WO2015135282A1 - 离心式压缩机及具有其的离心机组 - Google Patents

Abstract

一种离心式压缩机，包括依次连通的多级压缩单元，每级压缩单元均包括扩压腔（1）和扩压调节装置，扩压调节装置包括用于改变与其对应设置的扩压腔（1）的径向的流通面积的活动件（21），活动件（21）沿离心式压缩机的轴向可移动地设置。一种具有上述离心式压缩机的离心机组。该离心式压缩机的每级压缩单元的活动件改变了本级压缩单元的扩压腔的径向流通面积，有效的降低了出现喘振的几率。

Description

离心式压缩机及具有其的离心机组 技术领域 本发明涉及制冷设备领域， 更具体地， 涉及一种离心式压缩机及具有其的离心机 组。 背景技术 对于离心机组来说， 当运行负荷降低时， 离心式压缩机的进口导叶逐渐封闭， 吸 气量降低， 假如扩压腔的通道面积不变， 则气体的流速降低， 当气体的流速无法克服 扩压腔的阻力损失时， 气流会出现停滞， 由于气体动能的下降， 转化的压力能也降低， 当气体压力小于排气压力时， 气流发生倒流， 喘振发生。 对于单级离心式压缩机， 为 防止离心式压缩机出现喘振， 往往是通过一扩压腔调节装置与调节机构联动， 作用于 叶轮出口处， 当运行负荷降低时可以通过减小扩压腔的通道面积来提高气体流速， 进 而有效防止离心式压缩机出现喘振； 而对于多级离心式压缩机， 为提高能效， 一般在 各级之间存在一个经济器， 因此存在补气口，如果还使用如单个可动扩压腔调节装置， 当离心式压缩机发生喘振时， 因为只有单级叶轮出口扩压腔具有调节功能， 其他级并 无此功能， 喘振现象也就只能在具备调节功能的一级处得到改善， 其他各级仍无法得 到解决， 而对于多级离心式压缩机， 其任何一级发生喘振， 都会影响到整台机器的正 常工作， 带给离心式压缩机严重的破坏， 导致离心式压缩机的性能明显恶化， 噪声加 大， 大大加剧整个机组的振动， 严重影响机组运行的可靠性。 发明内容 本发明旨在提供一种离心式压缩机及具有其的离心机组， 以降低离心式压缩机的 多级压缩单元中任一级出现喘振的几率。 为了实现上述目的， 本发明提供了一种离心式压缩机， 离心式压缩机包括依次连 通的多级压缩单元， 每级压缩单元均包括： 扩压腔； 扩压腔调节装置， 扩压腔调节装 置包括用于改变与其对应设置的扩压腔的流通面积的活动件， 活动件沿离心式压缩机 的轴向可移动地设置。 进一步地， 每级扩压腔调节装置还包括： 传动杆， 传动杆与活动件驱动连接； 导 向结构， 导向结构与扩压腔的腔壁固定连接， 传动杆相对于导向结构沿离心式压缩机 的轴向可移动地设置。 进一步地， 每级扩压腔调节装置还包括用于将自身的活动件移动至使对应的扩压 腔的流通面积处于最大状态的复位机构。 进一步地， 扩压腔由第一腔壁和与第一腔壁间隔设置的第二腔壁围成， 导向结构 包括套设在传动杆外周的衬套， 衬套固定于开设在第一腔壁上的容纳孔内。 进一步地， 复位机构包括： 挡板， 挡板连接在传动杆的端部； 弹簧， 弹簧套设在 衬套的外周， 第一腔壁上的容纳孔包括与衬套相适配的第一段和与弹簧相适配的第二 段， 弹簧位于连接第一段和第二段的台阶面和挡板之间。 进一步地， 活动件包括以离心式压缩机的轴线为中心的圆环， 第一腔壁上开设有 与圆环相适配的凹槽， 容纳孔具有设置在凹槽的底部的供传动杆穿过的开口。 进一步地， 衬套的内周面上开设有容纳槽， 导向结构还包括设置在容纳槽内的支 撑带， 支撑带与传动杆滑动配合。 进一步地， 导向结构包括与传动杆同轴地设置的至少一个导向环。 进一步地， 复位机构包括： 挡板， 挡板连接于传动杆的端部； 弹簧， 弹簧套设在 传动杆外， 弹簧设置于挡板和与该挡板相邻的导向环之间。 进一步地， 扩压腔由第一腔壁和与第一腔壁间隔设置的第二腔壁围成， 第一腔壁 上开设有容纳孔， 至少一个导向环的外周面与容纳孔的内周面连接。 进一步地， 活动件为圆环状， 第一腔壁上开设有与活动件相适配的凹槽， 容纳孔 具有设置在凹槽的底部的开口。 进一步地， 离心式压缩机还包括： 进气口； 多个进口导叶， 进口导叶设置在进气 口处； 驱动装置， 驱动装置与多个进口导叶驱动连接； 多个传动轴， 多个传动轴分别 与驱动装置驱动连接， 且多个传动轴与多个进口导叶一一对应地驱动连接， 最靠近进 气口的压缩单元的传动杆与传动轴传动连接， 其余各级压缩单元的传动杆分别与其上 一级压缩单元的活动件传动连接。 进一步地， 离心式压缩机还包括至少一个驱动轮， 每个驱动轮套设在一个传动轴 且与一个传动杆对应地设置。 进一步地， 驱动轮为凸轮或偏心轴承， 与驱动轮对应的传动杆的第一端与驱动轮 的外周面抵接， 与驱动轮对应的传动杆的第二端与活动件连接。 根据本发明的另一方面， 还提供给了一种离心机组， 该离心机组包括上述的离心 式压缩机。 应用本发明的技术方案， 离心式压缩机包括依次连通的多级压缩单元， 每级压缩 单元均包括扩压腔和扩压腔调节装置， 扩压腔调节装置包括用于改变与其对应设置的 扩压腔的流通面积的活动件， 活动件沿离心式压缩机的轴向可移动地设置。 应用本发 明的技术方案， 每级压缩单元都包括沿离心式压缩机的轴向可移动地设置的活动件， 每级压缩单元的活动件改变了本级压缩单元的扩压腔的流通面积， 有效地降低了出现 喘振的几率。 附图说明 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中： 图 1示出了本发明实施例的离心式压缩机的结构示意图； 图 2示出了图 1中 A处的放大的结构示意图； 图 3示出了图 1中 B处的放大的结构示意图。 附图标记： 1、 扩压腔； 21、 活动件； 22、 传动杆； 23、 衬套； 24、 导向环； 25、 复位机构； 26、 支撑带； 251、 挡板； 252、 弹簧； 3、 进口导叶； 4、 传动轴； 5、 驱动 轮。 具体实施方式 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 如图 1所示， 本发明实施例的离心式压缩机， 包括依次连通的多级压缩单元， 每 级压缩单元均包括扩压腔 1和扩压腔调节装置。 扩压腔调节装置包括用于改变与其对 应设置的扩压腔 1的流通面积的活动件 21， 活动件 21沿离心式压缩机的轴向可移动 地设置。 活动件 21沿离心式压缩机的轴向移动的过程， 改变扩压腔 1的流通面积。当运行 负荷降低时可以通过减小扩压腔 1的流通面积来提高气体流速， 进而有效防止压缩机 出现喘振。 每级扩压腔调节装置还包括传动杆 22和导向结构。传动杆 22与活动件 21驱动连 接。 本实施例中， 活动件 21与传动杆 22的一端固定连接。 传动杆 22驱动活动件 21 沿离心式压缩机的轴向移动。 导向结构与扩压腔 1的腔壁固定连接，传动杆 22相对于导向结构沿离心式压缩机 的轴向可移动地设置。 导向结构用于保证传动杆 22相对于扩压腔 1沿离心式压缩机的轴向移动。进一步 地，导向结构减小了传动杆 22移动过程中的摩擦力，提高了扩压腔调节装置的实用性， 延长了扩压腔调节装置使用寿命。更近一步地，有效地提高了扩压腔调节装置的精度。 每级扩压腔调节装置还包括用于将自身的活动件 21移动至使对应的扩压腔 1的流 通面积处于最大状态的复位机构 25。 复位机构 25提供活动件 21向使对应的扩压腔 1的流通面积处于最大状态位置移 动的力 Fl。 在当运行负荷降低时， 传动杆 22向活动件 21施加使其向缩小扩压腔的流 通面积的方向移动的力 F2。 若 F2大于 Fl， 活动件 21 向缩小扩压腔的流通面积的方 向移动。 如图 2所示， 本实施例中， 扩压腔 1包括第一腔壁和与第一腔壁间隔设置的第二 腔壁， 导向结构包括套设在传动杆 22外周的衬套 23， 衬套 23固定于开设在第一腔壁 的容纳孔内。 复位机构 25包括挡板 251和弹簧 252。 挡板 251与传动杆 22连接并沿传动杆 22 的径向向远离传动杆 22的方向延伸。 挡板 251连接在传动杆 22的端部。 弹簧 252套设在衬套 23的外周， 第一腔壁上的容纳孔包括与衬套 23相适配的第 一段和与弹簧 252相适配的第二段， 弹簧 252位于连接第一段和第二段的台阶面和挡 板 251之间。 衬套 23的内周面上开设有容纳槽， 导向结构还包括设置在容纳槽内的支撑带 26， 支撑带 26与传动杆 22滑动配合。 容纳槽为开设置在衬套 23的内周面上的与传动杆 22同轴的环形槽。 设置在容纳 槽内的支撑带 26为与容纳槽相适配的环形。支撑带 26的内表面高出衬套 23的内表面。 因此， 在传动杆 22沿轴向移动的过程中仅与支撑带的内表面接触。 支撑带 26的内表 面为光滑表面， 有效地减小了传动杆 22移动过程中的摩擦力。 在当运行负荷增大时，弹簧 252驱动活动件 21向增大扩压腔的流通面积的方向移 动。 从而， 提高了离心式压缩机的工作效率。 活动件 21包括以离心式压缩机的轴线为中心的圆环，第一腔壁上开设有与圆环相 适配的凹槽， 容纳孔具有设置在凹槽的底部的供传动杆 22穿过的开口。 当活动件 21完全位于凹槽内时， 扩压腔 1的流通面积处于最大状态。 传动杆 22 驱动活动件 21 沿离心式压缩机的轴向向第二腔壁移动的过程中， 逐渐缩小扩压腔 1 的流通面积。 还可以优选地， 如图 3所示， 导向结构包括与传动杆 22同轴地设置的至少一个导 向环 24。 复位机构 25包括挡板 251和弹簧 252。 挡板 251连接于传动杆 22的端部。 弹簧 252套设在传动杆 22夕卜，弹簧 252设置于挡板 251和与该挡板 251相邻的导向环 24之间。 扩压腔 1由第一腔壁和与第一腔壁间隔设置的第二腔壁围成， 第一腔壁上开设有 容纳孔， 至少一个导向环 24的外周面与容纳孔的内周面连接。 本实施例中， 复位机构包括一个导向环 24。 该导向环设置在容纳孔的靠近第二腔 壁的一端。 弹簧 252套设在传动杆 22上并位于导向环 24与挡板 251之间。 导向环 24减小了传动杆移动过程中的摩擦力。 为传动杆 22的移动提供了路径。 保证了活动件 21移动的精度。 活动件 21为圆环状， 第一腔壁上开设有与活动件 21相适配的凹槽， 容纳孔具有 设置在凹槽的底部的开口。 当活动件 21完全位于凹槽内时， 扩压腔 1的流通面积处于最大状态。 传动杆 22 驱动活动件 21 沿离心式压缩机的轴向向第二腔壁移动的过程中， 逐渐缩小扩压腔 1 的流通面积。 当运行负荷增大时，弹簧 252驱动活动件 21向增大扩压腔的流通面积的方向移动。 从而， 提高了离心式压缩机的工作效率。 当运行负荷降低时， 传动杆 22驱动活动件 21向减小扩压腔的流通面积的方向移 动， 从而通过减小扩压腔 1的流通面积来提高气体流速， 进而有效防止离心式压缩机 出现喘振。 离心式压缩机还包括驱动装置、 进气口、 多个进口导叶 3和多个传动轴。 进口导 叶 3设置在进气口处。 驱动装置与多个进口导叶 3驱动连接。 多个传动轴 4分别与驱动装置驱动连接， 且多个传动轴 4与多个进口导叶 3—一 对应地驱动连接，最靠近进气口的压缩单元的传动杆 22与传动轴 4传动连接，其余各 级压缩单元的传动杆 22分别与其上一级压缩单元的活动件 21传动连接。 多个进口导叶 3相对于进气口绕传动轴 4的轴向随传动轴的转动而转动。 多个进 口导叶 3转动的过程， 改变了离心式压缩机的进气口的进气量， 从而改变了离心式压 缩机的运行负荷。 离心式压缩机还包括至少一个驱动轮 5， 每个驱动轮 5套设在一个传动轴 4上且 与一个传动杆 22对应地设置。 驱动轮 5为凸轮或偏心轴承， 与驱动轮 5对应的传动杆 22的第一端与驱动轮 5 的外周面抵接， 与驱动轮 5对应的传动杆 22的第二端与活动件 21连接。 进口导叶 3向缩小离心式压缩机的进气量的方向转动的过程中， 驱动轮转动且驱 动轮与传动杆 22抵接的点与传动轴 4的轴心的距离逐渐增大， 驱动轮通过传动杆 22 驱动活动件 21向缩小扩压腔 1的流通面积的方向移动。 进口导叶 3向增大离心式压缩机的进气量的方向转动的过程中， 驱动轮转动且驱 动轮与传动杆 22抵接的点与传动轴 4的轴心的距离逐渐缩小， 传动杆 22在弹簧 252 驱动下带动活动件 21向增大扩压腔 1的径向流通面积的方向移动。 根据本发明的另一方面， 本实施例还提供了一种离心机组， 该离心机组上述的离 心式压缩机。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的 任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求 书

1. 一种离心式压缩机， 其特征在于， 所述离心式压缩机包括依次连通的多级压缩 单元， 每级所述压缩单元均包括：

扩压腔 （1); 扩压腔调节装置， 所述扩压腔调节装置包括用于改变与其对应设置的所述 扩压腔 （1) 的流通面积的活动件 （21)， 所述活动件 （21) 沿所述离心式压缩 机的轴向可移动地设置。

2. 根据权利要求 1所述的离心式压缩机， 其特征在于， 每级所述扩压腔调节装置 还包括：

传动杆 （22)， 所述传动杆 （22) 与所述活动件 （21) 驱动连接； 导向结构， 所述导向结构与所述扩压腔（1)的腔壁固定连接， 所述传动杆 (22) 相对于所述导向结构沿所述离心式压缩机的轴向可移动地设置。

3. 根据权利要求 2所述的离心式压缩机， 其特征在于， 每级所述扩压腔调节装置 还包括用于将自身的所述活动件（21)移动至使对应的所述扩压腔（1)的流通 面积处于最大状态的复位机构 （25)。

4. 根据权利要求 3所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述扩压腔（1) 由第一腔 壁和与所述第一腔壁间隔设置的第二腔壁围成， 所述导向结构包括套设在所述 传动杆（22)外周的衬套（23)， 所述衬套（23) 固定于开设在所述第一腔壁上 的容纳孔内。

5. 根据权利要求 4所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述复位机构（25)包括:

挡板 （251)， 所述挡板 （251) 连接在所述传动杆 （22) 的端部； 弹簧 （252)， 所述弹簧 （252)套设在所述衬套 （23) 的外周， 所述第一腔 壁上的所述容纳孔包括与所述衬套 （23) 相适配的第一段和与所述弹簧 （252) 相适配的第二段， 所述弹簧（252)位于连接所述第一段和所述第二段的台阶面 和所述挡板 （251) 之间。

6. 根据权利要求 5所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述活动件 （21) 包括以 所述离心式压缩机的轴线为中心的圆环， 所述第一腔壁上开设有与所述圆环相 适配的凹槽， 所述容纳孔具有设置在所述凹槽的底部的供所述传动杆 （22) 穿 过的开口。 根据权利要求 4所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述衬套 （23 ) 的内周面 上开设有容纳槽， 所述导向结构还包括设置在所述容纳槽内的支撑带（26)， 所 述支撑带 （26) 与所述传动杆 （22) 滑动配合。

8. 根据权利要求 3所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述导向结构包括与所述 传动杆 （22) 同轴地设置的至少一个导向环 （24)。

9. 根据权利要求 8所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述复位机构（25 )包括:

挡板 （251 )， 所述挡板 （251 ) 连接于所述传动杆 （22) 的端部； 弹簧（252)， 所述弹簧（252)套设在所述传动杆（22)夕卜， 所述弹簧（252) 设置于所述挡板 （251 ) 和与该挡板 （251 ) 相邻的所述导向环 （24) 之间。

10. 根据权利要求 9所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述扩压腔（1 ) 由第一腔 壁和与所述第一腔壁间隔设置的第二腔壁围成，所述第一腔壁上开设有容纳孔， 所述至少一个导向环 （24) 的外周面与所述容纳孔的内周面连接。

11. 根据权利要求 10所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述活动件（21 )为圆环 状， 所述第一腔壁上开设有与所述活动件 （21 ) 相适配的凹槽， 所述容纳孔具 有设置在所述凹槽的底部的开口。

12. 根据权利要求 2至 11中任一项所述的离心式压缩机，其特征在于，所述离心式 压缩机还包括： 进气口；

多个进口导叶 （3 )， 所述进口导叶 （3 ) 设置在所述进气口处； 驱动装置， 所述驱动装置与所述多个进口导叶 （3 ) 驱动连接； 多个传动轴 （4)， 所述多个传动轴（4)分别与所述驱动装置驱动连接， 且 所述多个传动轴 （4) 与所述多个进口导叶 （3 ) —一对应地驱动连接， 最靠近 所述进气口的所述压缩单元的所述传动杆 （22) 与所述传动轴 （4) 传动连接， 其余各级压缩单元的所述传动杆 （22) 分别与其上一级所述压缩单元的所述活 动件 （21 ) 传动连接。

13. 根据权利要求 12所述的离心式压缩机，其特征在于，所述离心式压缩机还包括 至少一个驱动轮 （5)， 每个所述驱动轮 （5) 套设在一个所述传动轴 （4) 上且 与一个所述传动杆 （22) 对应地设置。

14. 根据权利要求 13所述的离心式压缩机， 其特征在于， 所述驱动轮 （5) 为凸轮 或偏心轴承， 与所述驱动轮（5)对应的所述传动杆（22) 的第一端与所述驱动 轮 （5) 的外周面抵接， 与所述驱动轮 （5) 对应的所述传动杆 （22) 的第二端 与所述活动件 （21) 连接。

15. 一种离心机组，其特征在于，所述离心机组包括权利要求 1至 14任一项所述的 离心式压缩机。