用于离心压缩机的耐受液体的叶轮制造技术

为了减少由于引入的气流中的液滴引起的叶轮(120,130)的腐蚀，叶轮(120,130)包括会聚－发散狭口；引入的流传送通过狭口，以便在叶轮的入口(122)处的气体速度首先突然大大增大以及然后突然大大减小；此外，叶轮构造成使得在内部在其入口之后，引入的流在经向面中逐渐偏离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于离心压缩机的耐受液体的叶轮 描述本文中公开的主题的实施例涉及用于旋转机械的叶轮、用于减少叶轮腐蚀的方法以及离心压缩机。存在许多其中叶轮设计为在其入口处接收气流的方案。在这样的方案中，十分常见的是，在叶轮的大部分操作时间期间，气体极其干燥，但是在一些情形中，气体包含一些液体;液体可为气流内的液滴的形式。在这种情形中，液滴撞击叶轮，尤其是叶轮的内部通路的表面;这意味着液滴可腐蚀叶轮。在离心压缩机中使用的叶轮的情形中，腐蚀影响叶片表面以及甚至轮毂表面。应当注意，液滴碰撞的效果是非线性的。最初，液滴与叶轮通路的表面的碰撞似乎没有影响，且其不在表面上引起腐蚀;在若干碰撞之后，影响变得明显且表面迅速恶化。腐蚀时间阈值取决于各种因素，包括例如液滴的质量和大小以及液滴的速度，尤其是速度的垂直于被液滴撞击的表面的分量。应当注意，当由于表面恶化引起的叶轮损坏是可以忽略的或根本没有时，叶轮应当例如在压缩机中使用;否则，叶轮应当修理或替换。还应当注意，如果旋转机械是操作的且叶轮正在旋转，则一旦表面恶化开始，由于恶化而引起的叶轮损坏不容易检测;通常仅当恶化非常严重且引起振动时才检测到恶化。因此，存在对减少由于引入的气流中的液滴引起的叶轮腐蚀的方法的需要。该需要尤其对于离心压缩机的叶轮存在。通过减少腐蚀，叶轮的寿命将增加，且因此还将增加旋转机械的可用时间。解决方案应当考虑到，在大部分操作时间期间，引入的气流不包含液滴；因此，所采取的用于减少腐蚀的任何措施不应当对在干燥状态中的操作过度不利。根据第一示例性实施例，存在一种用于旋转机械的封闭叶轮，其具有入口、出口和将入口流体地连接到出口的多个通路;其中每个通路由轮毂、护罩和两个叶片限定;在入口处，叶片的厚度首先增大且然后减少，以便创造通路中的位于通路的入口区域处的会聚-发散狭口。每个叶片具有上游部分和下游部分，在上游部分中，厚度首先突然增大且然后减少，下游部分具有大致恒定的厚度。根据第二示例性实施例，存在一种用于减少由于引入的气流中的液滴引起的叶轮腐蚀的方法；引入的流传送通过会聚-发散狭口以便首先增加且然后减少叶轮的入口处的气体速度。有利地，在叶轮的入口后和叶轮内，引入的流在经向面(merid1nal plane)中逐渐偏离。根据第三示例性实施例，存在具有多个压缩机级的离心压缩机;压缩机在其入口处耐受液体;至少第一级包括叶轮，其中，在入口处，叶片的厚度首先增大且然后减少，以便在叶轮的内部通路中创造会聚-发散狭口。从结合附图考虑的示例性实施例的以下描述，本专利技术将变得更明显，其中:图1示出多级离心压缩机的非常示意性的视图，图2A示出根据示例性实施例的叶轮的局部立体视图， 图2B示出图2A的叶轮的细节，图3示出两个不同的叶轮中的速度的比较图，图4示出两个不同的叶轮中的加速度的比较图，图5示出根据现有技术的叶轮的内部通路，图6示出根据示例性实施例的叶轮的内部通路，图7示出包括图5和图6的叶轮的不同叶轮中的法向加速度的比较图，图8示出根据示例性实施例的叶轮的内部通路的放大视图，以及图9示出根据示例性实施例的叶轮的局部前视图。详细描述示例性实施例的以下描述参考附图。不同附图中的相同附图标记表示相同或类似的元件。以下详细描述不限制本专利技术。而是，本专利技术的范围由所附权利要求限定。贯穿说明书对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，贯穿说明书在各处的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定参考相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。图1示出离心压缩机的两个级和两个对应的叶轮120和130;具体地，叶轮120是第一叶轮(第一级)，其为接收引入的气流的第一个叶轮，且叶轮130是第二叶轮(第二级)，其为正好在第一叶轮120之后接收引入的气流的第二个叶轮。压缩机基本上由转子和定子100及转子组成；转子包括轴110、固定到轴110的叶轮120与130，以及固定到轴110的扩散器140。图1示出在截面视图中的第一叶轮120和在外观图中的第二叶轮130。关于第一叶轮120，图1示出其内部通路121中的一个，其将叶轮的入口122流体连接到叶轮的出口 123;通路121由轮毂124、护罩125和两个叶片126(仅其中一个在图1中示出)限定。叶轮的入口区域和出口区域在叶轮内少量延伸;特别地，叶轮的入口区域对应于内部通路的入口区域(参见图1中的虚线)，即使叶片126的前缘127可从叶轮的前侧回退(参见图1)。如将从下文中变得更明显地，有利的是，叶轮通路的全部入口区域位于叶轮的入口区域中，因为以这种方式，与通路入口区域(尤其是与叶片)关联的会聚-发散狭口的作用恰好在通路的开始处出现。在叶轮120的大部分操作时间期间，引入的气流完全干燥，且在一些情形中气体包含液滴形式的一些液体。在这种情形中，液滴撞击叶轮，特别是叶轮的内部通路121的表面，更特别地轮毂124的表面。用于减少被液滴腐蚀的第一措施是减少液滴的质量和大小；如果这种减少在叶轮的入口区域处执行，有利地在叶轮的内部通路的入口区域处执行，则其是特别有效的。在图2的有利的示例性实施例中，每个叶片的厚度首先突然大大增加(参见例如图2B左方)以及然后突然大大减少(参见例如图2B右方)；考虑到叶轮的叶片彼此面对(参见例如图2A)，厚度增加和厚度减小创造通路中的位于通路的入口区域中的会聚-发散狭口。由于这种狭口，液滴经历破碎过程，即，其被相对的气流强制打碎。这因为在液体和气体之间的不同惯性发生。厚度增加和由此引起的气体加速以及厚度减小和由此引起的气体减速都增加了两相(即，气体和液体)之间的相对速度，因为滴对气体速度变化几乎不敏感(尤其是如果它们突然且较大)且倾向于以恒定速度前进。 破碎过程由两相的不同惯性增强;然而，当液滴的液体的密度超过气体密度达50倍以上时，液滴以高度切向的相对速度(因为平均速度对于液滴相比对于气体小得多)接近叶轮，且其撞击叶片的压力侧。在这些情形中，如上文中描述的破碎工艺可变得不那么有效或者完全无用。典型地但不必然地，叶轮的所有内部通路设有这种类型的狭口，且叶轮的所有叶片构造成带有这种类型的初始厚度增加和厚度减小;典型地但不必然地，所有叶片将相同。图2A示出根据示例性实施例的一个叶片的初始部分的截面(滴形)以及根据现有技术的一个(大致平坦)；图2B的剖面是水平的且垂直于图1的平面，且图2B的细节可在垂直实线127(叶片的前缘)与平行于其的虚线之间找到。根据流动方面，叶片的上游部分位于叶片本身的开始处。尤其地，如图2A所示，上游部分长度小于脊线(camber line)长度的20%，脊线为在通路的截面上距轮毂和护罩表面等距的线。在图2B中，厚度减小紧随着厚度增加;这意味着在它们之间不存在具有恒定厚度的叶片部分;如此，在狭口区域中气体速度不断地被迫改变且液滴被高度地扰乱。在图2的实施例中，叶片的截面关于脊线200对称，且厚度增加和厚度减小在叶片的两侧上相同地分布。不管怎样，根据备选实施例，叶片的截面可关于脊线200不对称，且厚度增加和/或厚度减小可不对称地分布以及甚至仅在叶片的一侧上。就这点而言，应当注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旋转机械的封闭叶轮，其具有入口、出口和将所述入口流体地连接到所述出口的多个通路，所述通路中的每个通路由轮毂、护罩和两个叶片限定，其特征在于，每个叶片具有上游部分和下游部分，所述上游部分具有首先突然增大且然后减小的厚度，以便创造所述通路中的位于所述通路的入口处的会聚－发散狭口，且所述下游部分具有大致恒定的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A斯科特蒂德格雷科，A阿尔诺内，M彻库西，F鲁贝奇尼，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT