈冷却通道(6)之间相互连通。

6.根据权利要求5所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，呈环状分布的冷却通道(6)包括两条并联且对称设置的冷却通道支路，且所述进液口和出液口分别与冷却通道支路的上端和下端连通。

7.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，还包括用于监测级流道内混合气体流量的流量监测装置，用于控制进液口内液体流量及进液口开闭的控制阀门，以及控制装置，所述控制装置根据流量监测装置监测的级流道内混合气体流量数据控制进液口的开闭以及进液口液体的流量。

8.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，所述进液口和冷凝器，与节流装置之后的管路或经济器连通，所述出液口与冷媒循环系统的低压设备相连通。

9.根据权利要求8所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，所述进液口与冷凝器连通，所述进液口处或者进液口与冷凝器之间的连接管路上设置有节流装置。

10.根据权利要求1所述的具有再冷却结构的离心压缩机，其特征在于，所述进液口设置在冷却通道的上部，出液口设置在冷却通道的下部。