叶轮和离心压缩机

技术领域

本发明涉及离心压缩设备技术领域，特别是涉及叶轮和离心压缩机。

背景技术

在空调系统中主要利用制冷剂作为媒介进行冷热交换，达到制冷或制热的目的。压缩机则主要用于对制冷剂做功，使得制冷剂在空调系统中能够进行不断循环换热。随着社会发展，人们对环境问题越来越重视，为了降低制冷剂对环境的破坏，GWP值(GlobalWarming Potential，全球变暖潜能值)和ODP值(ozone depression potential，消耗臭氧潜能值)较低的制冷剂逐渐得到研发。但是GPW值和ODP值较低的制冷剂存在单位容积制冷量偏低的问题，这种类型的制冷剂在使用过程中，为了达到同样的制冷能力一般需要将压缩机叶轮设计为尺寸较大和转速较高的形式。但是如此将导致压缩机尺寸较大，制造成本较高。基于此，对于应用于GPW值和ODP值较低的制冷剂的压缩机而言，如何在控制尺寸的情况下保障压缩机能效尤为重要。

发明内容

本发明针对应用于单位容积制冷量较低的制冷剂时，叶轮尺寸较小的压缩机能效较低的问题，提出了一种叶轮和离心压缩机，可以达到在保障能效的情况下有效控制尺寸大小的技术效果。

一种叶轮，包括轮毂和多个叶片，所述叶片设于所述轮毂的外周面，多个叶片在所述轮毂的周向上间隔分布，相邻叶片与轮毂之间围设形成压缩通道，在气流流通方向上所述压缩通道的体积逐渐减小，所述压缩通道包括相互连通的吸入压缩段和中间压缩段，所述吸入压缩段由所述叶片的前缘与所述轮毂围设形成，在气流流通方向上所述吸入压缩段的体积变化率大于所述中间压缩段的体积变化率。

上述方案提供了一种叶轮，从所述叶轮外吸入所述压缩通道中的流体能够在所述吸入压缩段中进行初步压缩，然后再进入所述中间压缩段内进行进一步压缩。在叶轮同等尺寸的情况下，相对于将压缩通道设置为整段按照所述中间压缩段的体积变化率设置的情况而言，本案中将所述吸入压缩段的体积变化率设置为较大的形式，能够使得外部流体刚进入所述压缩通道时的体积压缩量较小，避免出现突变的情况。从而减小流体在进入所述压缩通道时的流动损失，保障压缩能效，在同等制冷能力需求的情况下可以将所述叶轮尺寸控制在较小范围。

在其中一个实施例中，所述叶片的吸力面上用于围设形成所述中间压缩段的部分为主吸力面，所述叶片的吸力面上用于围设形成所述吸入压缩段的部分为第一斜面，所述第一斜面相对于此叶片的主吸力面向靠近本叶片的压力面的方向倾斜，在所述叶片的前缘形成第一切口。

在其中一个实施例中，所述第一切口在所述叶片厚度方向上的切口深度h1为此叶片靠近前缘部分厚度H1的20％-35％。

在其中一个实施例中，所述第一切口在所述气流流通方向上的切口长度L1为所述叶轮入口直径D1的4％-10％。

在其中一个实施例中，所述叶片前缘的压力面设有第一附加切口，所述第一附加切口在所述叶片厚度方向上的切口深度为第一附加深度，所述第一切口在所述叶片厚度方向上的切口深度为第一深度，所述第一深度与所述第一附加深度之和为此叶片上靠近前缘部分厚度H1的20％-35％；

和/或所述第一附加切口在所述气流流通方向上的切口长度为所述叶轮入口直径D1的4％-10％。

在其中一个实施例中，所述轮毂上靠近所述叶片前缘的一端为入口端，所述入口端的外周面与端面连接转角处设有切割倒角。

在其中一个实施例中，所述叶轮还包括轮盖，所述轮盖套在所述轮毂外，所述叶片位于所述轮盖与所述轮毂之间，相邻叶片与所述轮毂和轮盖围设形成所述压缩通道，所述轮盖内周面上靠近所述叶片前缘的部分与所述轮盖端面连接的转角处设有切割倒角。

在其中一个实施例中，所述轮盖出口端的内周面与端面的连接转角处设有切割倒角；

和/或所述轮毂出口端的外周面与端面的连接转角处设有切割倒角。

在其中一个实施例中，所述叶片尾缘的吸力面设有第二切口，在所述吸力面的尾缘形成第二斜面，所述第二斜面与相对的压力面和轮毂的外周面三者围成排出压缩段，所述排出压缩段与所述中间压缩段连通。

在其中一个实施例中，所述第二切口在所述叶片厚度方向上的切口深度h2为此叶片上靠近尾缘部分厚度H2的40％-50％。

在其中一个实施例中，所述第二切口在所述气流流通方向上的切口长度L2为所述叶轮出口直径D2的4％-10％。

在其中一个实施例中，所述叶片尾缘的压力面设有第二附加切口。

一种离心压缩机，包括上述任一项所述的叶轮。

上述方案提供了一种离心压缩机，通过采用上述任一实施例中所述的叶轮，从而使其能够在保障能效的情况下有效控制尺寸大小。

附图说明

构成本申请的一部分的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。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例所述叶轮的主视图；

图2为图1所示叶轮的剖视图；

图3为隐藏轮盖后所述叶轮的主视图；

图4为本实施例所述叶片的结构示意图；

图5为本实施例所述叶片吸力面尾缘处的切割示意图；

图6为另一实施例中所述叶轮的剖视图；

图7为图6中A处的局部放大图；

图8为图6中B处的局部放大图。

附图标记说明：

10、叶轮；11、轮毂；12、轮盖；13、叶片；131、前缘；132、尾缘；133、吸力面；1331、第一斜面；1332、主吸力面；1333、第二斜面；134、压力面；14、压缩通道；20、切割倒角。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图3所示，在一个实施例中，提供了一种叶轮10，包括轮毂11和多个叶片13，所述叶片13设于所述轮毂11的外周面，多个叶片13在所述轮毂11的周向上间隔分布。如图3所示，相邻叶片13与轮毂11之间围设形成压缩通道14。在气流流通方向上所述压缩通道14的体积逐渐减小。叶轮10在转动过程中，压缩通道14中流体在离心力作用下向叶轮10出口移动并排出叶轮10外，在叶轮10入口处形成负压，外界流体在负压作用下被吸入叶轮10中。

进一步地，如图3和图4所示，所述压缩通道14包括相互连通的吸入压缩段和中间压缩段。所述吸入压缩段由所述叶片13的前缘131与所述轮毂11围设形成。所述叶片13的前缘131是指所述叶片13上靠近叶轮10入口的部分。在气流流通方向上所述吸入压缩段的体积变化率大于所述中间压缩段的体积变化率。所述体积变化率是指在所述气流流通方向上，移动单位距离时所述压缩通道14的体积变化大小。

上述方案提供的一种叶轮10，从所述叶轮10外吸入所述压缩通道14中的流体能够在所述吸入压缩段中进行初步压缩，然后再进入所述中间压缩段内进行进一步压缩。在叶轮10同等尺寸的情况下，相对于将压缩通道14设置为整段按照所述中间压缩段的体积变化率设置的情况而言，本案中将所述吸入压缩段的体积变化率设置为较大的形式，能够使得外部流体刚进入所述压缩通道14时的体积压缩变化量较小，避免出现压缩突变的情况。换言之，相比于传统叶片的吸力面和压力面设计为平滑弧面的叶轮而言，本案中所述吸入压缩段的体积比传统叶轮中叶片前缘与轮毂和轮盖所围空间的体积大，从而能够有效缓解流体被吸入压缩通道14时体积突变的情况。从而减小流体在进入所述压缩通道14时的流动损失，保障压缩能效，在同等制冷能力需求的情况下可以将所述叶轮10尺寸控制在较小范围。

具体地，为使得所述吸入压缩段的体积较大。如图1至图5所示，可以在传统叶片的基础上，在叶片13前缘131的吸力面133或压力面134设置切口，形成斜面，从而使得叶片13的前缘131与轮毂11和轮盖12能够围设形成体积较大的所述吸入压缩段。或者，如图6和图7所示，在所述轮毂11的外周面上靠近所述前缘131的部分与端面连接的转角处设置切割倒角20。

例如，在一个实施例中，如图3所示，所述叶片13的吸力面133上用于围设形成所述中间压缩段的部分为主吸力面1332，所述叶片13的吸力面133上用于围设形成所述吸入压缩段的部分为第一斜面1331。如图3和图4所示，所述第一斜面1331相对于此叶片13的主吸力面1332向靠近本叶片13的压力面134的方向倾斜，从而得到体积较大的所述吸入压缩段。

所述第一斜面1331相对于所述主吸力面1332的倾斜，体现在视觉上时，如图4所示，在所述叶片13的前缘131的吸力面133形成第一切口。可以理解为相对于传统叶片而言，本案中所述叶轮10的叶片13类似在传统叶片上切割形成所述第一切口。从而增大所述压缩通道14的流通面积，减轻所述压缩通道14入口处流速不均现象，减轻流体进入压缩通道14时体积突变的情况。

进一步具体地，考虑到所述叶片13的强度问题，在一个实施例中，如图5所示，所述第一切口在所述叶片13厚度方向上的切口深度h1为此叶片13靠近前缘131部分厚度H1的20％-35％。从而在保障能效控制尺寸的情况下不会影响所述叶片13的强度。

同理，进一步地，在一个实施例中，如图2和图5所示，所述第一切口在所述气流流通方向上的切口长度L1为所述叶轮10入口直径D1的4％-10％。

进一步地，在另一个实施例中，所述叶片13前缘131的压力面134设有第一附加切口，在所述压力面134的前缘131形成第一附加斜面。所述第一附加切口在所述叶片13厚度方向上的切口深度为第一附加深度。

所述第一附加深度可以为此叶片13上靠近前缘131部分厚度H1的20％-35％。第一附加切口在所述气流流通方向上的切口长度为所述叶轮10入口直径D1的4％-10％。

换言之，所述吸入压缩段体积较大的结果可以是因为设置所述第一附加切口而获得。可选地，也可以是在所述叶片13前缘131的压力面134和吸力面133均设置切口，从而最终得到吸入压缩段体积较大的结果。但是考虑到叶片13入口安装角的问题，为了避免改变安装角带来冲击损失，优选只切割所述吸力面133。

进一步地，在一个实施例中，在所述叶片13前缘131的压力面134和吸力面133均设置切口，所述第一切口在所述叶片13厚度方向上的切口深度为第一深度，所述第一深度与所述第一附加深度之和为此叶片13上靠近前缘131部分厚度H1的20％-35％。同时切割所述压力面134和所述吸力面133时，为了考虑叶片13强度问题，优选将所述第一深度和所述第一附加深度之和控制在以上范围内。

进一步地，同理，所述第一附加切口在所述气流流通方向上的切口长度为所述叶轮10入口直径D1的4％-10％。

进一步地，在另一个实施例中，如图6和图7所示，所述轮毂11上靠近所述叶片13前缘131的一端为入口端，所述入口端的外周面与端面连接转角处设有切割倒角20。具体地，所述切割倒角20的厚度可以为1-3mm，切割长度可以为5-20mm。这里所述切割倒角20的厚度是指在所述入口端径向上切割的深度，所述切割长度是指切割倒角20在所述入口端轴向上的长度。

进一步地，在一个实施例中，如图6所示，所述叶轮10还包括轮盖12，所述轮盖12套在所述轮毂11外，所述叶片13位于所述轮盖12与所述轮毂11之间，相邻叶片13与所述轮毂11和轮盖12围设形成所述压缩通道14。如图7所示，所述轮盖12内周面上靠近所述叶片13前缘131的部分与所述轮盖12端面连接的转角处设有切割倒角20。进一步使得进入所述叶轮10的流体的压缩量能够缓慢逐渐增加，而不是突然压缩。

进一步地，在一个实施例中，所述压缩通道14还包括排出压缩段。在所述气流流通方向上所述吸入压缩段、中间压缩段和排出压缩段依次连通。所述叶片13前缘131部分与轮毂11和轮盖12所围空间为所述吸入压缩段。换言之，如图3和图4所示，当所述叶片13前缘131设有所述第一斜面1331时，如图3所示，所述第一斜面1331与相对的叶片13以及轮毂11和轮盖12所围空间为所述吸入压缩段。所述排出压缩段为所述叶片13尾缘132部分与轮毂11和轮盖12所围空间。如图3所示，所述叶片13尾缘132的吸力面133设有第二切口，在所述吸力面133的尾缘132形成第二斜面1333，所述第二斜面1333与相对的叶片13以及轮毂11和轮盖12所围空间为所述排出压缩段。所述中间压缩段即所述压缩通道14中位于所述吸入压缩段与所述排出压缩段之间的部分。具体地，如图3所示，所述排出压缩段为所述主吸力面1332与相对的叶片13以及轮毂11和轮盖12所围空间。

进一步地，在一个实施例中，如图6和图8所示，所述轮盖12出口端的内周面与端面的连接转角处设有切割倒角20。和/或所述轮毂11出口端的外周面与端面的连接转角处设有切割倒角20。

从而使得所述压缩通道14中的流体在排出所述叶轮10前，会在所述排出压缩段先进行初步扩压，再排出所述叶轮10，改善所述叶轮10出口流体速度不均的情况，同时也能够减轻速度滑移，增加叶轮10效率。

同理，在另一个实施例中，如图3至图5所示，所述叶片13尾缘132的吸力面133设有第二切口。在所述吸力面133的尾缘132形成第二斜面1333。如图3所示，所述第二斜面1333与相对的压力面134和轮毂11的外周面三者围成排出压缩段，使得流体能够在所述排出压缩段进行初步扩压。

具体地，在一个实施例中，考虑到所述叶片13强度问题，如图5所示，所述第二切口在所述叶片13厚度方向上的切口深度h2为此叶片13上靠近尾缘132部分厚度H2的40％-50％。

优选地，所述第二切口在所述叶片13厚度方向上的切口深度h2为此叶片13上靠近尾缘132部分厚度H2的50％。

本文中所述叶片13上靠近前缘131部分的厚度H1是指在不切割的情况下叶片13前缘131部分的厚度，同理本文中所述叶片13上靠近尾缘132部分的厚度H2是指在不切割的情况下叶片13尾缘132部分的厚度。

进一步同理，在一个实施例中，如图5所示，所述第二切口在所述气流流通方向上的切口长度L2为所述叶轮10出口直径D2的4％-10％。既为流体提供了足够的扩压长度，也兼顾了叶片13的强度。

进一步地，在一个实施例中，所述叶片13尾缘132的压力面134设有第二附加切口。

所述第二附加切口的设置，在所述压力面134的尾缘132形成第二附加斜面，所述第二附加切口在所述叶片13厚度方向上的切口深度为第二附加深度，所述第二切口在所述叶片13厚度方向上的切口深度为第二深度，所述第二深度与所述第二附加深度之和为此叶片13上靠近尾缘132部分厚度H2的40％-50％；

和/或所述第二附加切口在所述气流流通方向上的切口长度为所述叶轮10出口直径D2的4％-10％。

进一步地，在又一实施例中，提供了一种离心压缩机，包括上述任一项所述的叶轮10。

上述方案提供了一种离心压缩机，通过采用上述任一实施例中所述的叶轮10，从而使其能够在保障能效的情况下有效控制尺寸大小。在制冷能力相同的情况下，采用本申请中所述叶轮10的离心压缩机的尺寸较小。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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