叶片结构、扩压结构、压缩机和空调器的制作方法

1.本技术属于空调器技术领域，具体涉及一种叶片结构、扩压结构、压缩机和空调器。


背景技术：

2.目前，离心压缩机是一种通过高速旋转的叶轮对沿径向流动的冷媒气体做功而使该气体获得动能，再经扩压流动后转变为压力能的设备。离心压缩机工作时，叶轮排出的高速气体经过扩压器扩压，动能有效的转化为压力能，成为低速高压气体。扩压器有无叶扩压器和有叶扩压器两种。采用无叶扩压器，压缩机运行范围比较宽广，但是设计点的气动性能偏低。采用叶片扩压器，降低气流在扩压器流道的行程，降低摩擦等损失，可以有效提高压缩机在设计点的气动性能。但是，离心压缩机不会时时在所设计的满负荷状态下工作。即离心压缩机具有满负荷运行和部分负荷运行的运行工况。压缩机流道内的气动元件，都是按照满负荷工况运行设计的，所以满负荷工况运行时，气体流动状态好，压缩机的压缩工作协调、效率较高。
3.但是,当客户所需要的负荷降低，压缩机在部分负荷工况下，压缩机内部流道中气体流量明显减小，气流在流道中会发生恶化而出现旋转脱离的现象。对于有叶片的扩压器结构，旋转脱离首先在叶片扩压器中出现。当流量减小到临界值时，脱离严重并且迅速扩张，形成突变型失速，破坏了气体的正常流动，甚至气体回流，就会产生喘振。喘振不但使压缩机不能正常制冷，还对压缩机产生破坏性的损坏。一般压缩机都采取控制措施限定压缩机的工作范围，确保压缩机运行在安全区间，达到无喘振运行的要求。
4.因此，如何提供一种能够有效避免喘振发生的叶片结构、扩压结构、压缩机和空调器成为本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

5.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种叶片结构、扩压结构、压缩机和空调器，能够有效避免喘振发生。
6.为了解决上述问题，本技术提供一种叶片结构，叶片结构包括相对设置的第一叶面和第二叶面，叶片结构上还设置有导流结构；当第一叶面上出现气体分离时，导流结构能够引导流向第二叶面的气体流至第一叶面，以吹走第一叶面上的分离气体。
7.进一步地，叶片结构包括叶片主体和活动结构，以活动结构与叶片主体相接触为第一位置，以活动结构与叶片主体之间具有间隙为第二位置；活动结构在第一位置和第二位置之间可活动。
8.进一步地，叶片主体与活动结构之间设置有张紧装置；在初始状态下，张紧装置对活动结构施加张紧力，以使得活动结构位于第一位置；当第一叶面上出现气体分离时，活动结构受到的气体压力大于张紧力，以驱动活动结构活动至第二位置。
9.进一步地，张紧装置包括弹性件或气压机构中的至少一种。
10.进一步地，在叶片结构的长度方向上，叶片主体和活动结构依次布置；活动结构能够在叶片结构的长度方向上活动，进而在第一位置和第二位置之间可活动。
11.进一步地，叶片结构还包括安装结构，叶片主体固定设置于安装结构上，安装结构上设置有滑槽，活动结构可活动地设置于滑槽内。
12.进一步地，滑槽内设置有限位结构，限位结构能够对活动结构在滑槽深度方向上的活动进行限位。
13.进一步地，活动结构的侧壁上述设置有凸起，凸起位于限位结构与滑槽槽底之间。
14.根据本技术的再一方面，提供了一种扩压结构，包括叶片结构，叶片结构为上述的叶片结构。
15.根据本技术的再一方面，提供了一种压缩机，包括扩压结构，扩压结构为上述的扩压结构。
16.根据本技术的再一方面，提供了一种空调器，包括压缩机，压缩机为上述的压缩机。
17.本技术提供的叶片结构、扩压结构、压缩机和空调器，能够有效避免喘振发生。
附图说明
18.图1为本技术中一些实施例的叶片结构安装在滑槽内的结构示意图；
19.图2为本技术中一些实施例的活动结构在第二位置时的安装结构示意图；
20.图3为本技术中一些实施例的活动结构在第一位置时的安装结构示意图；
21.图4为本技术中一些实施例的叶片结构受到第一气体时的结构示意图；
22.图5为本技术中一些实施例的叶片结构受到第二气体时的结构示意图；
23.图6为本技术中一些实施例的叶片结构受到第三气体时的结构示意图；
24.图7为本技术中一些实施例的叶片结构安装在安装结构上的结构示意图；
25.图8为本技术中一些实施例的叶片结构安装在安装结构上的结构示意图；
26.图9为本技术中一些实施例的叶片结构安装在安装结构上的结构示意图；
27.图10为本技术中一些实施例的叶片结构安装在安装结构上的结构示意图；
28.图11本技术中一些实施例的扩压结构的结构示意图；
29.图12本技术中一些实施例的叶片结构的受力图。
30.附图标记表示为：
31.1、叶片结构；11、叶片主体；12、活动结构；121、凸起；122、滑槽；13、第一叶片；14、第二叶片；15、第二叶面；16、第一叶面；17、间隙；2、一级叶轮；21、一级扩压流道；3、二级叶轮；31、二级扩压流道；4、一级扩压器；5、二级扩压器；6、回流器；61、回流流道；62、回流叶片；7、叶轮扩压器；8、排气蜗壳；91、安装结构；92、销钉孔；93、弹簧腔。
具体实施方式
32.结合参见图1-12所示，一种叶片结构1，叶片结构1包括相对设置的第一叶面16和第二叶面15，叶片结构1上还设置有导流结构；当第一叶面16上出现气体分离时，导流结构能够引导流向第二叶面15的气体流至第一叶面16，以吹走第一叶面16上的分离气体。
33.本技术在满负荷工况下，能够提升压缩机运行效率，在部分负荷工况下，降低叶片
吸力面即第一叶面16的分离，防止喘振发生，从而拓宽压缩机运行范围。本技术结构简单，制造成本低，叶片通过导流结构，使得第二叶面15的气体流至第一叶面16，以吹走第一叶面16上的分离气体，降低逆压梯度避免流体分离，拓宽了扩压器运行范围。
34.本技术的导流结构还可以为可开闭的通流孔，可以通过可开闭的通流孔，从而可以通过流体自身压力变化调节，无需复杂的控制机构，本技术导流结构简单且有效。
35.本技术还公开了一些实施例，叶片结构1包括叶片主体11和活动结构12，以活动结构12与叶片主体11相接触为第一位置，以活动结构12与叶片主体11之间具有间隙17为第二位置；活动结构12在第一位置和第二位置之间可活动。
36.本技术中，叶片结构1具有第二叶面15和第一叶面16，第一叶面16为压力面，第二叶面15为吸气面，当气体与叶片扩压器存在较大攻角时，由于扩压器前端吸力面流速升高，叶片收到向下的拉力使活动结构12活动至第二位置，使得活动结构12与叶片主体11之间具有间隙17，进而使得压力面与吸力面连通，从而使得第二叶面15即压力面的气体通过该间隙17流至第一叶面16即吸气面，从而吹走吸力面的分离层，降低逆压梯度避免流体分离，拓宽了扩压器运行范围。
37.相比于现有技术中，为了拓宽安全运行工作的范围，压缩机都采取一定设计结构来克服喘振。最为常用的避免喘振的结构，是在叶轮出口处，设置一个调节器，按照机组运行情况，调节叶轮出口的宽度。在流量减小时，减小叶轮出口的宽度，使扩压器通流面积减小，从而提高叶轮出口的气流速度，改善气流的不稳定性，避免喘振发生。这样，压缩机的工作范围得到拓宽。这种防喘振措施很有效果，但是调节器需要电机和一套机械传动系统带动，结构复杂，给制造、维护带来麻烦。
38.本技术叶片结构1，在部分工况下，针对现有技术中旋转脱离容易出现的叶片扩压器，在扩压器的叶片两面通过间隙17，使高压处气体流向低压处出走分离泡，可以避免喘振发生，从而扩宽了压缩机的运行范围。
39.本技术叶片结构1能够在满负荷工况下，能够提升压缩机运行效率，在部分负荷工况下，降低吸力面的分离，防止喘振发生，从而拓宽压缩机运行范围。且本技术叶片结构1，结构简单，制造成本低，叶片扩压器连通流道开闭通过流体自身压力变化调节，无需复杂的控制机构。
40.本技术还公开了一些实施例，叶片主体11与活动结构12之间设置有张紧装置；在初始状态下，张紧装置对活动结构12施加张紧力，以使得活动结构12位于第一位置；当第一叶面16上出现气体分离时，活动结构12受到的气体压力大于张紧力，以驱动活动结构12活动至第二位置。活动结构12上还扩压设置弹簧腔93，扩压将弹簧设置在该弹簧腔93内，并于叶片主体11相连接。
41.本技术叶片结构为一种自适应叶片扩压器，通过张紧装置将叶片扩压器前后两端连接。当气体与叶片扩压器存在较大攻角时，由于扩压器前端吸力面流速升高，叶片收到向下的拉力使扩压器前缘打开，扩压器第二叶面15与吸力面连通，吹走吸力面分离层，降低逆压梯度避免流体分离，拓宽了扩压器运行范围。
42.本技术还公开了一些实施例，张紧装置包括弹性件或气压机构中的至少一种。
43.本技术还公开了一些实施例，在叶片结构1的长度方向上，叶片主体11和活动结构12依次布置；活动结构12能够在叶片结构1的长度方向上活动，进而在第一位置和第二位置
之间可活动。活动结构12为叶片结构1的叶片前缘。
44.本技术还公开了一些实施例，叶片结构1还包括安装结构91，叶片主体11固定设置于安装结构91上，安装结构91上设置有滑槽122，活动结构12可活动地设置于滑槽122内，可以使得活动结构12可以在滑槽122中进行滑动。
45.本技术还公开了一些实施例，滑槽122内设置有限位结构，限位结构能够对活动结构12在滑槽122深度方向上的活动进行限位。限位结构可以为限位板，比如在滑槽的上方设置一个限位板或者条形的限位结构，通过限位板可以对活动结构12在滑槽122深度方向上的活动进行限位。
46.本技术还公开了一些实施例，活动结构12的侧壁上述设置有凸起121，凸起121位于限位结构与滑槽122槽底之间。该限位结构可以为在滑槽122的侧壁上的导轨，该凸起121形成导向结构，该凸起与导轨相适配；该导轨可以为导向槽。
47.本技术设计叶片扩压器本体上，周向均匀排布若干个叶片。叶片的两面分别为第二叶面15即吸力面和第一叶面16即压力面。设计叶片由两部分组成分别是移动前缘，移动前缘形成活动结构12(不做尺寸要求，叶片主要包括移动部分和固定部分，对于扩压器叶片沿着气流来流方向先接触的部分称为叶片前缘，由于该部分能够移动称为移动前缘。)和固定不动的叶片主体11。移动前缘通过滑槽122与扩压器主体连接，移动前缘与叶片主体11之间通过张紧装置连接，该装置可以是弹簧或者气压机构。叶片结构1与扩压器为一体，在与移动前缘连接处具有两个销钉孔92，主要用来固定连接装置。在移动前缘相同位置也具有销钉孔92用来固定弹簧。弹簧在为工作状态下具有拉力，将移动前缘与叶片主体11连接重合。由于移动前缘需要在扩压器上移动，移动前缘底部需要设计凸起121比如移动挡板，在扩压器相同位置设置限位结构比如法向凸台防止移动前缘在法向方向的脱落，移动前缘挡板与扩压器导槽凸台之间通过间隙17配合。滑槽122宽度比移动前缘宽度大，同时在高度方向上移动前缘需要低于固定叶片高度。移动前缘形状设计为圆滑钝头，能够很好的迎合流体流动。叶片主体11设计成对称形状或者上凸下凹形，两端合并后呈现两头小中间厚。叶片在未工作状态下，由于两者之间通过张紧装置连接处于合并状态。当移动前缘受到向前方的拉力大于张紧装置的固定力时，前缘开始移动，吸力面和第二叶面15由通道相互连通。
48.根据本技术的实施例，提供了一种扩压结构，包括叶片结构1，叶片结构1为上述的叶片结构1。
49.本技术的扩压结构为一种离心式压缩机拓宽运行范围的结构；其包括一级叶轮2、一级叶轮扩压器7(含第一叶片13)、一级扩压器4(含回流叶片62)、回流器6、二级叶轮3、二级扩压器5(含第二叶片14)、排气蜗壳8。其中：一级叶轮2扩压器与一级扩压器4形成一级扩压流道21、一级扩压器4与回流器6形成回流器6流道、回流器6与二级扩压器5形成二级扩压流道31。如图11。
50.扩压结构包括叶片扩压器，由于叶轮出口处流体速度较高，动能比较多，为了充分回收都能，需要在叶轮后面安装扩压器，主要通过沿径向流通面积的逐渐增大，把速度能转成压力能，提高气体的压力。扩压器结构主要有两块平行壁面组合的环形通道，在环形通道中间沿圆周方向均匀安装叶片，就成为所述叶片扩压器。叶片扩压器工作时，叶轮排出的高速气体经过扩压器扩压，动能有效的转化为压力能，成为低速高压气体。当压缩机在设计工况运行时，由于叶片安装角与气体流动方向一致，前方受到压力，移动前缘与叶片主体11合
并，扩压器起到降低流体流动路径作用，提升压缩机性能。当压缩机低工况运行时，叶轮排出的冷媒流量减少，叶轮出口压力降低，在扩压器叶片的吸力面首先出现气体分离，流体离开叶片开始逆流。当流体气流角与叶片安装角进一步增大时，移动前缘前方受到拉力进一步增大，叶片开始分离，此时叶片吸力面与第二叶面15通过通道连接，流体经通道由第二叶面15流向吸力面，吸力面压力升高克服后缘逆压梯度，边界层厚度降低，有效克服喘振发生，从而拓宽了压缩机运行范围。
51.本技术中叶片结构1具有第二叶面15和第一叶面16，第一叶面16为压力面，第二叶面15为吸气面，当气体与叶片扩压器存在较大攻角时，由于扩压器前端吸力面流速升高，叶片收到向下的拉力使活动结构12活动至第二位置，使得活动结构12与叶片主体11之间具有间隙17，进而使得第二叶面15与吸力面连通，从而使得第二叶面15的气体通过该间隙17流至第一叶面16，从而吹走吸力面的分离层，降低逆压梯度避免流体分离，拓宽了扩压器运行范围。
52.本技术的气流变化原理图如下：
53.图4代表叶片前缘受到到压力，此时代表气体与叶片角度一致，叶片前缘受到气体的冲击力，成为叶片的压力。
54.图5代表叶片前缘受到小的拉力，此时代表气体与叶片角度存在较少的拉力。在流量降低时，气体圆周速度保持不变，会导致气流角度稍微变大，会导致气流角与叶片存在稍大的夹角，在吸力面产生小的分离，形成小的负压区域，此时形成移动前缘的斜向拉力的分力小于弹簧力，移动前缘处于闭合状态。
55.图6代表叶片前缘受到大的拉力，此时代表气体与叶片角度存在较大的拉力。在流量大量降低时，气体圆周速度保持不变，会导致气流角度变大，会导致气流角与叶片存在较大的夹角，在吸力面产生大的分离，形成大的负压区域，此时形成移动前缘的斜向拉力的分力大于弹簧力，移动前缘处于打开。
56.受力图如图12所示：流体在速度高的地方，压力较低，对于本技术，气体在小流量时，与叶片有较大的夹角，在移动前缘处流速较高，压力较低形成负压区域，此时移动前缘受到斜向下合拉力。
57.本技术的叶片结构1优先选择翼形，叶片本身也可以是方形结构，还可以为其他结构。
58.根据本技术的实施例，提供了一种压缩机，包括扩压结构，扩压结构为上述的扩压结构。压缩机为离心压缩机。
59.根据本技术的实施例，提供了一种空调器，包括压缩机，压缩机为上述的压缩机。
60.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
61.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。