具有保护元件的叶轮和离心压缩机的制作方法
【专利摘要】叶轮包括主要本体，该主要本体具有根部(1)、围带(2)、和连接根部和围带的多个叶片(3)；保护元件(10)与叶片(3)相关且至少构成叶片(3)的前部；保护元件(10)可由分开的本体构成，且可一起分组以形成一个或更多个保护本体；有利地，保护元件的材料与主要本体的材料不同，且例如可为具有大于20%的铬含量的钴基合金或具有大于12%的铬含量的镍基合金。
【专利说明】
具有保护元件的叶轮和离心压缩机
技术领域
[0001]在本文中公开的主题的实施例大体上涉及具有保护元件的叶轮和用于保护叶轮的方法、以及离心压缩机和机械。
[0002]这些构件和系统已被构思出，且在“油气(Oil&Gas)”领域中是特别有用的，因为它们相对于例如液体微滴腐蚀得到保护。
【背景技术】
[0003]像众所周知的那样，叶轮经历腐蚀;在一些情况或一些操作状态下，腐蚀例如是因在叶轮的进口处且相对于叶轮的表面碰撞的固体颗粒(诸如砂粒)引起的;在其他情况或其他操作状态下，腐蚀例如是因在叶轮的进口处且相对于叶轮的表面碰撞的液体微滴引起的；当然，存在其他类型的腐蚀。
[0004]减少腐蚀的第一途径是借助于与叶轮的进口在其上游处连接的过滤器和/或分离器。
[0005]减少腐蚀的第二途径是通过选择叶轮的材料，以便其表面可耐受固体颗粒和/或液体微滴的撞击。
【发明内容】
[0006]过滤器和分离器是昂贵的且体积大的，且要求维护。
[0007]在抵抗腐蚀方面非常优秀的材料通常在机械特性方面不是非常优秀的；因此，叶轮的材料是作为其表面的腐蚀抗性和其本体的机械抗性之间的折衷而选择的。
[0008]必须考虑，在一些应用中，叶轮通常在其进口处没有颗粒且没有微滴的情况下操作，且其仅是有时在其进口处具有颗粒和/或微滴的情况下操作。
[0009]因此，一般需要对腐蚀，具体而言是离心压缩机中的液体微滴腐蚀问题的解决方案。
[0010]通过在叶轮叶片的前部处布置与叶轮叶片相关的保护元件，有效地解决该问题。这允许对叶轮的主要本体和对保护元件的本体或多个本体使用不同的材料。
[0011]本发明的第一方面是叶轮。
[0012]叶轮的实施例包括主要本体，该主要本体具有根部、围带、和连接根部和围带的多个叶片;保护元件与叶片相关且至少构成叶片的前部。
[0013]本发明的第二方面是离心压缩机。
[0014]离心压缩机的实施例包括如前所述的叶轮。
[0015]本发明的第三方面是压缩机机器。
[0016]用于在其进口处压缩输入流体的机器的实施例包括如前所述的离心压缩机以用于压缩输入流体。
[0017]本发明的第四方面是保护方法。
[0018]—种相对于输入流体流中的液体微滴的撞击来保护离心压缩机的叶轮的前侧的方法的实施例包括在叶轮的前侧处永久地布置保护元件;保护元件由钴基合金、镍基合金、钛基合金、沉积硬化不锈钢、马氏体不锈钢制成。
【附图说明】
[0019]并入本文中并组成说明书的一部分的附图例示了本发明的示范实施例，且与【具体实施方式】一起解释这些实施例。在图中:
图1示出了根据现有技术的离心叶轮的立体图；
图2示出了图1的叶轮的细节的立体图，具体而言，该图如同叶轮的其余部分已切掉那样示出仅一个叶片以及根部的邻近部分和围带的邻近部分；
图3示出了根据本发明的实施例的离心叶轮的立体图；
图4示出了图3的叶轮的第一细节；
图5示出了图3的叶轮的第二细节；
图6示出了图3的叶轮的构件，即保护元件；
图7在放大视图中示出了图3的叶轮的第三细节；
图8在放大视图中示出了图3的叶轮的第四细节;且
图9示出了根据本发明的另一实施例的环形单一保护本体的三个不同视图(图9A=前视图，图9B=侧视图，图9C=前立体图)。
【具体实施方式】
[0020]示范实施例的下列描述参照附图。
[0021]下列描述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。
[0022]遍及说明书对“一个实施例”、或“实施例”的引用指的是与实施例结合地描述的具体特征、结构、或特性被包括在公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的在贯穿说明书的各种位置中的出现不一定指相同的实施例。而且，具体特征、结构、或特性可以以任何适当的方式组合在一个或更多个实施例中。
[0023]图1(还见图2)的叶轮是封闭型离心叶轮，且包括主要本体，该主要本体具有根部
1、围带2和多个叶片3;叶片3连接根部I和围带2。根据本解决方案，具有与根部I分开且连接于根部I的毂4;通常它们形成一般简称为“毂”的单一件。根部1、围带2和多个叶片3限定用于叶轮操作期间的流体流的多个通路。流体根据图2中由箭头5示出的基本上轴向的方向进入通路中，沿该通路流动，且根据图2中由箭头6示出的基本上径向的方向从该通路离开。因此，考虑流体流，叶轮的前部限定为包括根部7的前部、围带8的前部和各叶片的前部，其从叶片的前缘9开始且在距离前缘9 一定距离处终止(见图2中的虚线)；叶轮的前部是与在叶轮进口处提供的流体接触的第一部分。
[0024]将参照图3至8在下面描述改进的叶轮的实施例。应注意的是，图3的叶轮的形状、大小和表面对应于图1的叶轮的形状、大小和表面;具体而言，其根部与毂是一体的；区别在于其机械构造和其材料。
[0025]该改进的叶轮包括保护元件10，保护元件10与叶片3相关，且至少构成叶片3的前部。图3整体地示出了与对应的多个叶片相关的多个保护元件10;图4更详细地示出了一些保护元件10的第一端(即“围带端”);图5更详细地示出了一些保护元件10的第二端(即“根部端”)。
[0026]图6示出了从叶轮的主要本体移除的图3的叶轮的保护元件10中的一个;其由分开的本体构成，即，其不是层或简单的涂层，且因此其是自支持的;其具体而言为单一件本体。其包括根部部分12(还见图7)、围带部分11(还见图8)和叶片部分13。
[0027]保护元件10还至少部分地构成根部I的前部;这是元件10的根部部分12(还见图8)的用途。图8示出了，根据本实施例，相邻元件10的围带部分12远离彼此。
[0028]保护元件10还至少部分地构成围带2的前部;这是元件10的围带部分11(还见图8)的用途。图7示出了，根据本实施例，相邻元件10的围带部分11理想地邻近彼此，以便在内部，围带2的前部完全由元件10制成。
[0029]在图6的实施例中，保护元件部分地构成根部和围带二者。
[0030]在图3的实施例中，叶轮的主要本体由金属制成;其可由碳钢、低合金钢、沉积硬化不锈钢、马氏体不锈钢、钛基合金或镍基合金制成。这些材料具有良好的机械抗性。
[0031]在图3的实施例中，保护元件10由金属制成；它们可由钴基合金、镍基合金、钛基合金、沉积硬化不锈钢、马氏体不锈钢制成。这些材料具有良好的腐蚀抗性，特别是对液体微滴腐蚀的抗性;因此，这些元件提供相对于碰撞的液体微滴的保护，因为它们能够耐受这些冲击，且还提供对叶轮其余部分(即主要本体)的保护。
[0032]如果使用钴基合金，则有利地还提供大于20%的铬含量。
[0033]如果使用镍基合金，则有利地还提供大于12%的铬含量。
[0034]这两种材料(尤其是当它们包含铬时)对于用于用在具有潮湿操作的高风险和/或具有高水分率但短暂的那些应用中而言是特别有用的。
[0035]通常，保护元件的材料与叶轮主要本体的材料不同，但它们都是金属材料。
[0036]存在生产此种保护元件的两个有利的途径:
-添加制造，
-粉末冶金，特别是热等静压。
[0037]这些制造工艺，特别是第二个，还可用于制造主要本体。
[0038]保护元件永久地附接至叶轮的主要本体;事实上，对于叶轮的大部分操作时间，在叶轮的进口处没有(或有很少的)微滴或颗粒，保护元件的材料的适当选择对于保护元件的非常长的寿命且对于整个叶轮的非常长的寿命而言是足够的。
[0039]保护元件可附接至叶轮的主要本体的叶片和/或根部和/或围带。对于此种附接而言存在各种可能性:硬焊、焊接、胶粘、收缩配合。而且，多于一个技术可用于相同的叶轮;例如，保护元件的叶片部分可通过收缩配合而附接于主要本体的叶片，保护元件的根部部分可通过焊接而附接于主要本体的根部，且保护元件的围带部分可通过焊接而附接于主要本体的围带。
[0040]在当前描述的实施例中，主要本体(特别是其叶片)包括突起，以用于有助于保护元件(特别是它们的叶片部分)对主要本体的附接；图7示出了通过主要本体的突起14和保护元件的凹口而与主要本体叶片附接的保护元件的叶片部分13的截面。该情况可颠倒，SP，保护元件的突起和主要本体的凹口。而且，这两种可能性的组合例如可用于保护元件和主要本体的不同部分中。
[0041 ]在图3和图6的实施例中，保护元件10中的各个由单一本体构成。
[0042]备选地，可能的是，保护元件可分组成多个单一本体;例如，如果叶轮包括24个叶片，则将使用24个保护元件，且如果2个保护元件形成单一本体则12个单一本体，或者如果3个保护元件形成单一本体则8个单一本体，或者如果4个保护元件形成单一本体则6个单一本体，或者...0
[0043]在图9的实施例中，所有的保护元件形成环形的单一保护本体15。本体15包括根部部分、围带部分、和将根部部分和围带部分连接的多个叶片部分。
[0044]本体15附接至叶轮的主要本体的前侧。
[0045]出于已阐述的原因，此种附接优选地是永久的(S卩，不可移除或替换的)。
[0046]此种附接可如已描述的那样实现。总之，在环形单一保护本体的情况下，可产生附接且可使用螺栓;在该情况下，例如，螺母和螺栓可用于将保护本体的围带部分附接到叶轮的主要本体的围带部分并且/或者将保护本体的根部部分附接到叶轮的主要本体的根部部分。
[0047]具有保护元件的叶轮通常用于离心压缩机。
[0048]由于保护元件的用途，如果压缩机包括多个串联的叶轮，则至少对或仅对最可能发生腐蚀的第一叶轮有利地使用保护元件。
[0049]为了实现良好的保护，保护元件优选地因此定形且布置为以便接收来自压缩机进口的所有的输入流体流。
[0050]此种压缩机用于机器中，以用于在其进口处压缩输入流体。
[0051]由于保护元件，机器的进口可直接连接于压缩机的进口；换言之，在该机器中可以有利地消除过滤器和分离器。
[0052]基于刚公开的实施例，相对于输入流体流中的液体微滴的撞击来保护离心压缩机的叶轮的前侧的方法包括在叶轮的前侧处永久地布置保护元件。通常，如已说的，保护元件由钴基合金、镍基合金、钛基合金、沉积硬化不锈钢、马氏体不锈钢制成。
【主权项】
1.一种叶轮，其包括主要本体，所述主要本体具有根部(I)、围带(3)、和连接所述根部和所述围带的多个叶片(3)，其中，保护元件(10)与所述叶片(3)相关且至少构成所述叶片(3)的前部、至少部分地构成所述根部(I)的前部且至少部分地构成所述围带(2)的前部。2.根据权利要求1所述的叶轮，其中，所述主要本体由金属制成，具体而言是碳钢、低合金钢、沉积硬化不锈钢、马氏体不锈钢、钛基合金或镍基合金。3.根据权利要求1或权利要求2所述的叶轮，其中，所述保护元件(10)由金属制成，具体而言是钴基合金、镍基合金、钛基合金、沉积硬化不锈钢、马氏体不锈钢。4.根据任一前述权利要求所述的叶轮，其中，所述保护元件通过添加制造来生产。5.根据任一前述权利要求所述的叶轮，其中，至少所述保护元件是通过粉末冶金，具体而言是通过热等静压来生产的。6.根据任一前述权利要求所述的叶轮，其中，所有的所述保护元件形成环形的单一保护本体(15)。7.根据任一前述权利要求所述的叶轮，其中，所述保护元件永久地附接至所述主要本体。8.—种离心压缩机，其包括根据前述权利要求1至7中的任一项的叶轮。9.根据权利要求8所述的离心压缩机，包括多个串联的叶轮，其中，至少或仅第一叶轮是按照前述权利要求1至9中的任一项的。10.根据权利要求8或9所述的离心压缩机，其中，所述保护元件延伸，至少以便接收来自压缩机进口的所有的输入流体流。11.一种用于在其进口处压缩输入流体的机器，包括根据前述权利要求8至10中的任一项的离心压缩机以用于压缩所述输入流体。12.根据权利要求11所述的机器，其中，其进口直接连接于所述离心压缩机的进口。13.一种相对于输入流体流中的液体微滴的撞击来保护离心压缩机的叶轮的前侧的方法，包括在所述叶轮的前侧处永久地布置保护元件(10)，其中，所述保护元件(10)的材料具有良好的腐蚀抗性且所述叶轮的材料具有良好的机械抗性。14.根据前一权利要求所述的保护方法，其中，所述保护元件(10)由钴基合金、镍基合金、钛基合金、沉积硬化不锈钢、或马氏体不锈钢制成。
【文档编号】F04D29/02GK106062376SQ201480069345
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年12月15日
【发明人】M.贝拉奇, A.马西尼, M.詹诺兹, I.焦文內蒂
【申请人】诺沃皮尼奥内股份有限公司