用于压缩机装置及其包括的扩散器组件的扩散器导叶的制作方法
【技术领域】
[0001]在本文中公开的主旨涉及压缩机装置(例如，离心压缩机)，并且尤其涉及用于压缩机装置的扩散器或扩散器导叶。
【背景技术】
[0002]压缩机装置(例如离心压缩机)使用扩散器组件，来通过减缓穿过膨胀体积区域的工作流体的速率而将工作流体的动能转换成静压。扩散器组件的实例利用绕叶轮圆周布置的若干扩散器导叶。扩散器导叶的设计(例如，形状和尺寸)与扩散器导叶的前缘和后缘相对于工作流体流的定向结合，通常确定扩散器导叶如何固连在扩散器组件内。
[0003]为了对设计添加更多改进和灵活性，扩散器组件的一些实例包括可变扩散器导叶。这些类型的扩散器导叶可改变前缘和后缘的定向。该特征有助于压缩机装置的调节操作。用于可变扩散器导叶的已知设计绕轴线旋转，该轴线处于扩散器导叶的下半部分，即，比后缘更接近前缘。
[0004]旋转轴线的定位允许后缘来掠过大的角度，并且因而允许压缩机装置性能的更好的调谐和优化。但是，尽管这些可变扩散器导叶的使用可改善性能，但用于可变扩散器导叶的常规设计的实施方式相对于引入的工作流体来使后缘和前缘二者移动(例如，旋转)。前缘位置的改变可导致工作流体流与扩散器导叶的表面过早地分离，这可降低可变扩散器导叶的效率，以调节压缩机装置的性能。
【发明内容】
[0005]本公开提出扩散器导叶的实施例，该扩散器导叶具有如下结构，该结构允许前缘绕后缘旋转，维持前缘相对于工作流体的流动方向的定向，并且防止响应于可在压缩机装置的操作期间发生的激发频率的不需要的振动。这些特征有助于维持扩散器导叶的结构完整性，其可导致由周期疲劳引起的构件故障。在下面的实施例，例如体现将扩散器导叶调节至激励模式的构造。所得的结构具有如下机械特性(例如，硬度)，其避免例如由叶片经过频率激发的频率模式，同时增大低得多的应力值。在一个实施例中，该结构利用导叶主体(例如，翼形件)和既提供振动支撑又提供结构支撑的基座结构。在一个实例中，基座结构具有相对于导叶主体的充分横向宽度和纵向长度，来避免由模态频率导致的潜在振动。该相同的基座结构还允许扩散器导叶的定向改变，例如旋转以改善压缩机装置的性能。
【附图说明】
[0006]现在简要地对附图进行参考，其中:
图1绘出了扩散器导叶的示范实施例的示意图；
图2绘出了扩散器导叶的示范实施例的透视图；
图3绘出了图2的扩散器导叶的侧视图；
图4绘出了图2的扩散器导叶的俯视图； 图5绘出了扩散器组件的实例的后视、透视图，该扩散器组件包括扩散器导叶，例如图1、2、3、和4的扩散器导叶，的示范实施例；
图6绘出了图5的扩散器组件的前视、透视图；
图7以分解形式绘出了图5和6的扩散器组件；
图8绘出了压缩机装置的实例的后视、透视图，该压缩机装置包括示范扩散器组件，例如图5、6、和7的扩散器组件；
图9绘出了图8的压缩机装置的前视图；并且图10绘出了图8和9的压缩机装置的前视、透视图。
[0007]其中，遍及若干视图，可适用的相似参考标号指示相同或对应的构件，其不按比例除非另外指示。
【具体实施方式】
[0008]下面的讨论集中于扩散器导叶的实现用于压缩机装置(例如，离心压缩机)的更好性能的构造和实施方式上。在一方面中，用于扩散器导叶的设计允许后缘旋转至各种角位置，同时维持前缘相对于流动经过扩散器导叶的工作流体流方向的定向，以防止流分离。这些设计还使扩散器导叶稳定，来防止扩散器导叶的响应于可损坏扩散器导叶的激发频率的振动。
[0009]这些扩散器导叶在扩散器组件中得到利用，该扩散器组件的操作可调节压缩机的性能。扩散器组件可包括多个扩散器导叶。在一个实例中，扩散器组件将扩散器导叶连结至常规促动器，以例如响应于工作流体流方向的改变来促进后缘位置的调整。
[0010]图1绘出了扩散器导叶100的示范实施例的示意图，以提供提议的设计的方面的概观。扩散器导叶100包括导叶主体102、支撑元件104、和衔铁(armature) 106。导叶主体102具有顶部108、底部110、前缘112、和后缘114。导叶主体102还具有旋转轴线116，其允许扩散器导叶100移动(例如，旋转)，来例如在多个角位置之间改变后缘114的定向。
[0011]导叶主体102体现空气动力学地成形的元件(例如，翼形件)，其例如在离心压缩机中与工作流体的流F接触。扩散器导叶100的该部分经历由流F的速度引起的显著载荷。这些负载可使导叶主体102振动。所导致的振动可在如下频率下刺激导叶主体102，该频率可引起对扩散器导叶100的结构损坏，该结构损坏可与横跨导叶主体102表面的工作流体流干涉。例如，对导叶主体102的损坏可改变导叶主体102的相对于流F的定向，这可引起流F与导叶主体102的表面分离。流分离改变流F的流体动力学。这些改变又可负面地影响例如离心压缩机的整体性能和效率。
[0012]为此，支撑元件104对导叶主体102提供充分的支撑，来使可在导叶主体102中发生的潜在的振动衰减。支撑元件104的实例还允许导叶主体102绕旋转轴线116旋转。但是，支撑元件104的构造不在导叶主体102的表面处或附近与流F干涉。在一个实例中，支撑元件104配合到特征(例如，孔)中，以便使支撑元件104凹入在工作流体流外。因而，该特征维持导叶主体102的空气动力学，并且解决了结构振动和应力设计约束。
[0013]衔铁106促进导叶主体102的移动(例如，旋转)。在高水平下，衔铁106的实例可包括一个或更多个结构元件，该结构元件单独或结合地对导叶主体102传递力。在一个实例中，该力使导叶主体102旋转，以使后缘114定位成与流F的方向对准和/或相对于流F的方向处于最佳定向。结构元件可例如作为与支撑元件104和/或导叶主体102联接的轴而直接传递力。在其它实例中，结构元件可包括各种元件和装置(例如，齿轮、滑轮、连杆等)，其如在本文中提出地间接地联接力来移动导叶主体102。
[0014]如图1所示，衔铁106具有在一端上固连至支撑元件104的结构。该结构例如在与支撑元件104相反的端部处和/或附近相对于载荷为回弹性的。在一个实例中，该结构具有与旋转轴线116对准的轴线。但是，本公开构想，衔铁106还可在与旋转轴线116和/或组成扩散器导叶100的其它部分和结构的偏移或相对未对准定向下，对导叶主体102施加移动。
[0015]元件(例如，导叶主体102、支撑元件104、和衔铁106)可共同地形成单片或粘合单元，例如包括支撑元件104和衔铁106的整体结构元件。这种设计可与提供多个扩散器导叶100的大规模生产的制造技术(例如，铣削、加工、铸造、模制等)相称。另一方面，本公开还构想如下扩散器导叶100的构造，其中，构造体现许多片和片部分。这些多片设计可利用任何种类的类型和式样的紧固件(例如，螺钉、螺栓等)和紧固技术(例如，粘合剂、焊接等)，来将部分固定在一起，以耐受配置扩散器导叶100的经历载荷和其它参数。
[0016]图2、3和4绘出了扩散器导叶200的另一示范实施例。图2示出了扩散器导叶200的透视图。图3和4的例示分别以俯视和侧视显示了扩散器导叶200。
[0017]图2、3和4的图一起示出了用于导叶主体202、支撑元件204、和衔铁206的示范结构。该结构提供所需强度，来避免导叶主体202中的振动发作，并且还促进导叶主体202绕前缘212的旋转。而且，该结构不减弱导叶主体202的空气动力特性，从而在流F行进跨过导叶主体202的表面时维持适当的工作流体的流F。虽然显示了具体结构，但本公开构思了将执行相同和/或相似的功能的变化(例如，在形状、尺寸、尺度等方面的改变)。
[0018]在图2中，支撑元件204的示范结构形成具有阶梯状轮廓的凸台(boss) 218。衔铁206包括具有中央轴线222的圆柱形主体220，该中央轴线222与旋转轴线216同轴。圆柱形主体220具有多个区段(例如，顶部区段224、中部区段226、和底部区段228)，其在尺度(例如，直径)方面改变。