包括入口导叶的压缩机

技术领域

本申请涉及压缩机，更特别地涉及包括入口导叶的压缩机。

背景技术

当需要加压流体或气体时，压缩机被用于多种目的。例如，制冷剂回路利用加压制冷剂来实现用于制冷或空气调节的冷却。在制冷剂回路中已经使用了多种压缩机构造。

与一些压缩机相关联的一个挑战是在多种操作条件期间实现最佳效率。例如，压缩机可能不需要在所谓的部分负载条件下以满容量操作。在这样的条件下，避免叶轮中的气动损失将是有用的，因为这样的损失负面地影响压缩机效率和喘振裕度。

发明内容

压缩机的说明性示例实施例包括限定进气通道的入口、在进气通道中的多个侧向入口导叶和在进气通道中的多个中间入口导叶。侧向导叶选择性地取向成改变通过进气通道的第一侧向部分的流体流的量。中间入口导叶选择性地取向成改变通过进气通道的第二中间部分的流体流的量。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，多个侧向入口导叶围绕多个中间入口导叶。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，至少一个控制器配置成控制侧向入口导叶的取向和中间入口导叶的取向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，至少一个控制器选择性地导致侧向入口导叶的取向不同于中间入口导叶的取向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，叶轮在入口导叶的下游。叶轮包括多个叶片，多个叶片各自具有在叶轮的毂和外端部之间的前缘。控制器选择性地控制第一入口导叶和第二入口导叶的相应的取向，以将流体以沿着前缘变化的入射角度朝向前缘引导。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，控制器控制侧向入口导叶的取向，使得流体以第一入射角度与叶片的前缘的侧向部分相遇，并且控制器控制中间入口导叶的取向，使得流体以不同的第二入射角度与叶片的前缘的中间部分相遇。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，控制器确定压缩机的操作条件并基于所确定的操作条件控制入口导叶的取向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，侧向入口导叶和中间入口导叶各自能够围绕横向于通过进气通道的流体流的主方向的相应的导叶轴线旋转，并且每个入口导叶围绕相应的导叶轴线的取向影响在进气通道中的入口导叶下游的流体流的至少一个特性。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，每个入口导叶的取向是能够单独控制的。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，侧向入口导叶和中间入口导叶位于在入口中的公共纵向位置处。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，侧向入口导叶各自能够围绕横向于在进气通道中的流体流的主方向的相应的导叶轴线旋转。中间入口导叶各自能够围绕横向于流体流的主方向的相应的导叶轴线旋转，并且侧向入口导叶中的至少一些的轴线与中间入口导叶中的至少一些的轴线共线。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，压缩机包括至少一个致动器，侧向入口导叶中的至少一些中的每个包括与导叶的轴线对齐的管，中间入口导叶中的至少一些中的每个包括与导叶的轴线对齐的杆，每个杆至少部分地接纳在管中的对齐的一个中，至少一个致动器构造成选择性地旋转选定的中间入口导叶的杆以改变选定的中间导叶的取向，并且至少一个致动器构造成选择性地旋转选定的侧向入口导叶的管以改变选定的侧向导叶的取向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，至少一个致动器构造成独立于接纳在管中的杆选择性地旋转管中的每个，以独立地改变相关联的侧向入口导叶的取向和相关联的中间入口导叶的取向。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，侧向入口导叶占据进气通道的第一横截面区域，并且中间入口导叶占据进气通道的第二横截面区域。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为备选方案，第一横截面区域不同于第二横截面区域。

根据以下详细描述，至少一个公开的示例实施例的各种特征和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。伴随详细描述的附图可简要地被描述如下。

附图说明

图1示意性地图示了包括多个侧向入口导叶和多个中间入口导叶的压缩机的示例实施例。

图2是示意性地图示了根据示例实施例的侧向入口导叶和中间入口导叶的布置的端视图。

图3是示意性地图示了图1中所示的压缩机的选定部分的透视局部分解视图。

图4示意性地图示了构造成调整侧向入口导叶和中间入口导叶的取向的部件的示例构造。

具体实施方式

图1至图3示意性地图示了压缩机20的示例实施例的选定特征。入口22限定进气通道24。一组入口导叶30位于进气通道24内以控制通过进气通道24的流体流。入口导叶30包括多个第一入口导叶32和多个第二入口导叶34。

第一入口导叶32位于进气通道24的侧向部分36中，并且在本说明书的其余部分中被称为侧向入口导叶32。侧向入口导叶32构造成选择性地改变通过进气通道24的侧向部分36的流体流的至少一个特性。

第二入口导叶34位于进气通道24的中间部分38中，并且在本说明书的其余部分中被称为中间入口导叶34。中间入口导叶34构造成选择性地改变通过进气通道24的中间部分38的流体流的至少一个特性。

压缩机20包括具有多个叶轮叶片42的叶轮40。叶轮叶片42的前缘在叶轮40的毂44和外护罩46之间以展向方式延伸。

在一些实施例中包括马达和齿轮布置的驱动部分50驱动叶轮40，以将流体从进气通道24移动到压缩机20的出口52。

控制器54配置成控制侧向入口导叶32和中间入口导叶34的取向。相应的入口导叶32、34的取向影响通过进气通道24的对应部分的流体流的至少一个特性。控制器54包括诸如处理器和相关联的存储器的计算设备，其被适当地编程以选择性地改变入口导叶32、34的取向，以实现用于不同压缩机操作条件的期望的流体流特性。控制器54配置成控制多个入口导叶32、34的相应取向，使得在至少一些压缩机操作条件下，侧向入口导叶32具有相比于中间入口导叶34的取向的不同取向。例如，当在部分负载下操作时，侧向入口导叶32可比中间入口导叶34在更大程度上关闭，并且相反，当在满负载下操作时，侧向入口导叶32和中间入口导叶34二者都可完全打开。控制入口导叶32、34以具有不同的取向提供通过进气通道24的不同部分的流体流的不同特性，诸如涡流。通过进气通道24的中间部分和侧向部分的流体流的组合效应实现了在入口导叶32、34下游的期望的流动特性。

通过进气通道24的不同部分的不同的流动特性(诸如涡流)允许改变入口导叶32、34下游的流体与叶轮叶片42的前缘相遇所成的入射角度。利用被选择性地控制以具有不同取向的多于一个的多个入口导叶使得有可能在沿着叶轮叶片42的前缘的不同展向位置处实现期望的入射角度。以这种方式控制入射角度增加或改善诸如效率和喘振裕度的压缩机性能。

如从图2和图3中最佳地意识到的，在图示示例实施例中的进气通道24具有圆形横截面。进气通道24的中间部分38也具有圆形横截面，并且位于进气通道24的中心处。进气通道24的侧向部分36占据在进气通道24的外边缘或周边与中间部分38的外边缘之间的环形横截面区域。

图2示意性地示出了处于将有效地关闭进气通道24的取向上的所有入口导叶32、34。图3示出了处于完全打开位置的入口导叶32、34，该位置将允许最大量的流体流，该流体流沿着由箭头58示意性地表示的通过进气通道24的主方向。控制器54在图2和图3中示意性地示出的位置之间选择性地改变入口导叶32、34的取向，以针对压缩机20的当前或预期操作条件适应通过进气通道24的流体流的不同的期望特性。

在图示的示例实施例中，入口导叶32、34被支撑以能够围绕轴线60旋转，轴线60在横向于通过进气通道24的流体流的主方向58的径向方向上延伸。在该示例中，中间入口导叶34中的每个与侧向入口导叶32中的一个对齐，使得每个中间入口导叶34的轴线60与侧向入口导叶34中的对齐的一个的轴线60共线。

使轴线60如图2中示意性地示出那样对齐允许以如图4中示意性地示出的方式支撑和选择性地取向入口导叶32、34。在该图示的示例实施例中，每个侧向入口导叶32具有相关联的管或套筒62，侧向入口导叶32以如下方式支撑在该相关联的管或套筒62上或固连到其：管或套筒62围绕轴线60的旋转会导致侧向入口导叶32的对应旋转。可包括例如电动马达的致动器64响应于来自控制器54的命令以选择性地旋转管或套筒62，以改变侧向入口导叶32相对于流体流的主方向58(图3)或进气通道24的纵向轴线的取向。

至少部分地通过管或套筒62接纳的杆66与对齐的中间入口导叶34相关联。杆66以这样的方式支撑或固连到中间入口导叶34，使得杆66的旋转导致中间入口导叶34的对应移动，以改变中间入口导叶34的取向。

在图4的示例中，致动器64基于来自控制器54的命令选择性地和独立地导致管或套筒62和杆66的旋转。通过单独地旋转管或套筒62和杆66，致动器64基于来自控制器54的命令分别实现对应的入口导叶32、34的选定取向。

在一些实施例中，单个致动器64包括离合器机构，该离合器机构选择性地独立于杆66接合管或套筒62，使得单个致动器64可分别独立地改变侧向入口导叶32和中间入口导叶34的取向。其它实施例包括专用于管或套筒62和杆66中的每个的独立或单独的致动器。

尽管在图4中示出了仅一个侧向入口导叶32和仅一个中间入口导叶34，但为入口导叶中的每个都提供了相同的布置，以选择性地控制组30内每一个入口导叶的取向。

具有多个第一侧向入口导叶32(其被选择性地控制成在期望的取向上，以用于控制通过压缩机进气通道的第一侧向部分的流体流的至少一个特性)和多个第二中间入口导叶34(其用于控制通过该进气通道24的第二中间部分的流体流的至少一个特性)允许通过沿着叶轮叶片42的前缘的不同展向部分实现不同的入射角度来提高压缩机性能。使用定位成用于控制通过进气通道24的不同部分的流体流的多组多个入口导叶来控制流体流在更广泛的各种操作条件下(尤其是在其中压缩机性能或效率原本可能会受到危及的部分负载条件下)实现更好的压缩机性能。

前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例的变型和修改对于本领域技术人员来说可变得显而易见，这些变型和修改不一定脱离本发明的实质。给予本发明的法律保护范围只能通过研究所附权利要求书来确定。