离心压缩机扩压器的制作方法

专利名称：离心压缩机扩压器的制作方法
离心鹏柳广压器相关錄
本申请根据美国法典第35编第119 (e)条要求享有2005年9月13 日提交的申请号为60/716600的临时专利申请的 ，该临时专利申请在此并入 本文作为参考。
背景技术：
本发明涉及离心ra机，尤微朋于离心压缩机的扩压器。
工业中ra机被用于压缩通常状态下为气体或蒸汽的流体。最常见的 压缩机包括往复活塞式压娜、旋转式鹏机(如螺旋式、齿轮式、,式等) 和离心压縮机。当需要ffi^l大容量流体时，诸如空气，通常会使用离心压縮机。
离心压Wl舰tMI龙转的叶轮，该叶轮包括多4^动叶片。叶片与 1^ffi缩的流糊互作用，从而使流体加速。然后流体会从叶轮中高翻咄。
高速流体iSA^包括空气动力^ffi的扩压器中，这些空气动力1T征作 用于高速流，从而陶氐流体M和提高流体压力。由于采用了空气动力特征， 所以流动分离、涡流、漩涡和其它流动5im会使效率陶氏。另外，扩压器如果 以非预设工况运行，则容易受到卩腫和喘振的影响。发明
在一实施例中，本发明鄉一种用于离心JM机的扩压器，该ram包括一个排出高速流体的叶轮。该扩压器包括一个具有叶片部分并基本成圆形 孔的平台。该叶轮至少部分放置于孔内，这样高速流体可以沿着与叶片部分大 致相切的方向从叶轮里排出。 一个叶片从平台处延伸并包括吸力侧、压力侧以 及具有平台部分和护罩部分的前缘。大部分护罩部分位于通过前缘的平台部分 中心并垂直于平台的直线的吸力侧上。 一个轮盖连接至叶片的护罩部分，这样 叶片、平台和轮盖—起至少部射也形成两个流道。
在另一实施例中，本发明提供一种用于离心压缩机的扩压器，舰缩 机包括一个排出高速流体的叶轮。该扩压器包括具有叶片部分并基本成圆形孔 的平台。该叶轮至少部分方爐于孔内，这样高速流^&着基本切向于叶片部分6的方向从叶l&里排出。 一个叶片从平台处延伸并包括前缘，该前缘具有平台部分、护罩部分以及在该平台部分和护罩部分之间體的中间部分。Mf缘是弯 曲的，这样中间部分与穿过平台部分和护罩部分的延长线间隔距离不为零。一 个轮盖连接至该叶片的护罩部分，这样叶片、平台和轮盖一起至少部分形成了 两个流道。
在另一实施例中，本发明提供一种用于离心压缩机的扩压器，该ffi^S机包括一个排出高速流体的叶轮。该扩压器包括具有叶片部分并鉢成圆形孔 的平台。该叶轮至少部分方爐于孔内，这样高速流体沿着基本切向于叶片部分 的方向从叶轮里排出。一个轮盖与该平台间隔开。 一个叶片在该平台和该轮盖 之间延伸。该叶片包括前缘、后缘、吸力侧和压力侧。吸力侧包括平台部分、 护罩部分和中间部分。相对于平台部分和吸力部分，中间部將向压力侧。
在另一实施例中，本发明提供一种用于离心压織几的扩压器，该JBi 机包括一个排出高速流体的叶轮。该扩压器包括具有叶片部分并基本成圆形孔 的平台。该叶轮至少部分放置于孔内，这样高速流皿着基本切向于叶片部分 的方向从叶轮里排出。一1^斗面形成部分平台雜于叶轮和叶片部分之间。一 ，盖与该平台间隔的距离不为零。多个叶片连接到该平台和该轮盖上。
叶片和该平台之间的接触面形^1渡面。針叶片和该轮盖之间的接触面基本 駄角。[OOIO]结合下面的发明详述和


，本发明其他方面和实施例M而易见的。

[OOll]图1是具有本发明的离心J1WI的剖视图； [(X)12]图2是图1中离心压缩机扩压器的正视图； [(X)13]图3a是图2中扩压器髓线3-3的剖视图； [(X)14]图3b是图3a中，曲线W)的剖面放大图； [(X)15]图4是图2中扩压器叶片的透视图；
图5是图4中叶片的侦诉见图； [OOU]图6是图5中叶片沿織"的正视图；禾口
图7是图6中连接到护罩上的叶片的正视图。
在具体说明本发明招可一个实施例之前，应鋭S^本发明不局限于 以下描述或附图^出的具体结构和组成配置。本发明可以是其它实施例并且 可以以多种方法实施、实行^l行。也应该理解这里所使用的措辞和术语是以 说明为目的，而不是有所限制。本文中"包括'、"包含"或'具有邻多种其它駄 方式的i顿是为了包括所列术语和等同术语以及附加术语。另外，除非没有指 定或限定，否则术语"，，、"连度，、"支撑"和'，"以及多种其它表达方式将 被广泛顿，包括直接和间接的安装、连接、支撑和麟。而且，"连接"和"连 结"没有严格限定魏理^lM^m^ 。[(X)20]图1示出了一个流体^g系统10,其包括牵引机，诸如连接到压缩 机20上并且可操作产，縮流的马达15。 ^^f示结构中，电马达15被用作牵 引机。然而，其^M构可以f顿其它牵引机，诸如但不局限于内微几、柴油机、 燃气轮机等。
电动马达15包括转子25和形^子腔35的定子30。转子25支撑 在轴40上旋转^S本位于定子腔35内。所示转子25包括永磁铁45 ，其与定子 30所产生的磁场相互作用使转子25和轴40发生旋转。定子30的磁场會嫩变化 以使轴40的旋^t3U^生变化。当然，如果需要其它鍋也可以湖其它型号 的电动马达(如同步、感应、顿!)DC马达等)。[(X)22]马达15位于为其提供支撑和保护的壳体50内。轴承55位于壳体50 的任一端，由壳体50直接或间接地支撑。轴承55依次支撑轴40旋转。在所示 结构中，电磁轴承55与也适合舰的其它轴承一^iS用(如滚筒、？魏、滚针 等〉。在图1所示，中，如果一个或两个电磁轴承55都^ t贝lj^ffi第二轴 承60辦自提供，。
在一些娜中， 一个外麟65环绕部分壳体50，它们之间形成/賴卩 路径70。流体(诸如乙醇、辩腋等)或气体储如空气、二氧化碳等)7射卩 剂流经该Jt^路径70以)ti卩运fi^;程中的马达15。
—个电箱75可以被安置在壳体50的一端以封入各种零件，诸如马达 控制恭断电器、转换器等等。马达轴40从壳体50的另一端延伸出，从而使 轴40 3^U压W120上。〖0025]该JBf机20皿入口罩80或入口环、叶轮85、扩压器90和蜗壳95。 该蜗壳95包括第一部分100和第二部分105。第一部分100连在壳体50上，使8JBjl机20的静止部分體到马达15的静止部分上。第二部分105连在第一部 分100上形獻口通道120和^!3I道115。第二部分105也形成包含^MI 125的封硫部分120，该^Mit与^Mll5翻，将压缩流体MH缩机20 内排出。
;^ff示结构中，蜗壳95的第一部分100包含一个支柱130，为压缩 机20和马达15提供支撑。在其它结构中，使用其它部件来支撑水平^S的压 縮机20和马达15。在其它结构中，还可以iOT—个或更多个支柱^^M其它 方fet马达15和压WUO在垂直方向 它希望的方向进行支撑。
扩压器90位賴 |115的径内侧，这样从叶轮85流出的流体必 须先^t^扩压器90再itA到蜗壳95。扩压器90包括气动力学表面(诸如叶片、 翼片、肋片等)，当流体通MT压器90时，该表面可用于减小流动驗和增加 流体压力。[(K)28]叶轮85连接到转子轴40上，这样叶轮85与马达軒25 —起旋转。 棚示结构中，杆140与轴40螺纹啮合，螺母145与该杆140螺纹啮合，这样 使叶轮85固定至l胸40上。叶轮85从穷掌马达轴40的轴承55处延伸出，并且 同样以悬臂方式被支撑。其它结构可以翻其它繊方^fe将叶轮85连接到轴 40上，并且可以翻其它支撑方魏支撑叶轮85。同样地，本发明应该不局限 图l戶标出的结构。而且，尽管所示结构包括直鶴到叶轮85上的马达15，但 是其它结构还可以，增速器，例如齿^fl"可以使马达15以比叶轮85还低的[(X)29]叶轮85包括多^动力学表面或叶片150，这 面或叶片被用于 形,口导流部分155和出口导流部分160。进口导流部分155位于叶轮85的 第一端，使流鄉基本轴向方向l]SA至叶轮85中。叶片150使流体鹏提高， 并将流体指向位于叶轮85另一端附近处的出口导流部分160。流体至少部分沿 径向方向绕叶轮85360度由出口导流部分160排出。
入口罩80，有B^尔作入口环，与蜗壳95连接并包括一顿向叶轮85 的流动通道165。叶轮85駄的压缎流鹏流动通道165 atAI,85的进口 导流部分155中。流动ait 165包括位于叶轮85的叶片150附OT于减少叶片 150顶部的流体泄漏的叶轮撤虫面部分170。这样，叶轮85和入口罩80共同形 成多^h基本封闭的流动M 175。
图2更加具体地说明了该扩压器90。该扩压器90包括一竹台185 和多饼片190。其它结构还可以包掛頃示的叶片数较多^b的叶片。
如图2所示，该平台185鄉叶片部分195、出口部分200、进口部 分205和孔210。该叶片部分195支撑叶片190，并可以包含单个表面(如平面 的、郷的、不规贝啲等)棘相互雜而形成叶片部分195的M^面。在 图3b所示结构中，叶片部分195包括用于支撑叶片190前缘220的平面215， 和径向伸出平面215外的用于支撑叶片190尾缘230的锥形部分225。
出口部分200位于叶片部分195的径向外侧。如图3a和3b所示，出 口部分200基本是平面的。然而，其它结构可會採用锥形面跡规则表面以及 这些表面的组合用于形成出口部分200。
孔210与进口部分205相邻并从平台185穿出。,地，进口部分 205員少部分位于孔210内的叶片85和扩压器90之间过渡。
叶片190从平台185的叶片部分195处延伸并包括前缘220、驗230、 吸力侧245、压力侧250和护罩部分260。叶片190牢固:ttt置(如M31^接等) 在平台185上。在雌的结构中，叶片190与平台185形成一个識式的单一 均质元件。在这些结构中，叶片190—般与平台185 j顿同一件材料加工而成。
如图6和图7所示，在叶片190和平台185之间的接触面处形成一个 逾度面265，用于叶片190到平台185的平MM渡。
前缘220与平台185的孔210相邻，并包括后移和前倾(即叶片向入 流方向倾斜)。图5示出了前缘220的后移。该后移导iCir缘220的中间部分268 与平台185和护罩部分260之间的延长线270的保持—瞎距离269。 ^^ 示的结 构中，该后移是弯曲的，这样线270在平台185和护罩部分260两自虫前缘220。然而该后移可以采用其它形式(如线形等)，这样前缘220是不辦尔的。[(K)40脚图6所示，前倾导致前缘220的护罩部分260比压力侧250上的邻 近叶片190更加,于吸力侧245上的邻近叶片。换句话说，从垂直于平台185 的前缘220中心引出的线270横切护罩部分260 Pf銜的前缘220，这样护罩部分 260 Pf版的前缘220大部分在线270的前侧或吸力侧。^^f示的结构中，前倾是 前缘220弯曲的结果。在其它结构中，直线形、抛物线形等前缘可以产生前倾。
尾缘230位于平台185的出口部分200附近，并被布置成从前缘220 指向尾缘230的向量一般与叶轮85的旋转方向相应。
*叶片190的吸力侧245由前缘220、尾缘230、平台185和护罩 部分260之间的表面形成，并面对进口部分205。吸力侧245在平台185和护罩 部分260之间朝压力侧250弯曲，如图6所示。换句话说，叶片190在平台185 和护罩部分260之间的中间部分275，与从平台185延伸到护罩部分260并基本 垂直于流经扩压器90的流術荒动方向的多条直线280 (示出一条)所形成的平 面之间的间隔距离278不为零。
如图4所示，旨叶片190的压力侧250由前缘220、尾缘230、平 台185和护罩部分260之间的表面形成，并面对出口部分200。如图6所示，远 离吸力侦啲压力侧250在前缘220和尾缘230之间的表面是凸起的。其它结构 中，在平台185和轮盖100之间的压力侧250表面是不凸起的。
该护罩部分260位于平台185相对的叶片190表面上。护罩部分260 可以被车加工、，等等，这样护罩部分260会 W叶片190周长形，沿285 。 该护罩部分260连接到ra机20的轮盖上，基本形^M转角288，如图7所 示。在一些娜中，轮盖固定到叶片190上，而在其它结构中，轮盖接近叶片 190方燈或与叶片190接触，但不是固趕其上。图1所示的结构釆用蜗壳95 的第一部分100作为轮盖。在其它结构中，轮盖可以是不用作鹏机20其它目 的般盘。
扩压器90周围的每对相邻叶片190之间形成一扩压 道290，如 图2所示。^h扩压器鹏290由一个叶片190的吸力侧245、相邻叶片190 的压力侧250、平台185和轮盖100之间的区^^f形成。^^扩压器ffiil 290 包括进口区域295和出口区域300。进口区域295位于两个相邻叶片190的前缘 220之间。出口区域300位于一个叶片190尾缘230 ITO的两个相邻叶片190之间。扩压器鹏290的横断面面积是增大的，这样出口区域300的尺寸要比 进口区域295的尺寸大。
运行中，樹共动力给马达15以4鄉40和叶轮85旋转。当叶轮85旋 转时，要臓的流体被駄到入口罩80中并iSAPJ叶轮85的进口导流部分155。 叶轮85将流体/腿零鹏加懇1胜出口导流部分160处的高驗。流瓶出叶 轮85，乡S1I斗面240， iAT压器通道290的进口区域295处^T压器90中。 扩压器Mit 290为流体维持导流方式，使流体Mi迕口区域向出口区^i胀，从 而减di体皿。扩压器M3t 290的横断面面积的增加能够将流 动的动能 转^^能或高压。这时的高压流从扩压器通道290的出口区域300流出扩压 器90， ^a口鹏110駄到蜗壳95中。然后高压流舰用于收叙自进口 鹏110周围德角度的流体的 131115中。 01道115之后MJf^ Mil 125将高压流排出蜗壳95外。
运^i中，压 20的效率可以由于各种不合需要的流体1^诸 如流动分离、涡流或漩涡而斷氏。前缘为后移和前倾可以帮助M^这些1^ 者使这些S^小化。
扩压器90 ffiiar大压縮机20的ii^fe提高压縦几20的效率。该 运程范围从高于扩压器容易发生喘振的最大允许稳压增长至扩压器发生阻塞工 况的最大允许流动。前缘220的后移270有效增大了扩压器通道290的进口区 域295，这样,繊高了流经扩压器90的最大允许流动。
因此，本发明掛共其中一种用于离心艮嚇几的新型有用的扩压器90。 战结合附图鄉喊明的扩压器90的结构特征仅 131实施例加以说明，而不 作为对本发明縱和主题的限定。本发明的各种伊征和优点是在/崩权利要求 中被提出。
权利要求
1、一种用于离心压缩机的扩压器，所述离心压缩机包括排出高速液流的叶轮，所述扩压器包括平台，其包括叶片部分并基本成圆形孔，所述叶轮至少部分放置于孔内，这样，高速流体沿着基本切向于叶片部分的方向从所述叶轮里排出；叶片，其从所述平台处延伸并包括吸力侧、压力侧以及具有平台部分和护罩部分的前缘，大部分护罩部分位于通过所述前缘的平台部分中心并垂直于所述平台的直线的吸力侧上；轮盖，其连接至所述叶片的护罩部分，这样，叶片、平台和轮盖一起至少部分地形成两个流道。
2、 根据权利要求1戶，的扩压器，其中所述叶片是多个基科目似的叶片之 —，戶服多错片、平台和轮盖一起形成多个繊。
3、 根据权利要求2戶脱的扩压器，其中所述多个流道的每一个随着离所述 叶轮距离的增大，其流动区域也增大。
4、 根据权利要求1所述的扩压器，其中所述前缘包括位于平台部分和护罩 部分之间的中间部分，戶，前缘是弯曲的，这样，中间部分与穿过平台部分和 护罩部分的延长线间隔距离不为零。
5、 根据权利要求1所述的扩压器，其中所述叶片包括中间部分，所述叶片 被體成吸力侧的中间部分朝压力侧弯曲。
6、 根据权利要求1所述的扩压器，进1包括一个形成为平台的一部分并 位于戶腿叶裕Q戶脱叶片部分之间的斜面。
7、 根据权利要求1戶脱的扩压器，其中所述叶片连接到所述平台和戶脱轮 盖上，其中叶片和平台之间的接触面形成了过渡面，每个叶片和轮盖之间的接 触面基本形成为，转角。
8、 根据权利要求1所述的扩压器，其中所述叶片与所述平台形成一个整体 魏牛。
9、 一种用于离心Mt几的扩压器，所述离心iBi机包括一^Ht出高速流体 的叶轮，臓广压器包括平台，其包括叶片部分并基本成圆形孔，所述叶轮至少部分力燈于孔内，这样，高速流^S^基本切向于叶片部分的方向MM述叶轮里排出；叶片，其》A^述平台处延伸并包括前缘，所述前缘具有平台部分、护罩部分以及舒万述平台部分和护罩部分之间设置的中间部分，所述前缘是弯曲的，这样中间部分与穿过平台部分和护罩部分的延機间隔距离不为零；和轮盖，其连接至所述叶片的护罩部分，这样叶片、平台和轮盖一起至少部 分地形成两个流道。
10、 根据权利要求9所述的扩压器，其中所述叶片是多个基科敝叶片之 一，所述多个叶片、平台和轮盖1形成多个流道。
11、 根据权利要求10所述的扩压器，其中戶脱多个流道的每一个随着离所 述叶轮距离的增大，鄉动区域也增大。
12、 根据权利要求9所述的扩压器，其中所述叶片包括一个中间部分，所 述叶片被^S成使得吸力侧的中间部分朝压力侧弯曲。
13、 根据权禾腰求9戶做的扩压器，进一步包括一个形成为平台的一部分 微于所述叶轮和戶腿叶片部分之间的斜面。
14、 根据权利要求9所述的扩压器，其中所述叶片,到所述平台和所述 轮盖上，其中叶片和平台之间的接触面形成了过渡面，每个叶片和轮盖之间的 撤虫面基本形成为魏转角。
15、 根据权利要求9所述的扩压器，其中所述叶片与所述平台形成一个整 体叙件。
16、 一种用于离心压缩机的扩压器，所述离心压縮机包括一个排出高速流 体的叶轮，所述扩压器包括-平台，其包括叶片部分并基本成圆形孔，所述叶轮至少部分方爐于孔内， 这样高速流W&^基本切向于叶片部分的方向/A^叶轮里排出； 轮盖，其与皿平台间隔开；和叶片，雜所述平台和所述轮盖之间延伸，戶腿叶片包括前缘、后缘、吸 力侧和压力侧，吸力侧包括平台部分、护罩部分和中间部分，相对于平台部分 和吸力部分，中间部，向压力侧。
17、 根据权利要求16所述的扩压器，其中所述叶片是多个基:ffi似的叶片 之一，所述多个叶片、平台和轮盖一起形成多个鹏。、
18、 根据权利要求17所述的扩压器，其中所述多个流道的每一个随着离所述叶轮距离的增大，其流动区域也增大。
19、 根据权利要求16所述的扩压器，其中所述前缘包括一个位于平台部分 和护罩部分之间的中间部分，所述前缘是弯曲的，这样中间部分与穿过平台部 分和护罩部分的延機间隔距离不为零。
20、 根据权利要求16所述的扩压器，进一步包括一个形成为平台的一部分雜于所述叶轮和所述叶片部分之间的斜面。
21、 根据权利要求16所述的扩压器，其中所述叶片连接至IJ戶腿平台和所述 轮盖上，其中叶片和平台之间的接触面形成了过渡面，每个叶片和轮盖之间的 ^M面基本形成为魏转角°
22、 根据权利要求16所述的扩压器，其中臓叶片与所述平台形成一个整
23、 一种用于离心压缩机的扩压器，所述离心压辦几包括一个排出高速流体的叶轮，皿扩压器包括平台，其包括叶片部分并基本成圆形孔，戶腐叶轮至少部分方爐于孔内， 这样高速流#^*基本切向于叶片部分的方向从戶，叶轮里排出；斜面，其形戯平台的一部分微于臓叶辦断片部分之间； .轮盖，其与所述平台间隔的距离不为零；和多个叶片，其每一个都连接到所述平台和所述轮M，齡叶片和所述平 台之间的接触面形成逾度面，齡叶片和所述轮盖之间的接触面基本形成为直 角转角。
24、 根据权利要求23所述的扩压器，其中所述多个叶片、平台和轮盖一起 形成多个流道。
25、 根据权利要求24戶脱的扩压器，其中所述多个 的每一个随着离所述叶轮距离的增大 动区域也增大。
26、 根据权利要求23戶脱的扩压器，其中所述多个叶片的每一个都包括前缘，戶腿前缘包括一个位于平台部分和护罩部分之间的中间部分，所述前缘是 弯曲的，这样中间部分与穿过平台部分和护罩部分的延长线间隔距离不为零。
27、 根据权利要求23所述的扩压器，其中所述多个叶片的每一个都，压 力侧和包括一个中间部分的吸力侧，戶脱叶片包括一个中间部分，所述叶片被 ^S成使得吸力侧的中间部分朝压力侧弯曲。
28、 根据权利要求23所述的扩压器，进一步包括一个形成为平台一部分并 位于所述叶辦n臓叶片部分之间的斜面。
29、 根据权利要求23臓的扩压器，其中所述多个叶片/AM述平台处延伸， 并包括吸力侧、压力侧和具有平台部分和护罩部分的前缘，所述护罩部分位于 ffiil^述前缘的平台部分中心并垂直于，平台的直线的吸力侧上。
30、 根据权利要求23所述的扩压器，其中所述叶片与所述平台形成一个整
全文摘要
本发明涉及一种用于离心压缩机的扩压器，压缩机包括一个排出高速流体的叶轮。扩压器包括一个具有叶片部分并基本成圆形孔的平台。叶轮至少部分放置于孔内，这样高速流体可以沿着与叶片部分大致相切叶轮里排出。一个叶片从平台处延伸并包括吸力侧、压力侧和具有平台部分和护罩部分的前缘。大部分护罩部分位于通过前缘的平台部分中心并垂直于平台的直线的吸力侧上。一个连接至叶片的护罩部分，这样，叶片、平台和轮盖一起至少部分地形成两个流道。
文档编号F04D29/44GK101263306SQ200680033335
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月13日 优先权日2005年9月13日
发明者C·徐, D·瓦伦泰恩 申请人:英格索尔-兰德公司