專利名稱：壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種運用在多級離心式壓縮機的中壓段制冷劑雙側(cè)噴流的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對于離心式制冷機等冷凍機械，現(xiàn)有均是采離心式壓縮機作為制冷劑的加壓傳送的工具，且為了提升該制冷機系統(tǒng)的冷凍循環(huán)性能與制冷能力，目前均已采用二級或二級以上的多級(Multi-Stage)壓縮機，取代傳統(tǒng)單級(Single-Stage)的壓縮機，進而提高了該制冷機的能源利用效率。
其原因在于，多級壓縮過程是一經(jīng)濟冷凍循環(huán)(Economizer Cycle)過程，通過每一級中間的節(jié)能器作用，可把大部份的制冷劑焓值(Enthalpy)降低至液態(tài)飽和壓力(Saturated Pressure)，且其中部份中段壓力(Inter-Stage Pressure)的制冷劑經(jīng)由管路裝置注入每級出口處，與主流道中的制冷劑混合，進行下一級壓縮。此過程將可降低該離心式壓縮機的壓縮功耗，并提高了冷凝器的單位制冷劑制冷能力。因此對于目前廣為使用的大型中央空調(diào)系統(tǒng)，多級離心式壓縮機已成為唯一的選擇；且隨著使用制冷劑種類的不同，該壓縮機所對應(yīng)的操作高低壓比也有所不同，因而有二級、三級乃至多級壓縮等多級離心式壓縮機產(chǎn)生。
圖1所示的是現(xiàn)有二級離心式壓縮機剖視圖，該離心式壓縮機1包括一由軸承支撐的懸臂式高速軸19，由動力輸入帶動旋轉(zhuǎn)；且該懸臂高速軸19的外伸懸臂是依序串接有一第一級離心壓縮葉輪12與第二級離心壓縮葉輪16。
因此，操作過程是制冷劑由圖示R1方向進入該壓縮機入口11，并經(jīng)第一級離心壓縮葉輪12(Impeller)、第一級擴壓流道13、回流導(dǎo)葉14(Deswirl Vane)、回流彎道15(Retum Channel Bend)、第二級離心壓縮葉輪16、第二級擴壓流道17與渦殼18(Volute Casing)等壓縮/擴壓流力元件，再以高壓狀態(tài)從該壓縮機出口(未標出)排出；同時，在此過程中，該離心式壓縮機1還設(shè)置有一中段壓力的制冷劑噴流道入口110，由節(jié)能器注入的中壓段氣體制冷劑從圖示R2方向流入，并由回流導(dǎo)葉14出口處附近的噴流道出口111噴入，此中壓段氣體制冷劑是以單側(cè)噴入(單一側(cè)向噴流道出口111)的方式與流經(jīng)回流彎道15的主流道制冷劑混合后進入第二級壓縮葉輪，完成所需的混合與二級壓縮。
然而，此一現(xiàn)有二級(或多級)壓縮設(shè)計卻有其效率與成本上的缺點，這是由于在二級壓縮中，從R2方向注入壓縮機流道內(nèi)(經(jīng)噴流道出口111)的制冷劑，若無法與回流導(dǎo)葉14出口的主流場制冷劑均勻混合，會導(dǎo)致流體在各截面的壓力、溫度與密度分布不均，進而影響制冷劑進入下一級葉輪的角度，形成入射角(Incidence Angle)差異，導(dǎo)致空氣動力效率(Aerodynamic Efficiency)的降低。
因此，對于現(xiàn)有采用單側(cè)噴流的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，由于單側(cè)噴流對主制冷劑流道的速度場干擾較大，故而為使制冷劑均勻混合，避免上述問題，通常會考慮將兩級葉輪間的流道加長，進而使該懸臂高速軸的軸向懸臂長度L1加長；此舉導(dǎo)致高速軸剛性下降，同時也因流道加長，使得流損增加與壓縮機軸向尺寸變大，在效率方面會有很大的損失，且材料成本增加、制冷劑混合控制性較差。
這些都是單側(cè)噴流衍生的嚴重問題，形成多級離心式壓縮機操作設(shè)計上的瓶頸。
因此，如何開發(fā)一種壓縮機噴流結(jié)構(gòu)，解決單側(cè)噴流的上述問題，進而提升多級離心式壓縮機的效率，確已成為此相關(guān)領(lǐng)域所迫切待解的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種可提升壓縮效率的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的次一目的在于提供一種可降低材料成本的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種制冷劑可均勻混合的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種可減少高速軸長度與壓縮機體積的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的還一目的在于提供一種可縮減流道長度的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種可提升高速軸剛性的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)。
為達上述及其它目的，本發(fā)明提出的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)是設(shè)置在一具有回流彎道與回流導(dǎo)葉的多級離心式壓縮機中，該壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)包括雙向流道，將外界注入的制冷劑作雙向分流，且該雙向流道是分別具有一第一出口與第二出口；第一側(cè)向噴流道，與該雙向流道的第一出口連通，且具有一位于該回流導(dǎo)葉下方位置的第一側(cè)向噴流口，將該雙向流道中的制冷劑注入該回流彎道中，并與流入該回流彎道中的制冷劑均勻混合；以及第二側(cè)向噴流道，與該雙向流道的第二出口連通，且具有一位于該回流導(dǎo)葉下方位置的第二側(cè)向噴流口，將該雙向流道中的制冷劑注入該回流彎道中，并與流入該回流彎道中的制冷劑均勻混合。
上述雙向流道中的制冷劑是一中段壓力的制冷劑，該回流彎道中的制冷劑則是經(jīng)過該多級離心式壓縮機的第一級壓縮葉輪與回流導(dǎo)葉后注入到主流道的制冷劑；同時，該壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)還具有一與該雙向流道連通的制冷劑流道，傳送從外界注入的制冷劑，且該制冷劑流道與該雙向流道是可以任意角度連通。
此外，該第一側(cè)向噴流口與第二側(cè)向噴流口的位置是可以是相對對準或相對錯開的配置，且該第一側(cè)向噴流口與第二側(cè)向噴流口是均位于該回流導(dǎo)葉出口的下方位置處附近、約略相同的徑向高度位置上，該第一側(cè)向噴流口是開設(shè)在該回流導(dǎo)葉出口、回流導(dǎo)葉葉片間的位置。
綜上所述，本發(fā)明提出的雙側(cè)噴流的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)雙方向的噴注混合，使中段壓力的制冷劑與主流道的制冷劑可在短流道下實現(xiàn)有效且均勻的混合，減少噴入的制冷劑對主流道流場的干擾，進而降低流損且提升壓縮效率。
同時，本發(fā)明還縮短了回流導(dǎo)葉出口至下一級葉輪入口間的距離，減少了高速軸懸臂外伸長度并增加轉(zhuǎn)軸剛性，具有短流道與短轉(zhuǎn)軸的優(yōu)點，進而完成多級離心式壓縮機的緊湊(Compact)設(shè)計并降低材料成本。


圖1是現(xiàn)有多級離心式壓縮機的剖視圖；圖2是本發(fā)明的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)與其多級離心式壓縮機的剖視圖；以及圖3是圖2所示的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)與回流導(dǎo)葉位置的剖視圖。
具體實施例方式
實施例本發(fā)明提出的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，是設(shè)置在一多級離心式壓縮機中，如圖2所示的實施例，該多級離心式壓縮機20是以一二級離心式壓縮機為例，它是如現(xiàn)有壓縮機一樣包括壓縮機入口21、第一級離心壓縮葉輪22、第一級擴壓流道23、回流導(dǎo)葉24、回流彎道25、第二級離心壓縮葉輪26、第二級擴壓流道27、渦殼28等壓縮/擴壓流力元件，以及一軸向懸臂外伸長度為L2的高速軸29(L2＜L1)；同時，該高速軸29的外伸懸臂是依序串接有該第一級離心壓縮葉輪22與第二級離心壓縮葉輪26。
同時，本發(fā)明的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)是一雙側(cè)噴流的噴流道結(jié)構(gòu)，該壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)包括一與中段壓力制冷劑噴流道入口21a連接的制冷劑流道21b，該制冷劑流道21b是與一橫向的雙向流道30連通，將該中段壓力制冷劑進行雙向分流，分別分流到該雙向流道30的第一出口30a與第二出口30b。
此外，該壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)還分別具有一第一側(cè)向噴流道300與第二側(cè)向噴流道210，該第一側(cè)向噴流道300與該雙向流道30的第一出口30a連通，且具有一位于該回流導(dǎo)葉24出口下方位置的第一側(cè)向噴流口301，將該雙向流道30中的中段壓力制冷劑注入到該回流彎道25中，并與流入該回流彎道25中主流道的制冷劑均勻混合；同時，該第二側(cè)向噴流道210是與該雙向流道30的第二出口30b連通，且具有一位于該回流導(dǎo)葉24出口下方位置的第二側(cè)向噴流口211，同樣將該雙向流道30中的制冷劑注入到該回流彎道25中，并與流入該回流彎道25中主流道的制冷劑均勻混合。
因此，經(jīng)由本發(fā)明的雙側(cè)噴流式噴流道結(jié)構(gòu)，在操作過程中制冷劑可實現(xiàn)較佳的均勻混合與壓縮效率；此時，制冷劑同樣從圖示R1方向進入該壓縮機入口21，并經(jīng)第一級離心壓縮葉輪22、第一級擴壓流道23、回流導(dǎo)葉24、回流彎道25、第二級離心壓縮葉輪26、第二級擴壓流道27與渦殼28，再以高壓狀態(tài)從該壓縮機出口(未標出)排出；同時，在此過程中，中段壓力的制冷劑將由節(jié)能器，而從中壓段制冷劑流道入口21a由圖示R2方向注入，并經(jīng)制冷劑流道21b與雙向流道30，進行雙向分流，進而分別經(jīng)第一側(cè)向噴流道300與第一側(cè)向噴流口301以及第二側(cè)向噴流道210與第二側(cè)向噴流口211，以雙側(cè)噴流混合的方式注入到該回流彎道25中，并與流經(jīng)該回流彎道15的主流道中的制冷劑混合，并進入第二級壓縮葉輪，完成所需的混合與二級壓縮。
圖3是上述壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)與回流導(dǎo)葉24位置的剖視圖，其中，該第一側(cè)向噴流口301是開設(shè)在該回流導(dǎo)葉24出口、兩個回流導(dǎo)葉葉片40間的位置附近。
綜上所述，本發(fā)明提出的雙側(cè)噴流的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，制冷劑可從雙側(cè)方向噴注混合，使中段壓力制冷劑與主流道制冷劑可在短流道下實現(xiàn)有效且均勻地混合，減少噴入的制冷劑對主流道流場的干擾，進而降低流損且提升壓縮效率。
同時，本設(shè)計還可縮短回流導(dǎo)葉24出口到下一級葉輪(第二級離心壓縮葉輪26)入口間的距離，減少高速軸29懸臂外伸長度(L2＜L1)并增加轉(zhuǎn)軸剛性，實現(xiàn)短流道與短轉(zhuǎn)軸的優(yōu)點，進而完成多級離心式壓縮機的緊湊(Compact)設(shè)計并降低材料成本。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，是設(shè)置于一具有回流彎道與回流導(dǎo)葉的多級離心式壓縮機中，其特征在于，該壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)包括雙向流道，將外界注入的制冷劑作雙向分流，且該雙向流道是分別具有一第一出口與第二出口；第一側(cè)向噴流道，與該雙向流道的第一出口連通，且具有一位于該回流導(dǎo)葉下方位置的第一側(cè)向噴流口，將該雙向流道中的制冷劑注入該回流彎道中，并與流入該回流彎道中的制冷劑均勻混合；以及第二側(cè)向噴流道，與該雙向流道的第二出口連通，且具有一位于該回流導(dǎo)葉下方位置的第二側(cè)向噴流口，將該雙向流道中的制冷劑注入該回流彎道中，并與流入該回流彎道中的制冷劑均勻混合。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一側(cè)向噴流口與第二側(cè)向噴流口是以雙側(cè)噴流混合方式將制冷劑注入該回流彎道中。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)還具有一與該雙向流道連通的制冷劑流道，傳輸從外界注入的制冷劑。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該制冷劑流道是與一中段壓力制冷劑噴流道入口連接。
5.如權(quán)利要求3所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該制冷劑流道與該雙向流道是可以任意角度連通的。
6.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該雙向流道中的制冷劑是一中段壓力的制冷劑。
7.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該回流彎道中的制冷劑是經(jīng)過該多級離心式壓縮機的第一級壓縮葉輪與回流導(dǎo)葉后所注入主流道的制冷劑。
8.如權(quán)利要求7所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該主流道制冷劑是從該離心式壓縮機入口，并至少經(jīng)第一級離心壓縮葉輪、第一級擴壓流道、回流導(dǎo)葉、回流彎道、第二級離心壓縮葉輪、第二級擴壓流道與渦殼，再以高壓狀態(tài)從該離心式壓縮機出口排出。
9.如權(quán)利要求8所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該主流道制冷劑流經(jīng)該回流彎道時，先與經(jīng)過該第一側(cè)向噴流道與第二側(cè)向噴流道注入該回流彎道的制冷劑均勻混合。
10.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一噴流口與第二噴流口的位置是相對錯開。
11.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一噴流口是位于該回流導(dǎo)葉出口的下方位置。
12.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二噴流口是位于該回流導(dǎo)葉出口的下方位置。
13.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一噴流口開設(shè)在該回流導(dǎo)葉出口與回流導(dǎo)葉葉片間的位置。
14.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二噴流口是開設(shè)在該回流導(dǎo)葉出口與回流導(dǎo)葉葉片間的位置。
15.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該雙向流道是一橫向流道。
16.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多級離心式壓縮機具有至少兩個離心壓縮葉輪與擴壓流道。
17.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多級離心式壓縮機還具有一渦殼。
18.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多級離心式壓縮機還具有一高速軸。
19.如權(quán)利要求18所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該高速軸的外伸懸臂至少串接有第一級離心壓縮葉輪與第二級離心壓縮葉輪。
20.如權(quán)利要求1所述的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，其特征在于，該回流彎道是一短流道。
全文摘要
本發(fā)明公開一種壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，設(shè)置在一具有回流彎道與回流導(dǎo)葉的多級離心式壓縮機中，該結(jié)構(gòu)包括一雙向流道，將外界注入的制冷劑作雙向分流，具有第一出口與第二出口；與該第一出口連通的第一側(cè)向噴流道，具有第一側(cè)向噴流口；以及與該第二出口連通的第二側(cè)向噴流道，具有第二側(cè)向噴流口。本發(fā)明提出的雙側(cè)噴流的壓縮機噴流道結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)雙方向的噴注混合，使中段壓力的制冷劑與主流道的制冷劑可在短流道下實現(xiàn)有效且均勻的混合，減少噴入的制冷劑對主流道流場的干擾，進而降低流損且提升壓縮效率，同時，本發(fā)明還具有短流道與短轉(zhuǎn)軸的優(yōu)點，進而完成多級離心式壓縮機的緊湊設(shè)計并降低材料成本。
文檔編號F04D17/10GK1987119SQ20051013513
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者陳景富, 強忠萍, 周永樂, 嚴正忠 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院