进气结构和压缩机的制作方法

1.本公开涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种进气结构和压缩机。

背景技术：

2.压缩机是一种用以压缩气体的设备，且广泛应用在工厂生产中。
3.压缩机一般具有与外界管道相连的气体通道；气体通过该气体通道进入压缩机的主机内。现有的气体通道沿气体的流动方向一般分为进气收缩段、过渡段和扩张段。其中，进气收缩段与外界管道相连且横截面积不断增大，从而增加气体通道内的气体流速。
4.现有的进气收缩段整段采用椭圆弯曲弧面，其中，弯曲弧面的一端与外界管道或过渡段光滑过渡。
5.但该方式的进气收缩段阻力损失比较大，导致压缩机能耗偏高。

技术实现要素：

6.本公开提供一种进气结构和压缩机，以解决相关技术中的至少部分问题。
7.根据本公开的第一方面提出一种进气结构，包括本体和设置于所述本体的气体通道；所述气体通道包括横截面逐渐减小的收缩通道；所述收缩通道包括中心线、第一通道壁和第二通道壁；沿气体的流动方向，所述第一通道壁和第二通道壁依次设置，且所述第一通道壁的法线方向与所述中心线之间的夹角逐渐减小，且所述第二通道壁的法线方向与所述中心线之间的夹角逐渐增大。
8.可选的，所述第一通道壁包括远离所述第二通道壁的a端；所述a端的法线方向垂直于所述中心线。
9.可选的，所述第二通道壁包括远离所述第一通道壁的b端；所述b端的法线方向垂直于所述中心线。
10.可选的，所述收缩通道包括第一母线和第二母线；所述第一母线围绕所述中心线旋转一圈形成所述第一通道壁；所述第二母线围绕所述中心线旋转一圈形成所述第二通道壁；
11.所述第一母线和所述第二母线相连，且所述第一母线和所述第二母线围绕其连接处成中心对称。
12.可选的，所述第一通道壁与所述第二通道壁相切设置。
13.可选的，沿所述收缩通道的中心指向四周的方向，所述第一通道壁包括凹陷设置的曲面，且所述第二通道壁包括凸起设置的曲面。
14.可选的，沿所述气体的流动方向，所述第一通道壁的长度与所述第二通道壁的长度相等。
15.可选的，沿所述收缩通道的中心指向四周的方向，所述第一通道壁的宽度与所述第二通道壁的宽度相等。
16.可选的，所述进气通道还包括直径固定的过渡通道和直径逐渐增大的扩张通道；
沿所述气体的流动方向，所述收缩通道、过渡通道和扩张通道依次分布，所述第二通道壁与所述过渡通道相切设置。
17.根据本公开的第二方面提出一种压缩机，包括进气管道和主机；所述压缩机还包括如上所述的进气结构；所述进气结构设置于所述主机；所述主机包括腔室；所述进气通道连接设置于所述进气管道和腔室之间。
18.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
19.本公开中的收缩通道包括第一通道壁和第二通道壁；第一通道壁的初始阶段的横截面积变化更为平缓，这样当气体进入该区域时，气体的流动更为顺畅即受到的阻力减小，从而降低压损；而第一通道壁的法线方向与所述中心线之间的夹角逐渐减小，即第一通道壁的横截面积减小速率逐渐增大，一方面保证了在有限的长度范围内，第一通道壁的横截面积减小的足够多，另一方面保证了第一通道壁是一个光滑的曲面，从而降低压损。
20.第二通道壁的末段的横截面积变化更为平缓，这样当气体流出该区域时，受到的阻力减小，从而降低压损；而第二通道壁的法线方向与所述中心线之间的夹角逐渐增大，即第二通道壁的横截面积减小速率逐渐减小，一方面保证了在有限的长度范围内，第二通道壁的横截面积减小的足够多，另一方面保证了第一通道壁是一个光滑的曲面，从而降低压损。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
23.图1是本公开一示例性实施例中一种进气结构的结构示意图；
24.图2是本公开一示例性实施例中一种进气结构的剖视图；
25.图3是本公开一示例性实施例中一种进气结构的双扭线母线示意图；
26.图4是收缩通道分别为椭圆弯曲弧面和双扭线弧面时的气体流动模拟图；
27.图5是图4中气体分别在椭圆弯曲弧面的收缩通道和双扭线弧面的收缩通道中且在不同的质量流量下的压力折线图；
28.图6是图4中气体分别在椭圆弯曲弧面的收缩通道和双扭线弧面的收缩通道中的速度矢量对比图。
29.附图标记说明：1、本体；2、气体通道；20、收缩通道；200、中心线；201、第一通道壁；202、第二通道壁；203、第一母线；204、第二母线；21、过渡通道；22、扩张通道。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。
除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内设有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在。“多”或者“若干”表示两及两以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
32.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一或多相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
33.如图1-2所示，本公开提出了一种进气结构。进气结构包括本体1和设置于本体1的气体通道2。气体通道2包括横截面逐渐减小的收缩通道20。收缩通道20包括中心线200、第一通道壁201和第二通道壁202。沿气体的流动方向，第一通道壁201和第二通道壁202依次设置，且第一通道壁201的法线方向与中心线200之间的夹角逐渐减小，且第二通道壁202的法线方向与中心线200之间的夹角逐渐增大。
34.进气结构的上游主要与进气管道相连，考虑到管道内气体阻力损失和气体速度的平方成正比，因此在行业标准中存在规定：管道内的气体流速最高不能超过50m/s。即进气管道内的气体流速最高不能超过50m/s。而压缩机内的气体通过叶轮增压增速，其流速一般可达150m/s。这样若气体通道没有任何增速处理的话，叶轮的体积需求就会变大。因此，气体通道2内还设有横截面逐渐减小的收缩通道20，通过该收缩通道20能够增加气体流速，但相应的也会提高压损。本公开中的收缩通道20包括第一通道壁201和第二通道壁202。第一通道壁201的初始阶段的横截面积变化更为平缓，这样当气体进入该区域时，气体的流动更为顺畅即受到的阻力减小，从而降低压损。而第一通道壁201的法线方向与中心线200之间的夹角逐渐减小，即第一通道壁201的横截面积减小速率逐渐增大，一方面保证了在有限的长度范围内，第一通道壁201的横截面积减小的足够多，另一方面保证了第一通道壁201是一个光滑的曲面，从而降低压损。
35.第二通道壁202的末段的横截面积变化更为平缓，这样当气体流出该区域时，受到的阻力减小，从而降低压损。而第二通道壁202的法线方向与中心线200之间的夹角逐渐增大，即第二通道壁202的横截面积减小速率逐渐减小，一方面保证了在有限的长度范围内，第二通道壁202的横截面积减小的足够多，另一方面保证了第一通道壁201是一个光滑的曲面，从而降低压损。
36.在一些实施方式中，本公开中的本体1包括围成一圈的凸缘。凸缘设有沿圆周分布的多个通孔。通过如此设置，本体1能够通过紧固件固定在主机上。
37.在一些实施方式中，本体1还包括围成侧壁，侧壁上设有围成一圈的沟槽。通过如此设置，进气管道能够通过安装在沟槽上的卡箍与本体1连接，从而保证进气管道与气体通道2连通。
38.在一些实施方式中，第一通道壁201包括远离第二通道壁202的a端。a端的法线方向垂直于中心线200。通过如此设置，第一通道壁201的a端与进气管道之间平滑过渡，从而避免进气管道与收缩通道20之间产生横截面积突变，从而降低阻力损失。
39.在一些实施方式中，第二通道壁202包括远离第一通道壁201的b端。b端的法线方向垂直于中心线200。通过如此设置，第二通道壁202的b端与过渡段之间平滑过渡，从而避免收缩通道20与过渡段之间产生横截面积突变，从而降低阻力损失。
40.在一些实施方式中，第一通道壁201与第二通道壁202相切设置。通过如此设置，第一通道壁201与第二通道壁202之间平滑过渡，从而避免第一通道壁201与第二通道壁202之间产生横截面积突变，从而降低阻力损失。
41.在一些实施方式中，沿收缩通道20的中心指向四周的方向，第一通道壁201包括凹陷设置的曲面，且第二通道壁202包括凸起设置的曲面。本公开中的凹陷设置的曲面和凸起设置的曲面使得第一通道壁201和第二通道壁202更为光滑，更有利于气体的流通，从而达到降低压缩的目的。
42.在一些实施方式中，如图3所示，收缩通道20包括第一母线203和第二母线204。第一母线203围绕中心线200旋转一圈形成第一通道壁201。第二母线204围绕中心线200旋转一圈形成第二通道壁202。
43.第一母线203包括远离第二通道壁202的c端和靠近第二通道壁202的d端。沿中心线200方向，c端和d端之间的间距为a。其中，以d端为坐标原点，第一母线203的长度方向即中心线200方向为x轴方向，第一母线203的宽度方向为y轴方向，建立坐标系。其中，第一母线203的轨迹方程为：
44.(x2+(by)2)2＝2a2(x
2-(by)2)，其中，-a≤x≤0，y≥0，b＞0。
45.由第一母线203的轨迹方程可知，第一母线203的轨迹为双扭线的一部分。特别地，当x＝-a时，第一母线203的轨迹位于c端，此时第一母线203的切线方向与中心线200平行。
46.第二母线204包括远离第二通道壁202的e端和靠近第二通道壁202的f端。沿中心线200方向，e端和f端之间的间距为c。其中，以e端为坐标原点，第二母线204的长度方向即中心线200方向为x轴方向，第二母线204的宽度方向为y轴方向，建立坐标系。其中，第二母线204的轨迹方程为：(x2+(by)2)2＝2c2(x
2-(by)2)，其中，0≤x≤c，y≤0，b＞0。
47.由第二母线204的轨迹方程可知，第二母线204的轨迹为双扭线的一部分。特别地，当x＝c时，第二母线204的轨迹位于f端，此时第二母线204的切线方向与中心线200平行。
48.作为一种可选的实施方式，第一母线203和第二母线204相连且相切，即第一母线203的d端即为第二母线204的e端。此时，a＝c。即第一母线203和第二母线204在x轴方向即中心线200方向的长度相等，且第一母线203和第二母线204在y轴方向即沿收缩通道20的中心指向四周的方向的宽度相等。其中，以第一母线203的d端或第二母线204的e端为坐标原点，第一母线203或第二母线204的长度方向即中心线200方向为x轴方向，第一母线203或第二母线204的宽度方向为y轴方向，建立坐标系。其中，第一母线203和第二母线204共同的轨迹方程为：
49.(x2+(by)2)2＝2a2(x
2-(by)2)，其中，b＞0；当-a≤x≤0时，y≥0；当0≤x≤a时，y≤0。
50.如图4和图5所示，其中，图3的上半区域展现了一种采用了收缩通道20为椭圆弯曲
弧面的技术方案，图3的下半区域展现了本公开中采用了收缩通道20为双扭线弧面的技术方案。以及并且为了更好的展现在该通道内的压强变化，对收缩通道20的上游区域做了延长处理，并设置了多个截面。其中，沿气体的流动方向，第3个截面设置在收缩通道20的入口处，最后一个截面即第11个截面设置在收缩通道20的出口处。
51.图5中的横坐标对应于图三中的多个截面。图4中的纵坐标对应于在该截面处的压强情况。图4中的线条一对应于收缩通道20为双扭线弧面且质量流量为10.5lb/s的技术方案。图4中的线条二对应于收缩通道20为双扭线弧面且质量流量为11lb/s的技术方案。图4中的线条三对应于收缩通道20为椭圆弯曲弧面且质量流量为10.5lb/s的技术方案。图4中的线条四对应于收缩通道20为椭圆弯曲弧面且质量流量为11lb/s的技术方案。从图4中可以得知，对于同一种类型的收缩通道20，气体的流量越大，气体的压损也就越大。而在相同的气体流量下，双扭线弧面的压损比椭圆弯曲弧面的压损小，其中在气体的质量流量为10.5lb/s时，双扭线弧面的压损比椭圆弯曲弧面的压损小50.0pa。在气体的质量流量为11.0lb/s时，双扭线弧面的压损比椭圆弯曲弧面的压损小54.5pa。
52.图6的左侧区域展示了收缩通道20为椭圆弯曲弧面的速度矢量图，图5的右侧区域展示了收缩通道20为双扭线弧面的速度矢量图。可以看到气体在椭圆弯曲弧面的收缩通道20入口且靠近壁面区域处存在回流，气体的局部阻力损失比较大，而气体在双扭线弧面的收缩通道20均无回流区，阻力损失比较小。
53.本公开还提出了一种压缩机，包括进气管道、主机和如上所示的进气结构。进气结构设置于主机。主机包括腔室。进气通道连接设置于进气管道和腔室之间。
54.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的技术方案后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
55.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：

1.一种进气结构，包括本体和设置于所述本体的气体通道；所述气体通道包括横截面逐渐减小的收缩通道；其特征在于，所述收缩通道包括中心线、第一通道壁和第二通道壁；沿气体的流动方向，所述第一通道壁和第二通道壁依次设置，且所述第一通道壁的法线方向与所述中心线之间的夹角逐渐减小，且所述第二通道壁的法线方向与所述中心线之间的夹角逐渐增大。2.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，所述第一通道壁包括远离所述第二通道壁的a端；所述a端的法线方向垂直于所述中心线。3.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，所述第二通道壁包括远离所述第一通道壁的b端；所述b端的法线方向垂直于所述中心线。4.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，所述第一通道壁与所述第二通道壁相切设置。5.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，沿所述收缩通道的中心指向四周的方向，所述第一通道壁包括凹陷设置的曲面，且所述第二通道壁包括凸起设置的曲面。6.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，沿所述气体的流动方向，所述第一通道壁的长度与所述第二通道壁的长度相等。7.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，沿所述收缩通道的中心指向四周的方向，所述第一通道壁的宽度与所述第二通道壁的宽度相等。8.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，所述收缩通道包括第一母线和第二母线；所述第一母线围绕所述中心线旋转一圈形成所述第一通道壁；所述第二母线围绕所述中心线旋转一圈形成所述第二通道壁；所述第一母线和所述第二母线相连，且所述第一母线和所述第二母线围绕其连接处成中心对称。9.根据权利要求1所述的进气结构，其特征在于，所述气体通道还包括直径固定的过渡通道和直径逐渐增大的扩张通道；沿所述气体的流动方向，所述收缩通道、过渡通道和扩张通道依次分布，所述第二通道壁与所述过渡通道相切设置。10.一种压缩机，包括进气管道和主机；其特征在于，所述压缩机还包括根据权利要求1-9中任一项所述的进气结构；所述进气结构设置于所述主机；所述主机包括腔室；所述气体通道连接设置于所述进气管道和腔室之间。

技术总结

本公开是关于一种进气结构和压缩机。进气结构包括本体和设置于本体的气体通道。气体通道包括横截面逐渐减小的收缩通道。收缩通道包括中心线、第一通道壁和第二通道壁。沿气体的流动方向，第一通道壁和第二通道壁依次设置，且第一通道壁的法线方向与中心线之间的夹角逐渐减小，且第二通道壁的法线方向与中心线之间的夹角逐渐增大。本公开中的收缩通道包括第一通道壁和第二通道壁。第一通道壁的初始阶段的横截面积变化更为平缓，这样当气体进入该区域时，气体的流动更为顺畅即受到的阻力减小，从而降低压损。第二通道壁的末段的横截面积变化更为平缓，这样当气体流出该区域时，受到的阻力减小，从而降低压损。从而降低压损。从而降低压损。