CN217681885U - 一种涡轮结构及应用其的空气循环机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空气循环机技术领域，具体涉及一种涡轮结构及应用其的空气循环机。涡轮结构，涡轮结构用于空气循环机，空气循环机还包括压气机，压气机和涡轮结构连接；涡轮结构包括涡轮轮盖以及引气组件，引气组件套设在涡轮轮盖上且两者之间形成通道，压气机的出口与通道连接；本实用新型仅需引入结构简单的引气组件，热量的来源为压气机本身产生的高温高压气体，为了避免结冰，本实用新型引入一小部分压气机输出的高温空气加热涡轮轮盖，从而防止涡轮在低温情况下发生结冰；并且，压气机跟随空气循环机工作，其产生的高温高压气体可以持续作用于涡轮轮盖，尽可能增加高温气体加热涡轮轮盖的时间，使得加热的效果更佳。

Description

一种涡轮结构及应用其的空气循环机

技术领域

本实用新型涉及空气循环机技术领域，具体涉及一种涡轮结构及应用其的空气循环机。

背景技术

空气循环机包括压气机、热交换器以及涡轮结构，在空气循环制冷系统中，从空压机引出的高温高压空气首先在热交换器中被预冷却，然后进入涡轮结构中被进一步进行降温，经过涡轮结构冷却后的空气可直接用于制冷系统；在上述过程中，涡轮结构降温的基本原理是使得空气在涡轮结构内部进行膨胀，同时对外做功，由于气体内能转换成外功，故其温度和压力都必然降低，从而获得低温低压的空气。当涡轮结构的出口温度较低时，空气中的水分会变为冷凝水甚至结冰，破坏涡轮叶片，导致原有的转子动平衡被破坏，发生振动甚至导致整个机组被破坏；因此，必须要防止涡轮结构结冰。

为了防止涡轮结构结冰，相关技术将磁性旋转组件设置在涡轮结构的前端，在高速旋转的同时产生热量，通过该热量防止涡轮结冰。这种方式需要增加额外的电磁加热装置，从而导致涡轮结构的开发成本和复杂程度均提升。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种涡轮结构及应用其的空气循环机，该涡轮结构不需要额外增加加热装置，便可实现对涡轮进行加热，避免其结冰后对整机造成破坏。

为了解决上述问题，根据本申请的一个方面，本实用新型的实施例提供了一种涡轮结构，涡轮结构用于空气循环机，空气循环机还包括压气机，压气机和涡轮结构连接；涡轮结构包括涡轮轮盖以及引气组件，引气组件套设在涡轮轮盖上且两者之间形成通道，压气机的出口与通道连接。

在一些实施例中，所述涡轮轮盖具有第一端和第二端，所述第一端的直径大于所述第二端的直径，所述引气组件套设在所述第二端上，且所述引气组件的外壁抵接在所述第一端上。

在一些实施例中，所述引气组件具有外壁和内壁，所述外壁套设在所述内壁上且两者之间形成间隙，所述间隙远离所述第一端的一端为封闭结构，另一端为开口结构。

在一些实施例中，涡轮结构还包括集流组件，集流组件的第一端嵌入通道中，集流组件的第二端位于引气组件外，气体经集流组件的内部空腔进入通道内。

在一些实施例中，内部空腔的体积小于通道的体积，以使得气体经集流组件的内部空腔进入通道后，流速减小。

在一些实施例中，集流组件包括集流本体，集流本体的一端开口且与压气机的出口连接，集流本体的另一端嵌入通道内，且另一端的侧面具有气流孔，气流孔与通道连通。

在一些实施例中，集流本体的一端具有向四周延伸的端面，端面卡接在引气组件的外表面。

在一些实施例中，引气组件上具有引气口，引气口的一端与压气机连接，另一端与通道连接，集流组件的第一端插入引气口中。

在一些实施例中，涡轮结构还包括排水气组件，排水气组件的第一端嵌入通道中，排水气组件的第二端位于引气组件外；进行热交换后的气体和/或加热后产生的水经排水气组件排出。

在一些实施例中，排水气组件的结构与集流组件的结构相同。

在一些实施例中，引气组件上具有排气口，排气口的一端与引气组件的外部连通，另一端与通道连接，排水气组件的一端插入排气口中。

在一些实施例中，排气口开设在引气组件的底部，且相较于所述引气口，排气口远离第一端设置。

根据本申请的另一个方面，本实用新型的实施例提供了一种空气循环机，空气循环机包括上述的涡轮结构。

与现有技术相比，本实用新型的涡轮结构至少具有下列有益效果：

空气循环机利用涡轮结构对空气进行膨胀做功输出低温空气，空气温度最低可达零下40多度，在涡轮轮盖处很容易结冰；为了避免涡轮轮盖处结冰，传统方式引入了额外的加热装置，比如，相关技术将磁性旋转组件设置在涡轮结构的前端，在高速旋转的同时产生热量，通过该热量防止涡轮结冰，这种方式虽然可以避免结冰，但额外的加热装置使得涡轮结构的成本和复杂程度均被提升。

本实用新型仅需引入引气组件，热量的来源为压气机本身产生的高温高压气体，为了避免结冰，本实用新型引入一小部分压气机输出的高温空气加热涡轮轮盖，从而防止涡轮在低温情况下发生结冰；并且，压气机跟随空气循环机工作，其产生的高温高压气体可以持续作用于涡轮轮盖，尽可能增加高温气体加热涡轮轮盖的时间，使得加热的效果更佳。

另一方面，本实用新型提供的空气循环机是基于上述涡轮结构而设计的，其有益效果参见上述涡轮结构的有益效果，在此，不一一赘述。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的实施例提供的涡轮结构的剖视图；

图2是本实用新型的实施例提供的涡轮结构的另一方向的剖视图；

图3是本实用新型的实施例提供的涡轮结构的侧视图；

图4是本实用新型的实施例提供的涡轮结构的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例提供的涡轮结构中引气组件的剖视图；

图6是本实用新型的实施例提供的涡轮结构中引气组件的结构示意图；

图7是本实用新型的实施例提供的涡轮结构中集流组件或排水气组件的结构示意图；

图8是本实用新型的实施例提供的涡轮结构中集流组件或排水气组件的剖视图；

图9是本实用新型的实施例提供的涡轮轮盖与引气组件的局部配合图。

其中：

1、涡轮轮盖；2、引气组件；3、通道；4、集流组件；5、排水气组件；11、第一端；12、第二端；21、外壁；22、内壁；23、引气口；24、排气口；41、集流本体；42、气流孔；43、端面；51、排水气本体；52、第二气流孔；53、第二端面。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

在本实用新型的描述中，需要明确的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种涡轮结构，涡轮结构用于空气循环机，空气循环机还包括压气机，压气机和涡轮结构连接；如图1-图4所示，涡轮结构包括涡轮轮盖1以及引气组件2，引气组件2套设在涡轮轮盖1上且两者之间形成通道3，压气机的出口与通道3连接。具体地，本实施例中的引气组件2为一端封闭且中间具有空腔的结构。

当空气循环机工作时，空压机随之工作，进而产生高温高压的气体，高温高压的气体通过压气机的出口进入通道3中，对涡轮轮盖1的表面进行持续的加热，防止其结冰。

空气循环机利用涡轮结构对空气进行膨胀做功输出低温空气，空气温度最低可达零下40多度，在涡轮轮盖处很容易结冰；为了避免涡轮轮盖处结冰，传统方式引入了额外的加热装置，比如，相关技术将磁性旋转组件设置在涡轮结构的前端，在高速旋转的同时产生热量，通过该热量防止涡轮结冰，这种方式虽然可以避免结冰，但额外的加热装置使得涡轮结构的成本和复杂程度均被提升。本实施例仅需引入引气组件2，引气组件2为一个简单的一端封闭的桶状结构，而热量的来源为压气机本身产生的高温高压气体，为了避免结冰，压气机输出的高温空气中的一小部分通过通道3对涡轮轮盖1的表面进行加热，从而防止涡轮轮盖1在低温情况下发生结冰；并且，压气机跟随空气循环机工作，其产生的高温高压气体可以持续作用于涡轮轮盖1，尽可能增加高温气体加热涡轮轮盖1的时间，使得加热的效果更佳。

在上述实施例中，外壁21和内壁22之间的间隙、第一端11的端面、第二端12的侧面(该侧面为没有被内壁22覆盖的侧面)共同围成一个密闭的空间，高温高压的气体在该空间中流动，实现了对涡轮轮盖1的外表面进行加热。

在具体实施例中：如图5和图6所示，引气组件2具有外壁21和内壁22，外壁21套设在内壁22上且两者之间形成间隙，间隙远离第一端11的一端为封闭结构，另一端为开口结构；并且，外壁21高出内壁22。

在具体实施例中：涡轮轮盖1具有第一端11和第二端12，第一端11的直径大于第二端12的直径，引气组件2套设在第二端12上，且引气组件2的外壁21抵接在第一端11上；如此，外壁21和内壁22之间的间隙、第一端11的端面、第二端的侧面(该侧面为没有被内壁22覆盖的侧面)共同形成通道3，通道3中的高温空气可对上述第一端11的端面以及第二端的侧面进行直接加热。

具体地，涡轮为汽车或者飞机的引擎中的风扇，通过利用废气把燃料蒸汽吹入引擎，以提高引擎的性能。为了保护涡轮，一般在涡轮上设置盖体，即为本实施例中的涡轮轮盖1，涡轮轮盖1的内部为空腔，具有一定的壁厚，涡轮轮盖1具有两端，两端的直径不相同；具体在本实施例中，涡轮轮盖1第一端11的直径大于第二端12的直径；在装配的过程中，内壁22从涡轮轮盖1的第一端11套入，直至外壁21抵接在涡轮轮盖1的第一端11的端面上，之后通过焊接、螺栓或者卡接等方式便可实现两者的固定；由上也可以看出，引气组件2的直径一定不能大于第一端11靠近第二端的一侧的直径，否则会引起装配困难。

在具体实施例中：涡轮结构还包括集流组件4，集流组件4的第一端嵌入通道3中，集流组件4的第二端位于引气组件2外，气体经集流组件4的内部空腔进入通道3内；集流组件4主要用于气体的传递。

在具体实施例中：内部空腔的体积小于通道3的体积，以使得气体经集流组件4的内部空腔进入通道3后，流速减小。

也就是说，集流组件4的一端具有开口，用于传递高温高压的气体，集流组件4的内部为空腔，该内部空腔具有一定的体积，假设为第一体积；而引气组件2与涡轮轮盖1之间形成通道3的通道也具有一定的体积，假设为第二体积；本实施例中限定第一体积小于第二体积，如此，高温高压的气体在流动时，从较小的第一体积流入较大的第二体积中时，流速减小，同时高温空气流动可以充满整个通道3，流速降低后可以增加高温空气与涡轮轮盖1的接触时间，进一步提高加热效果。

在具体实施例中：如图7和图8所示，集流组件4包括集流本体41，集流本体41的一端开口且与压气机的出口连接，集流本体41的另一端嵌入通道3内，且另一端的侧面具有气流孔42，气流孔42与通道3连通。

具体地，集流本体41的另一端嵌入通道3内，即穿过外壁21后，与通道3内的内壁22之间留有间隙，避免高温高压的气体在通道中流动时被阻隔，同时也避免零件接触产生摩擦而造成接触表面损坏。

更具体地，集流本体41为空心的圆柱结构，圆柱结构的表面上开设有气流孔42，气流孔42与圆柱结构内部的空腔连通，同时圆柱结构的一端为开口设计；这样，高温高压的气体通过开口进入圆柱结构内部，之后通过气流孔42流入通道3中。

另外，集流本体41的一端具有向四周延伸的端面43，端面卡接在引气组件2的外表面。也就是说，在圆柱结构的集流本体41的一端，向四周延伸出端面43，这样，将集流本体41嵌入引气组件2中后，端面43刚好卡接在引气组件2的外表面，之后通过螺栓或者焊接的方式实现固定即可。

在具体实施例中：引气组件2上具有引气口23，引气口23的一端与压气机连接，另一端与通道3连接，集流组件4的第一端插入引气口23中；引气口23主要用于集流组件4的固定。

并且，引气口23靠近集流组件4的第一端11开设。

具体地，在涡轮结构的作用下，气流一般沿着第一端11向第二端12的方向的流动，为了避免高温高压的气体无法加热第一端11，因此将引气口23设置在靠近第一端11的位置，并且气流孔42也朝向第一端11开设，如此，气体可以较为全面的流经整个通道3。

在具体实施例中：涡轮结构还包括排水气组件5，排水气组件5的第一端嵌入通道3中，排水气组件5的第二端位于引气组件2外；进行热交换后的气体和/或加热后产生的水经排水气组件5排出。

具体地，高温高压的气体在通道3中和温度较低的涡轮轮盖1的外表面进行热交换，交换的过程中难免会产生水，则进行热交换后的气体和/或加热后产生的水经排水气组件5后排出；也就是说，排水气组件5的设置使得在密闭的空间中，水可以顺利排出。

在具体实施例中：排水气组件5的结构与集流组件4的结构相同。

也就是说，如图9所示，排水气组件5包括排水气本体51，排水气本体51的一端开口且与引气组件2外部连接，排水气本体51的另一端嵌入通道3内，且另一端具有第二气流孔52，第二气流孔52与通道3连通；并且，排水气本体51的一端具有向四周延伸的第二端面53，第二端面53卡接在引气组件2的外表面。

在具体实施例中：引气组件2上具有排气口24，排气口24的一端与引气组件2的外部连通，另一端与通道3连接，排水气组件5的一端插入排气口24中；排气口24主要用于固定排水气组件5。

在具体实施例中：排气口24开设在引气组件2的底部，且相较于引气口23，排气口24远离第一端11设置；并且，为了兼顾排气和排水两种功能，第二气流孔52的位置应比引气组件2的内壁稍低一些，不会因为位置过高影响排水效率。

在具体实施例中：引气组件2的内壁22与第二端12的配合方式为：在保证装配效果的基础上，内壁22与第二端12仅一部分接触实现过盈配合，更有利于装配，其余部分间隙配合，用于形成通道3。

另外，在某些实施例中，集流组件4和排水气组件5也可以通过法兰固定在引气组件2上。

本实施例提供的涡轮结构，在装配时，集流组件4和排水气组件5与引气组件2优先采用焊接的方式，焊为整体结构，其组成的整体部分再与涡轮轮盖1进行装配。此外，还可以选择螺栓连接，其装配思路为集流组件4和排水气组件5与引气组件2须为一体，之后再与涡轮轮盖1进行过盈连接。

实施例2

本实施例提供一种空气循环机，空气循环机包括实施例1的涡轮结构。

具体地，本实施例提供的空气循环机还包括压气机，压气机和涡轮结构连接。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种涡轮结构，其特征在于，所述涡轮结构用于空气循环机，所述空气循环机还包括压气机，所述压气机和所述涡轮结构连接；所述涡轮结构包括涡轮轮盖(1)以及引气组件(2)，所述引气组件(2)套设在所述涡轮轮盖(1)上且两者之间形成通道(3)，所述压气机的出口与所述通道(3)连接。

2.根据权利要求1所述的涡轮结构，其特征在于，所述涡轮轮盖(1)具有第一端(11)和第二端(12)，所述第一端(11)的直径大于所述第二端(12)的直径，所述引气组件(2)套设在所述第二端(12)上，且所述引气组件(2)的外壁(21)抵接在所述第一端(11)的端面上。

3.根据权利要求2所述的涡轮结构，其特征在于，所述引气组件(2)具有外壁(21)和内壁(22)，所述外壁(21)套设在所述内壁(22)上且两者之间形成间隙，所述间隙远离所述第一端(11)的一端为封闭结构，另一端为开口结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的涡轮结构，其特征在于，所述涡轮结构还包括集流组件(4)，所述集流组件(4)的第一端嵌入所述通道(3)中，所述集流组件(4)的第二端位于所述引气组件(2)外，气体经所述集流组件(4)的内部空腔进入所述通道(3)内。

5.根据权利要求4所述的涡轮结构，其特征在于，所述内部空腔的体积小于所述通道(3)的体积，以使得气体经所述集流组件(4)的内部空腔进入所述通道(3)后，流速减小。

6.根据权利要求4所述的涡轮结构，其特征在于，所述集流组件(4)包括集流本体(41)，所述集流本体(41)的一端开口且与所述压气机的出口连接，所述集流本体(41)的另一端嵌入所述通道(3)内，所述另一端的侧面具有气流孔(42)，所述气流孔(42)与所述通道(3)连通。

7.根据权利要求6所述的涡轮结构，其特征在于，所述集流本体(41)的一端具有向四周延伸的端面(43)，所述端面(43)卡接在所述引气组件(2)的外表面。

8.根据权利要求4所述的涡轮结构，其特征在于，所述引气组件(2)上具有引气口(23)，所述引气口(23)的一端与所述压气机连接，另一端与所述通道(3)连接，所述集流组件(4)的所述第一端插入所述引气口(23)中。

9.根据权利要求8所述的涡轮结构，其特征在于，所述涡轮结构还包括排水气组件(5)，所述排水气组件(5)的第一端嵌入所述通道(3)中，所述排水气组件(5)的第二端位于所述引气组件(2)外；进行热交换后的气体和/或加热后产生的水经所述排水气组件(5)排出。

10.根据权利要求9所述的涡轮结构，其特征在于，所述排水气组件(5)的结构与所述集流组件(4)的结构相同。

11.根据权利要求9所述的涡轮结构，其特征在于，所述引气组件(2)上具有排气口(24)，所述排气口(24)的一端与所述引气组件(2)的外部连通，另一端与所述通道(3)连接，所述排水气组件(5)的一端插入所述排气口(24)中。

12.根据权利要求11所述的涡轮结构，其特征在于，所述排气口(24)开设在所述引气组件(2)的底部，且相较于所述引气口(23)，所述排气口(24)远离所述第一端(11)设置。

13.一种空气循环机，其特征在于，所述空气循环机包括权利要求1-12任一项所述的涡轮结构。

Images