[发明专利]离心压缩机的可变管道扩压器

说明书

本发明总的涉及离心压缩机，特别涉及一种离心压缩机的扩压器结构。

当将离心蒸气压缩机用于压缩机负荷在大范围内变化的场合时，所产生的主要问题之一是经过压缩机的流动稳定性。压缩机入口、叶轮和扩压器通道的尺寸必须设计得可提供所需的最大容积流动速率。当通过这样的压缩机的容积流动速率较低时，流动就不稳定。当容积流动速率低出一稳定范围之外时，就进入一轻微不稳定的流动范围。在此范围内，在扩压器通道里出现部分逆转的流动，从而产生噪音并降低压缩机的效率。在此范围以下，压缩机进入大家熟知的喘振状态，此时在扩压器中有周期性的完全的逆向流动，从而破坏机器的效率，危害机器另件的整体性。由于在压缩机诸多应用中希望有大范围的容积流动速率，前入提出过大量的修改建议以期改善在低容积流动速率时的流动稳定性。

曾有许多方案被提出以在大的操作范围内保持高的机器效率。在美国专利4070123中，在致力于使机器性能与改变负荷要求相配合方面对整个叶轮形状作了修改以适应负荷的改变。在美国专利3362625中公开了可调的扩压器限流器，它用于调节扩压器中的流动旨在改善在低容积流动速率时的稳定性。

一种用于对一离心机在大的流动范围内保持高的工作效率的普通技术是，使用可变宽度扩压器结合固定的扩压器导片。

转让给同一受让人的美国专利2996996和4378194描述了几种具可变宽度导片的扩压器，其中的扩压器导片是通过螺栓连接被牢固地固定在扩压器的其中一壁上。这些叶片可穿过在另一壁上形成的诸开孔，从而使扩压器的几何尺寸能随着负荷条件的改变而改变。

将诸多扩压器叶片固定安装于其中一壁上的办法带来许多问题，尤其是有关机器的制造、维护和操作方面的问题。在组装时用来固定叶片的空间太小。当将叶片在修理后重新安装时，如叶片稍有不对中，就会卡在或擦于相对的壁上。类似地，如顺序的一或多个叶片在组装时必须更换时，一般必须将整个机器拆开以便进行更换。

按照其主要的构思并广义地说，本发明涉及一种离心压缩机的可变几何形状的管道扩压器。

按本发明的可变几何形状管道扩压器(也可称为分环管道扩压器)包括一第一内环和一第二外环。内、外环具有在它们上形成的互补的入口流动槽部分。也就是说，每一内环的入口流动槽部分均有一形成于外环上与之互补的入口流动槽部分相对应。内、外环可彼此相对旋转。最好是，内环在外环之内沿圆周转动。但是，外环只能当内环静止时可绕其在圆周方向转动。

当一环相对另一环转动时，两环的每对互补的空气槽部分改变。两环可在一打开位置与一第二关闭位置之间调节，其中，在打开位置时两环的诸互补的槽部分对齐，使最大量流体通过内、外环，而在关闭位置时，通过诸槽的流体流动受到限制，并使通过内、外环的诸互补的入口流动槽部分的流体量减少。两环也可在打开和关闭位置之间调节到任何数的中间位置。

在第二关闭位置时，应使在全开位置时的至少10％流量的流体流过扩压器，以防止对机器的诸组件的过多的热动力加热。为避免热动力加热，在两环件之间的相对转动量要限制到一为进入一第二关闭位置所需的转动量。换言之，两环不要调节得完全关闭两环之间的流体流动。两环之间的可允许的旋转度由全闭位置时在两环之间所需的流量和两环件中的诸入口空气槽的数量及容积所决定。通过提供一内环，也可防止全部关闭一入口流动槽，该内环具有诸无槽部分，该部分的宽度小于一外环流动槽的最小宽度。

通过将可变管道扩压器朝一关闭位置调节，具有本发明的扩压器的一压缩机的性能曲线上的喘振点被朝一较低流动速率调节。由一压缩机在这低流动速率时产生的压力大致等于一具有一扩压器的压缩机在全开位置时产生的压力。所以，本发明特别有助于调节压缩机的特性，使一压缩机符合一低流动速率、高压力比状态。例如当室内与室外环境温度的温差较大，然而系统负荷较低时，需要这样一种工作状态。

通过如上述的对一可变扩压器的调节与对压缩机的诸入口导片的调节的结合，常能使一压缩机在一给定的工作状态时的效率最佳。

在所有的附图中的相同的标号表示相同的另件。

图1是本发明的具有一可变管道扩压器的压缩机的侧剖视图；

图2是本发明的可变管道扩压器的立体图；

图3和4是表示本发明的可变管道扩压器分别在第一打开位置和第二关闭位置时的情况的正剖视图；

图5是本发明的可变管道扩压器的性能图；

图6是只具有诸入口导片的压缩机的性能图；以及

图7是具有一可变管道扩压器和诸入口导片的本发明的压缩机的性能图。