TW202321583A - 用於離心壓縮機之擴散器系統及用於用來壓縮流體的可變容量離心壓縮機之系統 - Google Patents

用於離心壓縮機之擴散器系統及用於用來壓縮流體的可變容量離心壓縮機之系統 Download PDF

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Abstract

提供了一種用於離心壓縮機之擴散器系統。所述擴散器系統包括限定擴散間隙的噴嘴基板、支撐塊和相對於所述支撐塊可旋轉的驅動環。所述驅動環包括凸輪軌道和軸承組件，所述軸承組件定位在所述驅動環的外圓周附近。所述擴散器系統進一步包括延伸穿過所述支撐塊和所述噴嘴基板的驅動銷。每個驅動銷的第一端包括安裝到所述驅動環上的凸輪軌道中的凸輪從動件。每個驅動銷的第二端聯接到擴散環。所述驅動環的旋轉藉由使所述凸輪軌道中的凸輪從動件移動而引起所述驅動銷的軸向移動。這引起所述擴散環的移動以控制穿過所述擴散間隙的流體流動。

Description

用於離心壓縮機之擴散器系統及用於用來壓縮流體的可變容量離心壓縮機之系統
建築物可以包括暖通空調（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）系統。
本揭露內容的一種實施方式係一種用於離心壓縮機之擴散器系統。所述擴散器系統包括限定擴散間隙的噴嘴基板、支撐塊和相對於所述支撐塊可旋轉的驅動環。所述驅動環包括凸輪軌道和軸承組件，所述軸承組件定位在所述驅動環的外圓周附近。所述擴散器系統進一步包括延伸穿過所述支撐塊和所述噴嘴基板的驅動銷。每個驅動銷的第一端包括安裝到所述驅動環的凸輪軌道中的凸輪從動件。每個驅動銷的第二端聯接到擴散環。所述驅動環的旋轉藉由使所述凸輪軌道中的所述凸輪從動件移動而引起所述驅動銷的軸向移動。這引起所述擴散環的移動以控制穿過所述擴散間隙的流體流動。
所述軸承組件可以包括軸向軸承組件和徑向軸承組件。所述徑向軸承組件可以包括與所述驅動環的外圓周表面相接觸的滾輪構件。所述滾輪構件可以在所述驅動環旋轉時抵抗所述驅動環的徑向移動。驅動裝置可以包括第二組凸輪軌道。所述軸向軸承組件可以包括安裝到所述第二組凸輪軌道之一中的軸承構件。所述軸承構件可以在所述驅動環旋轉時 抵抗所述驅動環的軸向移動。所述第二組凸輪軌道可以平行於所述驅動環的頂表面和底表面。另一組凸輪軌道可以相對於所述驅動環的所述頂表面和底表面傾斜。所述擴散環的第二位置可以完全閉合所述擴散間隙並且可以防止流體流過所述擴散間隙。
本揭露內容的另一種實施方式係用於用來壓縮流體的可變容量離心壓縮機的系統。所述系統包括：殼體、可旋轉地安裝在所述殼體中用於壓縮藉由入口引入的流體的葉輪，以及安裝在所述殼體中並被配置成穩定離開所述葉輪的流體流動的擴散器系統。所述擴散器系統包括限定擴散間隙的噴嘴基板、支撐塊和相對於所述支撐塊可旋轉的驅動環。所述驅動環包括凸輪軌道和軸承組件，所述軸承組件定位在所述驅動環的外圓周附近。所述擴散器系統進一步包括延伸穿過所述支撐塊和所述噴嘴基板的驅動銷。每個驅動銷的第一端包括安裝到所述驅動環上的凸輪軌道中的凸輪從動件。每個驅動銷的第二端聯接到擴散環。所述驅動環的旋轉藉由使所述凸輪軌道中的所述凸輪從動件移動而引起所述驅動銷的軸向移動。這導致所述擴散環的移動以控制穿過所述擴散間隙的流體流動。
所述軸承組件可以包括軸向軸承組件和徑向軸承組件。所述徑向軸承組件可以包括與所述驅動環的外圓周表面相接觸的滾輪構件。所述滾輪構件可以在所述驅動環旋轉時抵抗所述驅動環的徑向移動。驅動裝置可以包括第二組凸輪軌道。所述軸向軸承組件可以包括安裝到所述第二組凸輪軌道之一中的軸承構件。所述軸承構件可以在所述驅動環旋轉時抵抗所述驅動環的軸向移動。所述擴散環的第二位置可以完全閉合所述擴散間隙並且可以防止流體流過所述擴散間隙。所述葉輪可以是高比轉速葉輪。所述流體可以是製冷劑。所述製冷劑可以是R1233zd。
本揭露內容的另一種實施方式係一種用於離心壓縮機之擴散器系統。所述擴散器系統包括：與相對的內表面配合以限定擴散間隙的噴嘴基板、支撐塊和相對於所述支撐塊可旋轉的驅動環。所述驅動環包括凸輪軌道。所述擴散器系統進一步包括軸承組件，所述軸承組件定位在所述驅動環的外圓周表面上並且同時抵抗所述驅動環在徑向方向和軸向方向上的移動。所述擴散器系統進一步包括延伸穿過所述支撐塊和所述噴嘴基板的驅動銷。每個驅動銷的第一端包括安裝到所述驅動環上的凸輪軌道中的凸輪從動件。每個驅動銷的第二端聯接到擴散環。
所述軸承組件可以包括具有外環和內環的V形槽軸承組件。所述外環包括以V形延伸的兩個凸緣。所述內環允許所述外環相對於所述內環旋轉。所述驅動環可以包括相對於彼此正交定位的基部和延伸部。所述延伸部可以接觸所述外環的所述兩個凸緣。
相關申請案之交叉参考
本申請案主張2017年9月25日申請之美國臨時專利申請案第62/562,682號之權利及優先權，該案之全文以引用方式併入本文中。
總體參考附圖，示出了與製冷機組中的離心壓縮機中的葉輪一起使用的緊湊可變幾何形狀的擴散器（Variable Geometry Diffuser, VGD）。離心壓縮機可用於需要壓縮流體的各種裝置中，例如製冷機。為了實現這種壓縮，離心壓縮機利用旋轉部件將角動量轉換為流體的靜壓升。
離心壓縮機可以包括四個主要部件：入口、葉輪、擴散器和收集器或蝸殼。入口可以包括簡單的管路，該管路將流體（例如製冷劑）吸入壓縮機並將流體輸送到葉輪。在一些情況下，入口可以包括入口導向葉片，所述入口導向葉片確保流體軸向流動到葉輪入口。葉輪係一組旋轉的葉片，當流體從葉輪中心（也稱為葉輪眼）行進到葉輪的外圓周邊緣（也稱為葉輪尖）時，該等葉片逐漸提高流體的能量。流體路徑中的葉輪下游係擴散器機構，該擴散器機構用於使流體減速並因此將流體的動能轉換成靜壓能。在離開擴散器時，流體進入收集器或蝸殼，在這裡由於收集器或蝸殼的形狀，動能進一步轉換成靜壓。在一些實施方式中，收集器或蝸殼與渦旋部件一體地形成，並且該渦旋部件可以容納壓縮機的其他部件，例如葉輪和擴散器。
擴散器機構可以是可變幾何形狀的擴散器（VGD）機構，它具有可在第一縮回位置和第二伸出位置之間移動的擴散環，在第一縮回位置，穿過擴散間隙的流動不受阻礙，在第二伸展位置，擴散環延伸到擴散間隙中以改變穿過擴散間隙的流體流動。通常希望改變流過壓縮機的流體量或由壓縮機產生的壓差。例如，當穿過壓縮機的流體流動減小並且在葉輪上保持相同的壓差時，穿過壓縮機的流體流動可能變得不穩定。一些流體可能在壓縮機內失速，並且失速的流體袋可能隨著葉輪開始旋轉。由於該等失速的流體袋在壓縮機中引起的雜訊、振動和效率降低，因此它們可能帶來問題，導致稱為旋轉失速或初期喘振的情況。如果流體流動進一步減少，則流體流動可能變得甚至更不穩定，並且甚至導致流體流動完全逆轉，稱為喘振。喘振的特徵在於流體交替地向前向後流過壓縮機，並且除了噪音、振動和壓縮機效率降低之外，還可能導致壓力峰值和壓縮機損壞。
藉由改變葉輪出口處的擴散器幾何形狀，可以最小化旋轉失速、初期喘振和喘振的不良影響。當以低流體流速運行時，可以致動VGD機構的擴散環以減小葉輪出口處的擴散間隙尺寸。減小的面積防止了流體失速和通過葉輪湧回。當流體流速增加時，可以致動VGD機構的擴散環以增加擴散間隙的尺寸，從而為附加的流動提供更大的面積。還可以響應於由壓縮機產生的壓差變化來調節VGD機構。例如，當壓差增大時，可以致動VGD機構的擴散環以減小擴散間隙的尺寸，從而防止流體失速和喘振。相反地，當壓差增大時，可以致動VGD機構的擴散環以增加擴散間隙的尺寸，從而在葉輪出口處提供更大的面積。除了防止失速和喘振之外，VGD機構還可以用於容量控制、最小化壓縮機反轉和壓縮機反轉期間的相關瞬態負載、以及最小化啟動瞬變。
為壓縮機選擇的葉輪類型可能對壓縮機的其他部件具有設計暗示，尤其是對VGD機構。例如，葉輪的尖端直徑與葉輪的輪眼直徑的典型比率可以在1.5至3.0的範圍內，1.5的比率代表較高比轉速型葉輪，而3.0的比率代表較低比轉速型葉輪。換句話說，當在離心壓縮機中使用較高比轉速葉輪時，葉輪的中心入口相較於葉輪的外徑更大。低比轉速型葉輪主要藉由離心力形成液壓頭，而高比轉速型葉輪同時藉由離心力和軸向力產生液壓頭。因為葉輪的中心入口或輪眼可以位於VGD機構的某些部件附近，所以高比轉速型葉輪可能侵佔原本為VGD機構保留的空間。因此，最大化可用於將葉輪安裝在壓縮機內的空間量的VGD機構設計可能是有用的。
參考圖1至圖2，描繪了製冷機組100的示例實施方式。製冷機組100顯示為包括壓縮機102、冷凝器106和蒸發器108，壓縮機由電機104驅動。製冷劑在蒸氣壓縮循環中循環通過製冷機組100。製冷機組100還可以包括控制台114，以控制製冷機組100內的蒸氣壓縮循環的運行。
電機104可由變速驅動裝置（Variable Speed Drive, VSD）110供電。VSD 110從交流（AC）電源（未示出）接收具有特定固定線路電壓和固定線路頻率的AC電力，並且向電機104提供具有可變電壓和頻率的電力。電機104可以是除可由VSD 110供電外的任何類型的電機。例如，電機104可以是高速感應電機。壓縮機102由電機104驅動，以壓縮通過吸入管線112從蒸發器108接收的製冷劑蒸氣，並通過排出管線124將製冷劑蒸氣輸送到冷凝器106。壓縮機102可以是離心壓縮機、螺桿壓縮機、渦旋壓縮機、渦輪壓縮機或任何其他類型的合適的壓縮機。在附圖所描繪的實施方式中，壓縮機102係離心壓縮機。
蒸發器108包括內部管束（未示出）、用於向內部管束供應製程流體的供應管線120以及從內部管束移除製程流體的回流管線122。供應管線120和回流管線122可以經由使製程流體循環的導管與HVAC系統內的部件（例如空氣處理機）流體連通。製程流體係用於冷卻建築物的冷卻液，並且可以是但不限於水、乙二醇、氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水或任何其他合適的液體。蒸發器108被配置成在製程流體藉由蒸發器108的管束並與製冷劑交換熱量時降低製程流體的溫度。藉由輸送到蒸發器108的製冷劑液體與製程流體交換熱量並且經歷相變成為製冷劑蒸氣而在蒸發器108中形成製冷劑蒸氣。
由壓縮機102輸送到冷凝器106的製冷劑蒸氣將熱量傳遞給流體。由於與流體的熱傳遞，製冷劑蒸氣在冷凝器106中冷凝成製冷劑液體。來自冷凝器106的製冷劑液體流過膨脹裝置（未示出）並返回到蒸發器108以完成製冷機組100的製冷劑循環。冷凝器106包括供應管線116和回流管線118，用於在冷凝器106與HVAC系統的外部部件（例如冷卻塔）之間循環流體。經由回流管線118供應到冷凝器106的流體與冷凝器106中的製冷劑交換熱量，並經由供應管線116從冷凝器106移除以完成循環。循環通過冷凝器106的流體可以是水或任何其他合適的液體。
在一些實施方式中，製冷劑具有小於400 kPa或大約58 psi的操作壓力。在進一步的實施方式中，製冷劑係R1233zd。R1233zd係一種不易燃的氟化氣體，它相對於商用製冷機組中使用的其他製冷劑具有較低的全球變暖潛能值（Global Warming Potential, GWP）。GWP係一種衡量標準，旨在藉由以下方式來比較不同氣體的全球變暖影響：相對於排放1噸二氧化碳，對排放1噸氣體將在給定的時間段內吸收多少能量進行量化。
現在轉到圖3，描繪了壓縮機102和電機104的透視圖。如圖所示，致動器126可以定位在壓縮機102的外表面附近。致動器126可以是任何合適類型的致動器或致動裝置，它能夠聯接到VGD以便旋轉驅動環。在一些實施方式中，致動器126使用一系列連桿聯接到VGD。下面參考圖7包括驅動環的旋轉的進一步細節。
現在參照圖4，描繪了根據一些實施方式的壓縮機102中的VGD 200的截面圖。如圖所示，壓縮機102可以包括擴散板202、葉輪204、噴嘴基板206和吸板殼體252。在一些實施方式中，擴散板202與壓縮機殼體（未示出）的部件成一體。在其他實施方式中，擴散板202藉由緊固件可拆卸地聯接到壓縮機殼體。擴散板202顯示為與噴嘴基板206和吸板殼體252相對定位。噴嘴基板206（下面參照圖6至圖8進一步詳細描述）可以藉由緊固件可拆卸地聯接到吸板殼體252。吸板殼體252可以聯接到吸入口管路或聯接到壓縮機殼體的另一個部件，以形成製冷劑的入口通道。在不同實施方式中，擴散板202、噴嘴基板206和吸板殼體252使用鑄造或機加工製程製造。
葉輪204的旋轉對流體做功，從而增加流體的壓力。如上所述，在一些實施方式中，葉輪204係高比轉速VGD。流體通常是製冷劑，它在葉輪入口250處進入。在通過葉輪204之後，更高速度的製冷劑離開葉輪204並在被引導至收集器或蝸殼並最終到達壓縮機出口時通過擴散間隙212。
擴散環208被組裝到凹槽210中。在一些實施方式中，凹槽210被機加工到噴嘴基板206和/或吸板殼體252的表面中。在其他實施方式中，當部件彼此連接時，凹槽210由噴嘴基板206和吸板殼體252的幾何形狀形成。擴散環208可背離凹槽210移動並進入擴散間隙212，該擴散間隙將擴散板202和噴嘴基板206分隔開。在完全縮回位置，擴散環208嵌套在凹槽210中，並且擴散間隙212處於最大流動狀態。在完全伸展位置（如圖4所描繪），擴散環208基本上橫跨擴散間隙212延伸，從而基本上閉合擴散間隙212。擴散環208可以移動到完全縮回位置與完全伸展位置之間的任何位置。在一些實施方式中，擴散環208具有大致環形形狀和矩形橫截面，但是擴散環208可具有任何橫截面（例如L形）以實現通過擴散間隙212的期望的流動特性。
擴散環208（例如，經由緊固件）附接到多個驅動銷214。每個驅動銷214包括第一端254和第二端256。在各種實施方式中，驅動銷214的第一端254可以螺栓連接、焊接或釺焊到擴散環208中。在進一步的實施方式中，驅動銷214可以藉由驅動銷214的第一端254上的螺紋部分固定地連接到擴散環208，該螺紋部分擰入環形擴散環208上的螺紋孔中。每個驅動銷214包括在第二端256上的孔，該孔用於將驅動銷214聯接到凸輪從動件218。下面參考圖8包括凸輪從動件218的進一步細節。
現在轉向圖5至圖7，描繪了根據一些實施方式的圖4的VGD 200的噴嘴基板206和驅動環220的透視圖和正視圖。如圖所示，驅動環220大致為環形，並包括頂表面228、內圓周表面230、外圓周表面238和底表面240。當安裝在壓縮機102中時，VGD 200可以被定向成使得驅動環220的頂表面228位於壓縮機102的吸入口附近，並且驅動環220的底表面240位於擴散間隙212附近，如上面參考圖4所述。驅動環220被組裝到支撐塊216和246上，該等支撐塊在驅動環220下方延伸。在一些實施方式中，支撐塊216和246與噴嘴基板206一體地形成（例如，使用鑄造或機加工製程）。在其他實施方式中，支撐塊216和246被製造為單獨的部件，隨後組裝到噴嘴基板206（例如，使用諸如螺栓或銷的緊固件）。
利用驅動銷214，支撐塊216可以有助於擴散環208與驅動環220的連接，而支撐塊246可以同時容納軸向軸承232和徑向軸承組件234。如圖6中具體所示，支撐塊216和246可以圍繞噴嘴基板206交替，使得每個支撐塊216在任一側包括支撐塊246，反之亦然。在圖6中描繪的實施方式中，VGD 200包括五個支撐塊216和五個支撐塊246，因此VGD 200包括五個驅動銷214、五個軸向軸承232和五個徑向軸承組件234。由於支撐塊216和246可以圍繞噴嘴基板206均勻分佈，因此每個支撐塊216和246可以每隔72°的大致間隔（例如，± 10%）定位。在其他實施方式中，VGD可以包括不同數量的支撐塊216和246，以及相應的不同數量的驅動銷214、軸向軸承232和徑向軸承組件234。
驅動銷214被組裝到支撐塊216中並向下延伸穿過噴嘴基板206。因為驅動銷214延伸穿過噴嘴基板206中的孔並且因為噴嘴基板206附接到吸板殼體252，所以驅動銷214防止擴散環208的旋轉移動。驅動銷214聯接到凸輪從動件218，該等凸輪從動件被組裝到凸輪軌道224(即第一凸輪軌道)中。例如，凸輪從動件218可以通過驅動銷214中的孔組裝並用螺母固定到驅動銷214。在其他實施方式中，可以利用另一種附接方法（例如，鎖銷裝置）將凸輪從動件218固定到驅動銷214，只要凸輪從動件218相對於驅動銷214自由旋轉即可。凸輪軌道224係製造到驅動環220的外圓周表面238中的凹槽。每個凸輪軌道224可以以預選的深度和預選的寬度製造以接納凸輪從動件218，並且可以與支撐塊216對應並配合。因此，在圖6所描繪的實施方式中，驅動環220將具有對應於五個支撐塊216的五個凸輪軌道224。
具體地參考圖7，描繪了軸向軸承組件226和徑向軸承組件234的透視圖。軸向軸承組件226包括用於軸向軸承232的支撐結構258和用於將支撐結構258固定到支撐塊246的附接裝置（未示出）。可以使用任何合適的裝置（例如，螺母）將軸向軸承232固定到支撐結構258。軸向軸承232被組裝到軸向凸輪軌道242(即第二凸輪軌道)中，下面參考圖10進一步詳細描述。軸向軸承232在驅動環220旋轉時抵抗該驅動環的軸向移動。在一些實施方式中，軸向軸承232還允許對驅動環220的軸向位置進行小的調節。可以利用任何其他合適的可以在驅動環220旋轉時抵抗該驅動環的軸向移動的軸向軸承組件。
圖7還示出了安裝到支撐塊246上的徑向軸承組件234。徑向軸承組件234包括滾輪236。滾輪236可以使用部分螺紋軸260固定到支撐塊246，但是可以允許滾輪236相對於部分螺紋軸260自由旋轉。徑向軸承組件234在驅動環220旋轉時抵抗該驅動環的徑向移動。可以利用任何其他合適的可以在驅動環220旋轉時抵抗該驅動環的徑向移動的徑向軸承組件。
VGD 200的操作可以如下進行：當在壓縮機102內檢測到（例如，藉由感測器）失速或喘振狀況時，致動裝置（例如，致動器126）引起驅動環220的旋轉。驅動環220被限制在它位於支撐塊216和246上方所處的平面內的旋轉移動。當驅動環220旋轉時，每個凸輪從動件218從凸輪軌道224中凸輪軌道凹槽靠近驅動環220的頂表面228的第一位置，沿著軌道朝向驅動環220的底表面240移動。當驅動環220和凸輪軌道224旋轉時，凸輪從動件218被迫沿著軌道224向下。當從動件218向下移動時，驅動銷214移動到支撐塊216中。由於擴散環208在噴嘴基板206的相對側上附接到驅動銷214的相對端（即，驅動銷214的第一端254），因此驅動銷214向支撐塊216中的移動使驅動銷214的第一端254背離凹槽210移動，從而使得擴散環208移動到擴散間隙212中。取決於控制系統，致動器或其他致動裝置可以使驅動環220的旋轉停止在致動裝置的完全縮回位置與完全伸展位置之間的任何位置。這又導致擴散環208在凹槽210內停止在完全伸展位置與完全縮回位置之間的任何位置。
現在參考圖8，描繪了VGD 200的非緊湊實施方式的詳細視圖。例如，圖8的實施方式可以與低比轉速葉輪一起使用，其中葉輪的最寬部分（即葉尖）的直徑與葉輪的輪眼直徑之比相對較大（例如，約3.0）。如圖所示，驅動環220藉由徑向軸承組件234和軸向軸承組件226組裝到支撐塊216。具有滾輪236的徑向軸承組件234和具有軸向軸承232的軸向軸承組件226均安裝在驅動環220的內圓周表面230上。相反，驅動銷214安裝在驅動環220的外圓周表面238上。
現在參考圖9，描繪了VGD 200的緊湊實施方式的詳細視圖。與圖8中描繪的實施方式相反，圖9（以及圖4至圖7）中描繪的VGD可以與高比轉速葉輪一起使用，其中葉輪的最寬部分的直徑相對於葉輪的輪眼直徑相對較小（例如，約1.5）。如圖所示，驅動環220藉由徑向軸承組件234和軸向軸承組件226組裝到支撐塊216。與上面參考圖8所描述的構造不同，圖9的構造中的驅動銷214、具有滾輪236的徑向軸承組件234和具有軸向軸承232的軸向軸承組件226中的每一個都安裝在驅動環220的外圓周表面238上。如上所述，圖9中描繪的構造最適用於其中葉輪眼的尺寸限制了由內圓周表面230包圍的區域內的可用空間的VGD。藉由將徑向軸承組件234和軸向軸承組件226重新定位到驅動環220的外圓周表面238，由VGD 200利用的空間得以優化。
現在轉到圖10，描繪了根據一些實施方式的驅動環220的正視圖。驅動環220顯示為包括分佈在驅動環220的外圓周表面238上的多個凸輪軌道224和242，因此可以與圖4至圖7和圖9中所描繪的緊湊VGD設計一起使用。凸輪軌道224顯示為從驅動環220的底表面240朝向驅動環220的頂表面228延伸，以某一角度在該等表面之間並且較佳的是以基本上直線延伸。在凸輪軌道224靠近驅動環220的底表面240的端部處，軌道包括延伸到底表面240的部分262，以提供用於將凸輪從動件218組裝到凸輪軌道224中的通路。凸輪軌道224平行於驅動環220的軸線延伸的距離基本上對應於擴散間隙212的寬度。凸輪軌道224的角度可以是任何預選的角度。隨著該角度變淺，驅動環220以及相應地擴散環208的控制變得更精確。
軸向凸輪軌道242顯示為在與驅動環220的頂表面228和底表面240基本平行的方向上延伸。每個凸輪軌道242可以以預選的深度和預選的寬度製造，以接納軸向軸承232。此外，每個凸輪軌道242可以在任一端在圓形切口244中終止。圓形切口244可有助於移除用於切割軸向凸輪軌道242的工具。
如圖所示，軸向凸輪軌道242可以位於或“嵌套”在由凸輪軌道224佔據的軸向空間中。這種構造整體上減小了驅動環220和VGD 200的軸向尺寸。此外，凸輪軌道224和242的尺寸（例如，寬度、深度）可以優化驅動環220的製造製程。例如，凸輪軌道224和242可以使用銑削製程成形，並且可以使用相同的銑削工具來同時切割凸輪軌道224和242。對於兩個凸輪軌道224和242使用相同的銑削工具可以在成品零件中獲得更高的精度，因為需要更少的機床設置。
現在參照圖11，描繪了根據一些實施方式的V形槽凸輪從動軸承300的透視圖。在各種實施方式中，因為V形槽軸承300的幾何形狀能夠同時限制徑向方向和軸向方向上的移動，所以V形槽凸輪從動軸承300可用於代替軸向軸承組件226和徑向軸承組件234兩者。如圖所示，軸承300包括外環302和內環304。外環302可以包括以V形橫截面延伸的兩個對稱凸緣。內環304可以包括任何類型的合適的滾動元件（例如，球、滾輪、圓錐、針），使得允許外環302相對於內環304自由旋轉。
圖12描繪了V形槽凸輪從動軸承和驅動環組件400的剖視圖。在各種實施方式中，組件400係VGD的子組件，所述VGD包括上面參考圖4至圖11所描述的VGD 200。如圖所示，組件400包括V形槽凸輪從動軸承300和驅動環404，該驅動環適於與V形槽型軸承一起操作。驅動環404可以具有基本上環形的形狀，具有由延伸部406和基部408構成的L形橫截面。延伸部406和基部408可以相對於彼此正交地定位。基部408可以包括接納凸輪從動件（例如，凸輪從動件218，未示出）所需的任何尺寸的凸輪軌道412。
可以使用緊固件410（例如，螺栓）將軸承300固定到VGD的另一個部件（例如，支撐塊）。緊固件410可用於定位軸承300，使得外環302的兩個凸緣接觸驅動環404的延伸部406。以這種方式，軸承300可用於同時限制驅動環404在軸向方向和徑向方向上的運動。
如各示例性實施方式中所示出的系統和方法的構造和安排僅是說明性的。儘管本揭露內容中僅詳細描述了幾個實施方式，但是許多修改係可能的（例如，各種元件的大小、尺寸、結構、形狀和比例、參數的值、安裝安排、材料的使用、顏色、取向等變化）。例如，元件的位置可以顛倒或以其他方式變化，並且離散元件的性質或數量或位置可以更改或變化。因此，所有這類修改旨在被包括在本揭露內容的範圍之內。可以根據替代實施方式對任何過程或方法步驟的順序或序列進行改變或重新排序。在不脫離本揭露內容的範圍的情況下，可以在示例性實施方式的設計、操作條件和安排方面作出其他替代、修改、改變和省略。
100:製冷機組 102:壓縮機 104:電機 106:冷凝器 108:蒸發器 110:變速驅動裝置（VSD） 112:吸入管線 114:控制台 116:供應管線 118:回流管線 120:供應管線 122:回流管線 124:排出管線 126:致動器 200:可變幾何形狀擴散器（VGD） 202:擴散板 204:葉輪 206:噴嘴基板 208:擴散環 210:凹槽 212:擴散間隙 214:驅動銷 216:支撐塊 218:凸輪從動件 220:驅動環 224:凸輪軌道 226:軸向軸承組件 228:頂表面 230:內圓周表面 232:軸向軸承 234:徑向軸承組件 236:滾輪 238:外圓周表面 240:底表面 242:凸輪軌道 244:圓形切口 246:支撐塊 250:葉輪入口 252:吸板殼體 254:第一端 256:第二端 258:支撐結構 260:部分螺紋軸 262:底表面240的部分 300:V形槽凸輪從動軸承 302:外環 304:內環 400:驅動環組件 404:驅動環 406:延伸部 408:基部 410:緊固件 412:凸輪軌道
[圖1]係根據一些實施方式的製冷機組之透視圖。
[圖2]係根據一些實施方式的圖1的製冷機組之正視圖。
[圖3]係根據一些實施方式的可以在圖1的製冷機組中使用的壓縮機和電機組件之透視圖。
[圖4]係根據一些實施方式的在離心壓縮機中使用的可變幾何形狀擴散器（VGD）之截面圖。
[圖5]係根據一些實施方式的圖3的VGD的噴嘴基板和驅動環子組件之透視圖。
[圖6]係根據一些實施方式的圖5的噴嘴基板和驅動環子組件之透視圖。
[圖7]係根據一些實施方式的圖5的噴嘴基板和驅動環子組件之詳細視圖。
[圖8]係根據一些實施方式的非緊湊設計VGD之詳細視圖。
[圖9]係根據一些實施方式的緊湊設計VGD之詳細視圖。
[圖10]係根據一些實施方式的在圖9的緊湊設計VGD中使用的驅動環之正視圖。
[圖11]係根據一些實施方式的V形槽凸輪從動軸承之透視圖。
[圖12]係根據一些實施方式的V形槽凸輪從動軸承和驅動環組件之截面圖。
102:壓縮機
200:可變幾何形狀擴散器(VGD)
202:擴散板
204:葉輪
206:噴嘴基板
208:擴散環
210:凹槽
212:擴散間隙
214:驅動銷
218:凸輪從動件
220:驅動環
224:凸輪軌道
250:葉輪入口
252:吸板殼體
254:第一端
256:第二端

Claims (20)

  1. 一種用於壓縮機之擴散器系統，該擴散器系統包括： 噴嘴基板，其經配置以至少部分地界定擴散間隙； 驅動環，其包括形成於所述驅動環之外圓周表面中的多個凸輪軌道； 擴散環，其經由延伸穿過所述噴嘴基板之多個驅動銷而耦接至所述驅動環，其中每個驅動銷的第一端包含定位在所述多個凸輪軌道的個別凸輪軌道內的凸輪從動件，且每個驅動銷的第二端被耦接至所述擴散環；及 至少一軸承組件，其圍繞所述驅動環的所述外圓周表面設置。
  2. 如請求項1之擴散器系統，其包括多個支撐塊，所述多個支撐塊從相對於所述擴散間隙之所述噴嘴基板的一側延伸，其中所述多個驅動銷的每個銷被配置成延伸穿過所述多個支撐塊中的一對應支撐塊。
  3. 如請求項2之擴散器系統，其中所述驅動環可在相對於所述多個支撐塊的第一位置與第二位置之間旋轉，及其中所述驅動環的旋轉引起所述擴散環的擴散環位置相對於所述擴散間隙的調節。
  4. 如請求項3之擴散器系統，其中所述驅動環的所述第二位置對應於所述擴散環在所述擴散間隙中之完全閉合位置，且所述擴散環被配置成在所述完全閉合位置中防止流體流過所述擴散間隙。
  5. 如請求項1之擴散器系統，其中所述驅動環包括圍繞所述驅動環的所述外圓周表面設置的多個軸承組件，且所述多個軸承組件包含所述至少一軸承組件。
  6. 如請求項5之擴散器系統，其中所述多個軸承組件包括軸向軸承組件和徑向軸承組件。
  7. 如請求項6之擴散器系統，其中所述徑向軸承組件包括與所述驅動環的所述外圓周表面相接觸的滾輪構件，且所述滾輪構件經配置以抵抗所述驅動環的徑向移動。
  8. 如請求項6之擴散器系統，其中所述多個凸輪軌道係多個第一凸輪軌道，所述驅動環包括第二凸輪軌道，所述軸向軸承組件包括在所述第二凸輪軌道內延伸的軸承構件，且所述軸承構件經配置以抵抗所述驅動環的軸向移動。
  9. 如請求項1之擴散器系統，其中所述多個凸輪軌道係多個第一凸輪軌道，所述驅動環包括第二凸輪軌道，所述多個第一凸輪軌道的每個第一凸輪軌道相對於所述驅動環的頂表面和底表面傾斜，且所述第二凸輪軌道實質上平行於所述驅動環的所述頂表面和所述底表面。
  10. 如請求項9之擴散器系統，其中延伸於所述頂表面和所述底表面之間的所述第二凸輪軌道的第二軸向尺寸係在延伸於所述頂表面和所述底表面之間的所述多個第一凸輪軌道的每個第一凸輪軌道的個別第一軸向尺寸內。
  11. 一種壓縮機，其包括： 殼體； 葉輪，其可旋轉地安裝在所述殼體中且經配置以壓縮被所述壓縮機接收的流體；及 擴散器系統，其安裝在所述殼體中且經配置以調變所述流體通過所述壓縮機的流動，其中所述擴散器系統包括： 噴嘴基板，其至少部分地界定擴散間隙； 驅動環，其包括形成於所述驅動環的外圓周表面的多個凸輪軌道； 擴散環，其經由延伸穿過所述噴嘴基板的多個驅動銷而耦接至所述驅動環，其中每個驅動銷的第一端包含定位在所述多個凸輪軌道之個別凸輪軌道內之凸輪從動件，且每個驅動銷的第二端被耦接至所述擴散環；及 至少一軸承組件，其圍繞所述驅動環的所述外圓周表面設置。
  12. 如請求項11之壓縮機，其中所述擴散器系統包括多個支撐塊，所述多個支撐塊從相對於所述擴散間隙之所述噴嘴基板的一側延伸，其中所述驅動環經配置以相對於所述多個支撐塊旋轉，及其中所述多個驅動銷的每個驅動銷延伸進入所述多個支撐塊的個別支撐塊內並且被配置成在所述驅動環旋轉期間相對於所述個別支撐塊而移動。
  13. 如請求項12之壓縮機，其中所述噴嘴基板包括與所述噴嘴基板的所述側相對且鄰近所述擴散間隙的表面，所述表面包括形成於其內且經配置以至少部分地接收所述擴散環的凹槽，及所述多個驅動銷被配置成在所述驅動環旋轉期間調節相對於所述凹槽與相對於所述擴散間隙之所述擴散環的位置。
  14. 如請求項12之壓縮機，其中所述多個支撐塊係多個第一支撐塊，所述擴散器系統包括從相對於所述擴散間隙的所述噴嘴基板之所述側延伸的多個第二支撐塊，且所述多個第二支撐塊的每個第二支撐塊經配置以支撐下列元件： 軸向軸承組件，其圍繞所述驅動環的所述外圓周表面設置且經配置以抵抗所述驅動環的軸向移動；或 徑向軸承組件，其圍繞所述驅動環的所述外圓周表面設置且經配置以抵抗所述驅動環的徑向移動；或 以上兩者。
  15. 如請求項11之壓縮機，其中所述壓縮機係離心壓縮機且所述葉輪係高比轉速葉輪。
  16. 一種可變幾何形狀擴散器系統，其包括： 擴散環，其經配置以延伸進入壓縮機的擴散間隙以調節通過所述壓縮機的流體流動； 多個驅動銷，其被固定在所述擴散環； 驅動環，其包括形成於所述驅動環之外圓周表面中的多個凸輪軌道；及 多個軸承組件，其圍繞所述驅動環的所述外圓周表面設置， 其中所述多個驅動銷的每個驅動銷被配置成與所述多個凸輪軌道的個別凸輪軌道接合，每個驅動銷被配置成在所述驅動環旋轉期間在所述多個凸輪軌道的個別凸輪軌道內移動，且所述多個驅動銷被配置成在所述驅動環旋轉期間調節相對於所述擴散間隙之所述擴散環的位置。
  17. 如請求項16之可變幾何形狀擴散器系統，其中所述多個軸承組件包括軸向軸承組件及徑向軸承組件。
  18. 如請求項17之可變幾何形狀擴散器系統，其包括包含支撐塊之噴嘴基板，其中所述噴嘴基板被配置成至少部分界定所述擴散間隙，且所述軸向軸承組件及所述徑向軸承組件被固定在所述支撐塊。
  19. 如請求項18之可變幾何形狀擴散器系統，其中所述噴嘴基板包括多個第二支撐塊，所述多個驅動銷的每個驅動銷延伸進入所述多個第二支撐塊的個別第二支撐塊並且穿過所述噴嘴基板以耦接至所述擴散環，且所述多個驅動銷的每個驅動銷被配置成在所述驅動環旋轉期間在所述個別第二支撐塊內移動。
  20. 如請求項18之可變幾何形狀擴散器系統，其中所述多個凸輪軌道係多個第一凸輪軌道，該驅動環包括形成在所述外圓周表面中的第二凸輪軌道，所述軸向軸承組件包括經配置以接合所述第二凸輪軌道的軸向軸承，且所述多個第一凸輪軌道的每個第一凸輪軌道係相對於所述第二凸輪軌道傾斜。
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