多級壓縮機及具有其的制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多級壓縮機技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多級壓縮機及具有其的制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，制冷系統(tǒng)的四大部件包括離心式壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器以及節(jié)流裝置。為了提高制冷系統(tǒng)的循環(huán)效率，通常采用多級壓縮中間補氣的形式，將一級節(jié)流變?yōu)槎嗉壒?jié)流，并且在節(jié)流裝置之間設(shè)置經(jīng)濟器。具體地，以兩級壓縮中間補氣的循環(huán)為例，將一級節(jié)流變?yōu)閮杉壒?jié)流，并且在節(jié)流裝置之間設(shè)置經(jīng)濟器，冷凝器底部的液態(tài)制冷劑在通過一級節(jié)流后，形成氣液混合制冷劑進入經(jīng)濟器，其中，液態(tài)制冷劑繼續(xù)經(jīng)過二次節(jié)流進入蒸發(fā)器，而氣態(tài)制冷劑則通過管路回到壓縮機內(nèi)參與壓縮機第二級的壓縮。相應(yīng)的離心式壓縮機也具有兩個壓縮級，每個壓縮級包含其對應(yīng)的葉輪以及擴壓器(葉片擴壓器或其他類型的擴壓器)，為了結(jié)構(gòu)緊湊，級與級之間以彎道、回流器相連。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)經(jīng)濟器處于最佳工作壓力時，制冷系統(tǒng)循環(huán)效率最高，壓縮機的兩級之間的中間壓力(即連接壓縮機的兩級的彎道和回流器的區(qū)域的壓力)也是按照上述最佳工作壓力進行設(shè)計的，在理論上來說，壓縮機的兩級之間的中間壓力與上述經(jīng)濟器的最佳工作壓力相等。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，補氣結(jié)構(gòu)通常設(shè)置在壓縮機的級間，例如兩級壓縮的制冷系統(tǒng)，將補氣結(jié)構(gòu)設(shè)置在壓縮機的級間彎道或回流器區(qū)域，即一級擴壓器出口到二級葉輪進口之間的區(qū)域?，F(xiàn)有技術(shù)中公開了一種多級制冷壓縮機及其中間補氣結(jié)構(gòu)，該補氣結(jié)構(gòu)的補氣位置位于回流器葉片出口到次級葉輪入口之間。
[0004]然而，現(xiàn)有的補氣結(jié)構(gòu)的補氣位置存在以下缺點:
[0005]首先，在上述補氣位置進行補氣時，氣流經(jīng)過補氣結(jié)構(gòu)的管道、彎頭、閥門等部件之后會產(chǎn)生壓力損失，因此，為了保證補氣量就必須提高經(jīng)濟器壓力，從而使經(jīng)濟器的工作壓力高于最佳工作壓力(壓縮機的兩級之間的中間壓力)，進而造成了系統(tǒng)循環(huán)效率的降低。
[0006]其次，離心式壓縮機是依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)對氣體的做功進而實現(xiàn)壓縮的。為了防止高速葉輪損傷，壓縮機各級葉輪吸氣不可帶液，現(xiàn)有的補氣結(jié)構(gòu)的補氣位置離葉輪較近，葉輪對于補氣帶液非常敏感，所以需要在補氣管上增加相應(yīng)的閥門控制補氣量，以此減小對葉輪的損傷，但是這樣會影響到系統(tǒng)循環(huán)效率。
[0007]第三，喘振是離心式壓縮機的固有屬性，當(dāng)壓縮機降低到一定負(fù)荷時(即達(dá)到壓縮機的喘振點)，壓縮機將發(fā)生喘振，并且喘振首先發(fā)生在擴壓器流道內(nèi)，壓縮機容易運行不穩(wěn)定。同時，離心式壓縮機內(nèi)的大部分噪音都是高速氣體流動所造成的，葉輪出口氣流流速最高，氣動噪聲高。而現(xiàn)有的補氣結(jié)構(gòu)的補氣位置并不能解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的在于提供一種多級壓縮機及具有其的制冷系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓縮機容易運行不穩(wěn)定、制冷系統(tǒng)循環(huán)效率低、氣動噪聲大的問題。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多級壓縮機，包括:多級壓縮腔，每級壓縮腔內(nèi)設(shè)置有葉輪，相鄰的兩級壓縮腔之間設(shè)置有過氣通道，其中，相鄰的兩級壓縮腔分為上游壓縮腔和下游壓縮腔；擴壓器，設(shè)置在過氣通道內(nèi)；補氣結(jié)構(gòu)，設(shè)置在至少一個過氣通道上，補氣結(jié)構(gòu)位于上游壓縮腔和與上游壓縮腔對應(yīng)的擴壓器之間，或者，補氣結(jié)構(gòu)位于擴壓器內(nèi)。
[0010]進一步地，每個過氣通道上均設(shè)置有補氣結(jié)構(gòu)。
[0011]進一步地，擴壓器為有葉擴壓器，補氣結(jié)構(gòu)位于上游壓縮腔和與上游壓縮腔對應(yīng)的擴壓器之間，并且補氣結(jié)構(gòu)靠近上游壓縮腔的出氣口處。
[0012]進一步地，擴壓器為無葉擴壓器，補氣結(jié)構(gòu)位于擴壓器內(nèi)。
[0013]進一步地，補氣結(jié)構(gòu)位于擴壓器內(nèi)，補氣結(jié)構(gòu)位于擴壓器的前三分之一段。
[0014]進一步地，多級壓縮機還包括回流器，回流器設(shè)置在過氣通道內(nèi)，并位于下游壓縮腔和與下游壓縮腔對應(yīng)的擴壓器之間。
[0015]進一步地，過氣通道位于擴壓器與回流器之間的部分形成彎道。
[0016]進一步地，補氣結(jié)構(gòu)包括補氣通道，補氣通道與過氣通道連通，并且補氣通道與過氣通道之間的夾角小于45度。
[0017]進一步地，多級壓縮機為兩級壓縮機。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制冷系統(tǒng)，包括經(jīng)濟器和多級壓縮機，多級壓縮機為上述的多級壓縮機，多級壓縮機的補氣結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟器連接。
[0019]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，過氣通道設(shè)置在相鄰的兩級壓縮腔之間，擴壓器設(shè)置在過氣通道內(nèi)，將補氣結(jié)構(gòu)設(shè)置在至少一個過氣通道上并位于上游壓縮腔和與上游壓縮腔對應(yīng)的擴壓器之間，或者位于擴壓器內(nèi)。在上述補氣位置對壓縮機進行補氣時，使經(jīng)濟器的工作壓力等于最佳工作壓力(壓縮機的兩級之間的中間壓力)，雖然氣流經(jīng)過補氣結(jié)構(gòu)的內(nèi)部部件之后會產(chǎn)生壓力損失，但是由于補氣氣流經(jīng)過擴壓器之后壓力會升高，此時補氣壓力仍然可以等于壓縮機的兩級之間的中間壓力(經(jīng)濟器的最佳工作壓力)，從而在保證補氣量的同時，提高制冷系統(tǒng)循環(huán)效率。同時，上述補氣結(jié)構(gòu)的補氣位置與下游葉輪距離較遠(yuǎn)，可以有效避免對葉輪的損傷，不需要嚴(yán)格控制補氣量，進而不會影響制冷系統(tǒng)循環(huán)效率。此外，上游壓縮腔內(nèi)的葉輪出口氣流速度非常高、焓值遠(yuǎn)高于補氣氣流，通過在上游壓縮腔和擴壓器之間補氣，可有效降低上游壓縮腔出口處焓值，使氣流降溫減速，進而降低壓縮機氣動噪聲。同時，在擴壓器的上游補氣，可有效提高擴壓器內(nèi)的氣體流量，從而降低壓縮機發(fā)生喘振時的最小流量，拓寬壓縮機穩(wěn)定運行范圍。
【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的多級壓縮機的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的多級壓縮機的實施例三的流道結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0023]圖3示出了圖2的多級壓縮機的補氣結(jié)構(gòu)與流道配合示意圖。
[0024]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0025]11、上游壓縮腔；12、下游壓縮腔；13、第一級壓縮腔；14、第二級壓縮腔；20、過氣通道；30、蝸殼；40、擴壓器；41、第一級擴壓器；50、補氣結(jié)構(gòu)；51、補氣通道；60、回流器；70、經(jīng)濟器。
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0027]如圖1所示，實施例一的多級壓縮機為兩級壓縮機，兩級壓縮機包括第一級壓縮腔13、第二級壓縮腔14、第一級擴壓器41以及補氣結(jié)構(gòu)50。其中，第一級壓縮腔13內(nèi)設(shè)置有第一級葉輪，第二級壓縮腔14內(nèi)設(shè)置有第二級葉輪。第一級壓縮腔13和第二級壓縮腔14之間設(shè)置有過氣通道20。第一級擴壓器41設(shè)置在過氣通道20內(nèi)。第二級壓縮腔14與兩級壓縮機末端的蝸殼30之間設(shè)置有連通通道，連通通道內(nèi)設(shè)置有第二級擴壓器。補氣結(jié)構(gòu)50設(shè)置在過氣通道20上并位于第一級壓縮腔13和第一級擴壓器41之間。
[0028]應(yīng)用本實施例的多級壓縮機，過氣通道20設(shè)置在第一級壓縮腔13和第二級壓縮腔14之間，第一級擴壓器41設(shè)置在過氣通道20內(nèi)，將補氣結(jié)構(gòu)50設(shè)置在過氣通道20上并位于第一級壓縮腔13和第一級擴壓器41之間。在上述補氣位置對壓縮機進行補氣時，使經(jīng)濟器的工作壓力等于最佳工作壓力(壓縮機的兩級之間的中間壓力)，雖然氣流經(jīng)過補氣結(jié)構(gòu)50的內(nèi)部部件之后會產(chǎn)生壓力損失，但是由于補氣氣流經(jīng)過第一級擴壓器41之后壓力會升高，此時補氣壓力仍然可以等于壓縮機的兩級之間的中間壓力(經(jīng)濟器的最佳工作壓力)，從而在保證補氣量的同時，提高制冷系統(tǒng)循環(huán)效率。同時，上述補氣結(jié)構(gòu)50的補氣位置與第二級葉輪距離較遠(yuǎn)，可以有效避免對葉輪的損傷，不需要嚴(yán)格控制補氣量，進而不會影響制冷系統(tǒng)循環(huán)效