具有延伸的范围和稳定性的压缩机

技术领域

本公开的实施例大体上涉及一种制冷系统，并且更特别地，涉及一种用于延伸离心压缩机的范围的带有端口的护罩。

背景技术

旋转机械一般用于制冷和涡轮应用中。旋转机械的示例包括具有固定到旋转轴的叶轮的离心压缩机。叶轮的旋转提高了跨过叶轮移动的流体或气体的压力和/或速度。叶轮典型地由大体上圆锥形或钟形的护罩包围，这帮助导引从叶轮的前部区段到后部区段的流。可通过穿过叶轮护罩形成的一个或多个端口实现在叶轮性能中的某些益处，以取决于叶轮的操作条件在两个方向中的一个上允许流体流。在流出条件下从叶轮引出的流可从压缩机排出，提供到系统的另一个构件，或者可能由叶轮通过用于再吸入的再循环流动通路再引导回到叶轮的入口。

常规地，在构件的布置上的限制要求排放出口紧密保持在叶轮导流器的上游附近。排放出口的这种定位影响了叶轮入口流的轮廓，在压缩机的设计中必须将其考虑。对于宽流动能力的压缩系统（例如，诸如在制冷机应用中使用的那些），可能难以在压缩机的全流动范围下保持期望的性能。

发明内容

根据实施例，一种用于压缩机中的带有端口的护罩包括具有第一端部和第二相对端部的本体。本体围绕轴向通道同心地布置并且包括邻近第一端部形成的用于接收流体流的入口和邻近第二端部形成的用于排出流体流的出口端口。螺旋形蜗壳布置在本体的内部内并且流体地联接入口和出口。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，入口的尺寸和轮廓中的至少一者基于压缩机内的压力分布来选择。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，入口包括槽。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，槽围绕轴向通道周向地延伸。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，槽包括从第一端部朝第二端部延伸的倾斜表面。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，倾斜表面围绕轴向通道的圆周随着离第一端部的距离逐渐升高，该距离平行于轴向通道的轴线测量。

根据另一个实施例，一种压缩机包括壳体，该壳体包括形成在壳体的第一端部处的入口开口以及从入口开口延伸以限定通道的内壁。包括至少一个叶轮叶片的叶轮可围绕轴线旋转且邻近通道的端部定位以用于接收穿过其的流体流。带有端口的护罩邻近内壁的至少一部分定位。带有端口的护罩包括内部蜗壳并且包括与至少一个叶轮叶片的前缘流体连通的第一开口。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，带有端口的护罩包括与在压缩机外的构件流体连通的第二开口。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，在流出操作期间，流体通过第一开口提供到带有端口的护罩并且通过第二开口从带有端口的护罩排出。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，在流入操作期间，流体通过第二开口提供到带有端口的护罩并且通过第一开口从带有端口的护罩排出。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，带有端口的护罩与壳体的内壁一体地形成。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，带有端口的护罩联接到壳体的内壁。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，内部蜗壳在形状上为螺旋形的。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，内部蜗壳围绕内壁的外围延伸。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，第一开口的尺寸和轮廓中的至少一者基于压缩机内的压力分布来选择。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，第一开口包括槽。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，槽围绕轴向通道周向地延伸。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，槽包括从第一端部朝第二端部延伸的倾斜表面。

除了如上所描述的一个或多个特征，或作为备选，在进一步的实施例中，倾斜表面围绕轴向通道的圆周随着离第一端部的距离逐渐升高，该距离平行于轴向通道的轴线测量。

附图说明

下列描述不应被认为是以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件编号相似。

图1为已知的离心压缩机的截面视图；

图2A为根据实施例的包括带有端口的护罩的离心压缩机的部分的截面视图；

图2B为根据实施例的包括带有端口的护罩的离心压缩机的部分的透视的局部剖视图；

图2C为根据实施例的包括带有端口的护罩的离心压缩机的部分的另一个透视的局部剖视图；

图3A为根据实施例的带有端口的护罩的透视图；

图3B为根据实施例的带有端口的护罩的另一个透视图；

图3C为根据实施例的带有端口的护罩的截面视图；以及

图4为根据实施例的包括带有端口的护罩的离心压缩机的透视图。

具体实施方式

在本文中通过示例且不限于参考附图的方式展示了公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。

用语“大约”意在包括基于与提交申请时可用的设备的特定量的测量相关联的误差的程度。

本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而不意在限制本公开。如本文使用的单数形式"一个"、"一种"和"该"意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还将进一步理解的是，用语"包括"和/或"包含"在用于此说明书中时表示指出的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并不排除存在或增加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组。

现在参考图1，示出了现有的离心压缩机10的示例。如所示出的那样，离心压缩机10包括主壳体12，其具有将制冷剂引导到旋转叶轮16中的入口14。尽管未示出，在一些实施例中，制冷剂可在到达叶轮16之前通过一系列可调整的入口导叶。叶轮16通过任何适当的手段固定到驱动轴20以使叶轮16沿压缩机10的轴线对准。叶轮16具有形成在其中的多个通道22，它们导致制冷剂流体的输入轴向流转在径向方向上转向并且排出到邻近的扩散器区段30中。扩散器区段30大体上周向地围绕叶轮16布置，并且作用成将压缩的制冷剂流体引导到螺旋形的蜗壳32中，该蜗壳将压缩的流体朝压缩机出口引导，或者备选地取决于压缩机的构造朝压缩机10的第二级（未示出）引导。

现在参考图2到图4，示出了具有根据实施例的带有端口的护罩的离心压缩机的示例。如所示出的那样，主壳体或壳体12包括形成在其第一端部42处的开口40。壳体12另外包括具有第二端部46的壁44，该第二端部大体上邻近叶轮16的上游端部48布置。由壁44的内部限定的轴向通道50将入口开口40流体地联接到叶轮16以将流体（例如，诸如制冷剂）的流引导到叶轮16。入口开口40和轴向通道50一起形成前面所描述的入口14。

间隙52邻近内壁44的至少一部分布置。在示出的非限制性实施例中，间隙52与壁44同心地布置，例如在壁44的外表面和限定扩散器30的外壁的扩散器结构56的表面54之间延伸。结果，间隙52大体上平行于叶轮16的旋转轴线X和轴20布置。另外，间隙52可从叶轮16的上游端部48附近在通道50的轴向长度的全部或部分上延伸。

在示出的非限制性实施例中，护罩60布置成与间隙52流体连通。护罩60可与壳体12一体地形成，并且更具体地，该护罩可与如图3A到图3C中所示的壳体12的壁44一体地形成，或备选地，该护罩可为构造成持久地或可移除地联接到壳体12的单独的构件。用于接收流体流的入口62邻近护罩60的第一下游端部64形成。在示出的实施例中，入口62包括环绕壳体12的内壁44的圆周的槽66。如所示出的那样，槽66由倾斜表面限定，该倾斜表面围绕槽66的圆周长度随着离护罩60的第一端部64的距离逐渐升高。该距离平行于叶轮16的轴线X测量并且从护罩60的第一端部64朝护罩60的第二相对端部68延伸。

出口70邻近护罩60的第二上游端部68形成。在示出的非限制性实施例中，出口70形成为具有绕其外围形成的多条螺纹的圆柱形管道配件，以用于与压缩机10外的另一个构件72连接（见图4）。在实施例中，护罩60的出口70可流体地联接到蒸发器。备选地，出口70可联接到压缩机入口14上游的吸入线（未示出）。蜗壳74被限定在护罩60的中空内部内，在入口62和出口70之间延伸。在实施例中，蜗壳74在形状上可为大体上螺旋形的，使得在流体从入口62穿过蜗壳74行进到出口70时，流体流继续绕轴向通道50的外围循环。

如在图2A中最佳地示出的那样，当安装在压缩机10内时，护罩60的第一下游端部64大体上邻近叶轮16的上游端部48定位。在实施例中，形成在第一端部64中的入口62或槽66与叶轮叶片78的前缘76大体上对准。另外，带有端口的护罩60的出口70可在壳体12的外部处暴露。

如前面所描述的那样，在压缩机10的操作期间，流体（例如，诸如制冷剂）的流被提供到入口开口40，并且通过由内壁44限定的轴向通道50流到叶轮16。带有端口的护罩60可基于压缩机10的期望性能以多种模式操作。在第一操作模式期间，带有端口的护罩60可用于减少提供到叶轮16的流。在这样的流出操作模式中，提供到叶轮16的流的部分从叶轮叶片78的前缘76附近被引到入口开口62中，从而降低了提供到叶轮16的流的总量。提供到带有端口的护罩60的流的部分在蜗壳74内聚集，随后通过出口开口70排出到另一个构件72。在第二操作模式期间，带有端口的护罩60可用于增加提供到叶轮16的流体流。在流入操作模式中，流体流的部分被提供到出口开口70以用于在蜗壳74内聚集。流体从蜗壳74通过入口开口62行进，并且邻近叶轮叶片78的前缘76排出。来自带有端口的护罩60的该流经由壳体12的轴向通道50和入口开口40补充至提供到叶轮16的流。

在本文中示出且描述的包括带有端口的护罩60的压缩机10提供了在叶轮操作范围上的抽吸式护罩排放的益处，同时减轻了由端口的出口产生的入口扭曲。

虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是将由本领域技术人员理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变，并且可用等同物代替其元件。另外，可进行许多修改以使特定情况或材料适于本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，意图使本公开不限于作为用于执行本公开构想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。