CN207539053U - 离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种离心压缩机，包括至少两级叶轮、扩压器、回流器过流板及回流器，所述扩压器、所述回流器过流板及所述回流器形成连通所述两级叶轮之间的级流道，所述离心压缩机还包括补气通道，所述补气通道包括补气口、出气口及冷却通道，所述冷却通道设置于所述扩压器、所述回流器过流板及所述回流器中的至少一个的内部，所述出气口与所述级流道连通，补充介质从所述补气口进入，流经所述冷却通道，经由所述出气口流出进入所述级流道并与所述级流道内的气体混合。

Description

离心压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩设备技术领域，特别是涉及离心压缩机。

背景技术

由于气体在高温下的比容ν很大，而压缩机中制冷剂气体经过压缩后，温度会急剧上升，因此在保证机组具有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，提高制冷效率，常采用多级压缩的制冷循环系统。目前使用最为广泛的是带有闪发蒸汽分离器(俗称经济器或闪发器)的“双级压缩中间不完全冷却制冷循环系统”。

传统的双级压缩的制冷循环系统中，将从闪发器分离出来的闪发蒸汽由补气口直接进入级流道中与来自低级压缩的排气相混合，在一定程度上降低了下一级压缩的进气温度，从而使制冷剂气体比容下降，压缩机能耗降低。但是，通过此种补气方式进行降温的幅度有限，此时混合的制冷剂仍具有较高的过热度，没有达到或接近理想的干饱和状态，过热损失仍比较严重；且从闪发器分离出来的闪发蒸汽往往为汽液混合状态的制冷剂，换热不充分时容易导致进入下一级压缩的制冷剂仍有部分为液滴状态，出现“补气带液”的现象，对流道及下一级叶轮形成液体冲击，影响压缩机运行的可靠性。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种可以换热充分的离心压缩机。

一种离心压缩机，包括至少两级叶轮、扩压器、回流器过流板及回流器，所述扩压器、所述回流器过流板及所述回流器形成连通所述两级叶轮之间的级流道，所述离心压缩机还包括补气通道，所述补气通道包括补气口、出气口及冷却通道，所述冷却通道设置于所述扩压器、所述回流器过流板及所述回流器中的至少一个的内部，所述出气口与所述级流道连通，补充介质从所述补气口进入，流经所述冷却通道，经由所述出气口流出进入所述级流道并与所述级流道内的气体混合；所述冷却通道包括位于所述回流器内的第一冷却通道、位于所述回流器过流板内的第二冷却通道及位于所述扩压器内的第三冷却通道；

所述出气口包括第一出气口、第二出气口及第三出气口；

所述第一出气口与所述第一冷却通道连通，所述第二出气口与所述第二冷却通道连通，所述第三出气口与所述第三冷却通道连通。

在其中一个实施例中，所述补气口包括相互连通的主支路及多个副支路，所述第一冷却通道、所述第二冷却通道及所述第三冷却通道分别与至少一个所述副支路连通。

在其中一个实施例中，所述回流器过流板与所述扩压器和所述回流器之间设置有过流叶片，所述过流叶片内设置有过流孔，所述过流孔用于连通所述补气口与所述第二冷却通道和所述第三冷却通道。

在其中一个实施例中，所述副支路包括第一副支路、第二副支路及第三副支路，所述第一冷却通道具有第一进气口，所述第二冷却通道具有第二进气口，所述第三冷却通道具有第三进气口；

所述第一副支路依次通过所述回流器过流板与所述回流器和所述扩压器之间的过流叶片上的所述过流孔连通所述主支路与所述第三进气口；

所述第二副支路位于所述回流器过流板内，用于连通所述第一副支路与所述第二进气口；

所述第三副支路直接连通所述主支路与所述第一进气口。

在其中一个实施例中，所述第一进气口与所述第一出气口沿所述回流器的径向两端设置；

所述第二进气口与所述第二出气口沿所述回流器过流板的径向两端设置；

所述第三进气口与所述第三出气口沿所述扩压器的径向两端设置。

在其中一个实施例中，连接于相同所述冷却通道的所述副支路之间能够独立的开启或闭合。

在其中一个实施例中，所述出气口与所述级流道之间具有夹角，所述夹角小于60°。

在其中一个实施例中，所述第一出气口、所述第二出气口及所述第三出气口沿所述级流道的气体流向间隔设置。

在其中一个实施例中，所述第二冷却通道的横截面直径为所述回流器过流板厚度的0.3-0.6倍。

通过开设补气通道，从补气口补充进入的制冷剂在级流道内与前一级压缩的制冷剂相混合前，先在补气通道内流通较长的时间，延长了后续补充的制冷剂与经过前一级压缩的制冷剂的热交换时间。补气通道的设计，增加了换热流程和换热面积，使后续补充的制冷剂与经过前一级压缩的制冷剂在级流道内的换热更充分，大大降低了对前一级压缩的制冷剂的降温幅度。进入后续压缩的混合气体温度更低，降低压缩机的能耗并提升制冷剂效率。同时换热充分可以使从补气口进入的制冷剂中的液态成分充分吸热气化，避免进入后续压缩过程中的制冷剂中有液滴的存在，出现“补气带液”的现象，而对级流道及下一级叶轮形成液体冲击，影响压缩机的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例离心压缩机示意图一；

图2为图1中B区域的放大图；

图3为本实用新型实施例离心压缩机示意图二；

图4为本实用新型实施例离心压缩机示意图三；

图5为本实用新型实施例回流器过流板表面叶片结构示意图；

图6为图5中沿A-A向剖面图；

图7为本实用新型实施例回流器过流板冷却通道剖面结构示意图一；

图8为本实用新型实施例回流器过流板冷却通道剖面结构示意图二；

图9为本实用新型实施例制冷循环温熵对比图。

其中，离心压缩机-10；叶轮-100；一级叶轮-110；二级叶轮-120；扩压器-200；回流器过流板-300；回流器-400；级流道-500；补气口-600；主支路-610；副支路-620；第一副支路-622；第二副支路-624；第三副支路-626；出气口-700；第一出气口-710；第二出气口-720；第三出气口-730；冷却通道-800；第一冷却通道-810；第二冷却通道-820；第三冷却通道-830；第一进气口-812；第二进气口-822；第三进气口-832；通道单元-840；堵头孔-850；支路通道-860；过流叶片 -900；过流孔-910；紧固螺孔-920。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种离心压缩机10，包括至少两级叶轮100、扩压器200、回流器过流板300及回流器400。扩压器200、回流器过流板300 及回流器400形成连通两级叶轮100之间的级流道500。离心压缩机10还包括补气通道。补气通道包括补气口600、出气口700及冷却通道800。冷却通道800 设置于扩压器200、回流器过流板300及回流器400中的至少一个的内部。出气口700与级流道500连通。补充介质从补气口600进入，流经冷却通道800，最后经由出气口700流出进入级流道500并与级流道500内的气体混合。

通过开设补气通道，从补气口600补充进入的制冷剂在级流道500内与前一级压缩的制冷剂相混合前，先在补气通道内流通较长的时间，延长了后续补充的制冷剂与经过前一级压缩的制冷剂的热交换时间。补气通道的设计，增加了换热流程和换热面积，使后续补充的制冷剂与经过前一级压缩的制冷剂在级流道500内的换热更充分，大大降低了对前一级压缩的制冷剂的降温幅度。进入后续压缩的混合气体温度更低，降低压缩机的能耗并提升制冷剂效率。同时换热充分可以使从补气口600进入的制冷剂中的液态成分充分吸热气化，避免进入后续压缩过程中的制冷剂中有液滴的存在，出现“补气带液”的现象，而对级流道500及下一级叶轮100形成液体冲击，影响压缩机的可靠性。

优选的，扩压器200、回流器过流板300及回流器400中均设置有冷却通道 800。位于回流器400内部的冷却通道800为第一冷却通道810。位于回流器400 过流板300内的冷却通道800为第二冷却通道820。位于扩压器200内部的冷却通道800为第三冷却通道830。优选的，出气口700包括第一出气口710、第二出气口720及第三出气口730。第一出气口710与第一冷却通道810连通。第二出气口720与第二冷却通道820连通。第三出气口730与第三冷却通道830连通。对各个部件中的冷却通道800设置独立的出气口700可以使从各个部件中出来的气体分段进入级流道500中与级流道500中气体混合并进入下一级叶轮中。重复此过程直至完成压缩后，排出高压制冷剂气体至压缩机外部。相当于存在了三个内部流道的补气段，通过这样的分段补气方式，尽可能的降低对制冷剂气体在级流道500内流线的改变，减少阻力损失及额外耗功。由出气口700 进入到级流道500中的冷媒气体，可继续对压缩后的制冷剂气体进行再次冷却，更大程度地降低进入后级压缩的气体温度，提高压缩机制冷效率。

请一并参阅图3，补气口600包括相互连通的主支路610与多个副支路620。第一冷却通道810、第二冷却通道820及第三冷却通道830分别与至少一个副支路620连通。连接于相同冷却通道800的副支路620之间可以独立的开启或闭合。可以根据压缩机运行的实际需要，选择性的单独开启一个或者多个副支路 620，从而保证压缩机进气的过热度能够控制在一个合适的状态，降低压缩机的能耗，提高制冷效率。

可选的，回流器过流板300与扩压器200之间设置有过流叶片900。可选的，回流器过流板300与回流器400之间也设置有过流叶片900。过流叶片900内设置有过流孔910。过流孔910可以用于连通补气口600与第二冷却通道820和/ 或第三冷却通道830。可选的，通过在过流孔910中穿设管路将补气口600与第二冷却通道820和/或第三冷却通道830连通。

请一并参阅图4，可选的，副支路620包括第一副支路622、第二副支路624 及第三副支路626。第一冷却通道810具有第一进气口812。第二冷却通道820 具有第二进气口822。第三冷却通道830具有第三进气口832。第一副支路622 依次通过回流器过流板300与回流器400和所述扩压器200之间的过流叶片900 上的过流孔910连通主支路610与第三进气口832。第二副支路624位于回流器过流板300内，用于连通第一副支路622与第二进气口822。第三副支路624直接连通主支路610与第一进气口812。

请一并参图5及图6。回流器过流板300两侧环形设置有多个起扩压作用的过流叶片900。与扩压器200及回流器400一样，回流器过流板300也为回转零件，为了缩短补气口600处管道流程并降低沿程阻力，第二进气口822及第二出气口720优选为“上进下出”的布置方式。第二进气口822位于上面的过流叶片900处，出气口700则位于回流器过流板300的下侧部分。两侧的过流叶片900上均设有紧固螺孔920，用于固定回流器过流板300与过流叶片900。第二进气口822贯穿两侧的过流叶片900，从右侧回流器中过来的气体，一部分继续向左侧流动并进入前一级叶轮100的扩压器200，另一部分流入回流器过流板 300内部第二冷却通道820，并在第二冷却通道820中持续流动，完成整个内部流程后从回流器过流板300下侧的第二出气口720流出，并进入到一侧的级流道500中。

优选的，第一进气口812与第一出气口710沿回流器400的径向两端设置。第二进气口822与第二出气口720沿回流器过流板300的径向两端设置。第三进气口832与第三出气口730沿扩压器200的径向两端设置。

优选的，第一出气口710、第二出气口720及第三出气口730沿级流道500 内的气体流向间隔设置。间隔设置的方式可以使各个出气口700中出来的气体从级流道500内不同的位置进入级流道500内，减小补充的气体对级流道500 内原有气体的流动的影响。

请一并参阅图2，出气口700与级流道500之间具有夹角θ。夹角θ的大小与出气口700与冷却通道800之间夹角大小一致。可以通过对夹角θ大小的调整使气体从出气口700流出时与级流道500内的气流方向之间流向的角度，减少补充气体对级流道500中气流的直接冲击，从而减少额外的气流阻力及压缩耗功。优选的，夹角θ小于60°。

请参阅图7及图8，冷却通道800可以为环状分布的环形通道。优选的，扩压器200、回流器过流板300及回流器400内部设置有至少一层环形通道。当冷却通道为多层环形通道时，各层环形通道之间相互连通设置，从而使进入其中的气体可以持续流通。多层环形通道结构可以具有更多的换热流程和换热长度，从而也具有了更大的换热面积，换热效果更好。

可选的，冷却通道800中单层环形通道包括两条并联设置的支路通道860。补充介质，如制冷剂气体从进气口进入环形通道之后分两个方向均匀流过两条并联设置的支路通道860与级流道500内经过前一级压缩的制冷剂气体换热。

环形通道可以包括多个通道单元840及堵头孔850。多个通道单元840依次连接成环形。堵头孔850位于通道单元840远离环形通道中心一侧的连接处。

具体的，以回流器过流板300内的第二冷却通道820为例进行描述。第二冷却通道820由机加工钻出截面直径Φ的若干通道单元840组成。其中堵头孔 850沿回流器过流板300的周向均布，从而使冷却通道800可以具有良好的密封性。增加通道单元840和堵头孔850的个数n及减小支路通道860与堵头孔850 中心线夹角β，可以增加环形通道的长度，同时增大通道单元840的截面直径Φ，可增大补充的制冷剂气体与前一级压缩气体的换热面积。堵头孔850个数n 优选为3-12个。通道单元840中心线与堵头孔850中心线夹角β优选为10° -60°。通道单元840截面直径Φ优选为回流器过流板300板厚的0.3-0.6倍。通过对参数的控制提升了换热空间，大大增加了换热流程及面积，从而降低后级压缩进气的过热度并提高能效，同时也有效地避免了“补气带液”现象。

类似地，回流器过流板300两侧的回流器400与扩压器200中的冷却通道 800同样采用此种结构形式。

冷却通道800的设计既保证了合理利用有限空间对级流道500内气体进行充分换热，又保证了级流道500内良好的密封效果。基于级流道500内部通道，充分利用回流器过流板300的中间位置优势，最大限度使用有限的级流道500 空间，增大换热面积，在不改变制冷量、压比等运行参数情况下，有效降低过热损失，进一步减少压缩机能耗，提高制冷效率。

下面以二级压缩为例具体说明补气过程。请参阅图1，一级压缩与二级压缩之间的级流道500由固定的静止元件扩压器200、回流器过流板300与回流器 400所构成，一级压缩和二级压缩分别在一级叶轮110与二级叶轮120的流道中通过叶轮100的高速旋转做功完成。来自闪发器的气液混合状态的制冷剂从外部进入补气口600，并进入回流器400的内部，然后分为两路。一路进入回流器 400内的第一冷却通道810中连续流动，从而与一侧级流道500中一级压缩排气进行换热，降低一级排气温度，并最终从第一出气口710流入级流道500内；另一路则从过流叶片900中的过流孔910流入到回流器过流板300中，然后再次分为两路。一路进入到回流器过流板300内的第二冷却通道820中连续流动，从而与两侧级流道500中的一级压缩排气进行换热，降低一级排气温度，并最终从第二出气口720流入级流道500内；另一路则继续从过流叶片900中的过流孔910流入到扩压器200中得第三冷却通道830中连续流动，从而与一侧级流道500中一级压缩排气进行换热，降低一级排气温度，并最终从第三出气口 730流入级流道500内。从各个出气口流出并与一级压缩排气充分混合换热的制冷剂气体基本不会存在带液现象，混合后气体被二级叶轮120吸入并进行再次压缩，最后排出到压缩机外部，因此也避免了“液击”现象对压缩机内部气动元件造成的冲击等不良影响。

上述所提到的一级压缩排气，是由一级叶轮110高速旋转做功并压缩后进入到级流道500中的制冷剂气体。

请参阅图9，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。二级压缩的耗功降低了ΔWc，在保证制冷量q_o不变的情况下，制冷系数ε亦得到了较好的提高，从而提升了压缩机的制冷效率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种离心压缩机，包括至少两级叶轮(100)、扩压器(200)、回流器过流板(300)及回流器(400)，所述扩压器(200)、所述回流器过流板(300)及所述回流器(400)形成连通所述两级叶轮(100)之间的级流道(500)，其特征在于，所述离心压缩机(10)还包括补气通道，所述补气通道包括补气口(600)、出气口(700)及冷却通道(800)，所述冷却通道(800)设置于所述扩压器(200)、所述回流器过流板(300)及所述回流器(400)中的至少一个的内部，所述出气口(700)与所述级流道(500)连通，补充介质从所述补气口(600)进入，流经所述冷却通道(800)，经由所述出气口(700)流出进入所述级流道(500)并与所述级流道(500)内的气体混合；

所述冷却通道(800)包括位于所述回流器内的第一冷却通道(810)、位于所述回流器过流板(300)内的第二冷却通道(820)及位于所述扩压器(200)内的第三冷却通道(830)；

所述出气口(700)包括第一出气口(710)、第二出气口(720)及第三出气口(730)；

所述第一出气口(710)与所述第一冷却通道(810)连通，所述第二出气口(720)与所述第二冷却通道(820)连通，所述第三出气口(730)与所述第三冷却通道(830)连通。

2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述补气口(600)包括相互连通的主支路(610)及多个副支路(620)，所述第一冷却通道(810)、所述第二冷却通道(820)及所述第三冷却通道(830)分别与至少一个所述副支路(620)连通。

3.根据权利要求2所述的离心压缩机，其特征在于，所述回流器过流板(300)与所述扩压器(200)和所述回流器(400)之间设置有过流叶片(900)，所述过流叶片(900)内设置有过流孔(910)，所述过流孔(910)用于连通所述补气口(600)与所述第二冷却通道(820)和所述第三冷却通道(830)。

4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其特征在于，所述副支路(620)包括第一副支路(622)、第二副支路(624)及第三副支路(626)，所述第一冷却通道(810)具有第一进气口(812)，所述第二冷却通道(820)具有第二进气口(822)，所述第三冷却通道(830)具有第三进气口(832)；

所述第一副支路(622)依次通过所述回流器过流板(300)与所述回流器(400)和所述扩压器(200)之间的过流叶片(900)上的所述过流孔(910)连通所述主支路(610)与所述第三进气口(832)；

所述第二副支路(624)位于所述回流器过流板(300)内，用于连通所述第一副支路(622)与所述第二进气口(822)；

所述第三副支路(626)直接连通所述主支路(610)与所述第一进气口(812)。

5.根据权利要求4所述的离心压缩机，其特征在于，

所述第一进气口(812)与所述第一出气口(710)沿所述回流器(400)的径向两端设置；

所述第二进气口(822)与所述第二出气口(720)沿所述回流器过流板(300)的径向两端设置；

所述第三进气口(832)与所述第三出气口(730)沿所述扩压器(200)的径向两端设置。

6.根据权利要求4所述的离心压缩机，其特征在于，连接于相同所述冷却通道(800)的所述副支路(620)之间能够独立的开启或闭合。

7.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述出气口(700)与所述级流道(500)之间具有夹角，所述夹角小于60°。

8.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第一出气口(710)、所述第二出气口(720)及所述第三出气口(730)沿所述级流道(500)的气体流向间隔设置。

9.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，所述第二冷却通道(820)的横截面直径为所述回流器过流板(300)厚度的0.3-0.6倍。