离心式压缩机开式叶轮制造技术

一种离心式压缩机叶轮(60；160)，其具有轮毂(62；162)，所述轮毂(62；162)具有从前端延伸到后端的气路表面(64；164)。多个叶片(70A、70B；170)从所述轮毂气路表面延伸，并且每个叶片具有：前缘(72A、72B；172)；后缘(74A、74B；174)；第一面(80A、80B；180)；第二面(82A、82B；182)；以及尖端(78A、78B；178)。多个分流器区段(120、122；320、322)在所述叶片中的两个相关叶片之间延伸，并且每个分流器区段与所述轮毂气路表面和所述两个相关叶片的所述尖端两者间隔开。

Open impeller of centrifugal compressor

【技术实现步骤摘要】
离心式压缩机开式叶轮相关申请的交叉引用要求保护于2018年3月14日提交且名称为“离心式压缩机开式叶轮”的第62/642,827号美国专利申请，所述专利申请的公开内容通过引用整体并入本文，如同详细阐述一样。
技术介绍
本公开涉及离心式压缩机。更具体地，本公开涉及离心式压缩机叶轮配置。离心式压缩机通常用于蒸气压缩系统(例如，制冷)。叶轮设计和压缩机设计的其他方面有几个考虑因素。叶轮广义表征为两组：开式或半开式叶轮(unshroudedimpeller)；以及闭式叶轮(shroudedimpeller)。这两组都形成具有轮毂和轮叶(也称为“叶片”)的叶轮，所述轮叶从轮毂向外延伸。轮毂外表面从上游端或前端(轴向入口)轴向地延伸，然后径向向外延伸到下游端(径向出口)。因此，靠近上游端的轮叶通常从轮毂径向向外突出并且从轮毂朝向下游端轴向突出。利用闭式叶轮，整体护罩围绕轮叶使得轮叶延伸穿过轮毂表面与护罩表面之间的流动路径。示例性闭式叶轮经由合金的铸造和机加工而整体形成。护罩极大地加固了轮叶并降低了振动的趋势。这可以允许使用比在等效开式叶轮中相对更薄的轮叶结构，其中所述轮叶仅固定在轮毂处。在开式叶轮情况下，轮叶的边缘与压缩机上的单独护罩紧密界接。在叶轮与护罩之间可以存在位置控制以平衡由于泄漏而导致的效率损失，从而防止叶轮与护罩接触引起的损坏风险。开式叶轮提供某些易于制造的考虑因素。例如，轮叶可以容易地加工(铸入式轮叶的完全加工或精加工)。开式叶轮还允许针对特定的最终用途定制叶片几何形状。例如，对于不同的压缩机模型或子模型，一个基本叶轮铸件可以使其叶片以不同方式机加工(例如，机加工到不同高度)。另外地，几种压缩机驱动配置与离心压缩机一起使用。在直接驱动压缩机中，叶轮安装到马达轴。在齿轮传动压缩机中，变速器介于马达与叶轮之间。例如，齿轮传动减速可以在马达轴上具有与叶轮轴上的小齿轮配合的大齿轮。这可以用于叶轮转速低的大容量压缩机情况。另外的其他变型包括多叶轮压缩机。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种离心式压缩机叶轮，其包括轮毂，所述轮毂具有从前端延伸到后端的气路表面。多个叶片从所述轮毂气路表面延伸并且每个叶片具有：前缘；后缘；第一面；第二面；以及尖端。多个分流器区段在所述叶片中的两个相关叶片之间延伸。每个分流器区段与所述轮毂气路表面和所述两个相关叶片的所述尖端两者间隔开。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述多个分流器区段在从所述前缘到所述后缘的流动路径长度的上游三分之一或下游三分之一以内。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述多个分流器区段是第一多个分流器区段，并且所述叶轮还包括第二多个分流器区段，所述第二多个分流器区段在所述叶片之间延伸并且与所述轮毂气路表面和所述叶片的所述尖端两者间隔开。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一多个分流器区段在从所述前缘到所述后缘的流动路径长度的上游三分之一以内，并且所述第二多个分流器区段在从所述前缘到所述后缘的所述流动路径长度的下游三分之一以内。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述多个叶片是第一多个叶片。第二多个叶片从所述轮毂气路表面延伸并且每个叶片具有：前缘；后缘；第一面；第二面；以及尖端。所述第二多个叶片的所述前缘相对于所述第一多个叶片的所述前缘向下游凹陷。所述多个分流器区段在所述第二多个叶片的所述前缘的上游。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述多个分流器区段是第一多个分流器区段，并且所述叶轮还包括第二多个分流器区段，所述第二多个分流器区段在所述第一多个叶片与所述第二多个叶片的叶片之间延伸并且与所述轮毂气路表面以及所述第一多个叶片和所述第二多个叶片的所述尖端两者间隔开。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述轮毂、所述多个叶片以及所述多个分流器区段形成为单一整体金属铸件。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述多个分流器区段形成圆周环。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述轮毂和所述多个叶片形成为第一单一金属铸件，并且所述圆周环与所述第一单一金属铸件分开形成。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述轮毂和所述多个叶片包括第一合金，并且所述圆周环包括与所述第一合金不同的第二合金。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述第一合金是铝合金；并且所述第二合金是钛合金。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述轮毂、所述多个叶片以及所述多个分流器区段形成为单一整体玻璃纤维填充尼龙。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述叶轮具有轴向入口和径向出口。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述叶轮具有轴向入口和轴向出口。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，一种压缩机包括所述压缩机叶轮，并且还包括壳体，所述壳体具有入口孔和出口孔；马达，其安装在所述壳体内。所述压缩机叶轮联接到所述马达以被驱动围绕叶轮轴线旋转。护罩面向所述尖端。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，一种用于使用所述压缩机的方法包括使所述马达运转以驱动所述压缩机叶轮以驱动从所述入口到所述出口的流动，其中所述流动的至少25%通过所述多个分流器区段的径向外侧并且所述流动的至少25%通过所述多个分流器区段的径向内侧。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，一种用于制造所述压缩机叶轮的方法包括：形成第一合金的所述多个分流器区段；以及形成与所述第一合金不同的第二合金的所述多个叶片。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述制造方法包括增材制造。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述制造方法包括增材制造所述多个分流器区段和所述多个叶片两者。在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，一种用于制造所述压缩机叶轮的方法包括增材制造所述多个分流器区段和所述多个叶片两者作为一个单元。本公开的另一方面涉及一种离心式压缩机叶轮，其包括轮毂，所述轮毂具有从前端延伸到后端的气路表面。多个叶片从所述轮毂气路表面延伸并且每个叶片具有：前缘；后缘；第一面；第二面；以及尖端。圆周环在所述叶片之间延伸并且与所述轮毂气路表面和所述叶片的所述尖端两者间隔开。在附图及下文描述中陈述一个或多个实施方案的细节。从具体实施方式、附图说明及权利要求书，其他特征、目的以及优点将显而易见。附图说明图1是压缩机的正视图。图2是图1的压缩机沿线2-2截取的纵向剖视图。图2A是图2的压缩机的叶轮区域的放大视图。图3是叶轮的正视图。图4是叶轮沿图3的线4-4截取的局部轴向剖视图。图5是叶轮的局部侧视图。图6是第二叶轮的中心轴向剖视图。图7是叶轮上的环-轮叶交叉的局部横向剖视图。在各个附图中，相同的附图标记和名称指示相同的元件。具体实施方式图1示出了具有壳体或外壳(组件)22的压缩机20，所述壳体或外壳22具有入口或吸入口24和出口或排出口26。吸入口与排出口之间的流动路径可以压缩蒸气流400(图2)。图2将压缩机20示为在壳体的马达外壳部分中包括马达30。所述马达具有定子32和转子34。转子34包括轴36，所述轴36向外延伸以与变速器40配合并驱动所述变速器。示例性变速器40包括驱动齿轮42，所述驱动齿轮42与轴36配合以围绕轴的轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心式压缩机叶轮(60；160)，包括：轮毂(62；162)，其具有从前端延伸到后端的气路表面(64；164)；多个叶片(70A、70B；170)，其从所述轮毂气路表面延伸并且每个叶片具有：前缘(72A、72B；172)；后缘(74A、74B；174)；第一面(80A、80B；180)；第二面(82A、82B；182)；以及尖端(78A、78B；178)；以及多个分流器区段(120、122；320、322)，其在所述叶片中的两个相关叶片之间延伸，并且每个分流器区段与所述轮毂气路表面和所述两个相关叶片的所述尖端两者间隔开。

【技术特征摘要】
2018.03.14 US 62/6428271.一种离心式压缩机叶轮(60；160)，包括：轮毂(62；162)，其具有从前端延伸到后端的气路表面(64；164)；多个叶片(70A、70B；170)，其从所述轮毂气路表面延伸并且每个叶片具有：前缘(72A、72B；172)；后缘(74A、74B；174)；第一面(80A、80B；180)；第二面(82A、82B；182)；以及尖端(78A、78B；178)；以及多个分流器区段(120、122；320、322)，其在所述叶片中的两个相关叶片之间延伸，并且每个分流器区段与所述轮毂气路表面和所述两个相关叶片的所述尖端两者间隔开。2.如权利要求1所述的压缩机叶轮(60；160)，其中：所述多个分流器区段(120、122；320、322)在从所述前缘到所述后缘的流动路径长度的上游三分之一或下游三分之一以内。3.如权利要求1所述的压缩机叶轮(60；160)，其中：所述多个分流器区段是第一多个分流器区段(120；320)，并且所述叶轮还包括第二多个分流器区段(122；320)，所述第二多个分流器区段(122；320)在所述叶片之间延伸并且与所述轮毂气路表面和所述叶片的所述尖端两者间隔开。4.如权利要求3所述的压缩机叶轮(60；160)，其中：所述第一多个分流器区段(120；320)在从所述前缘到所述后缘的流动路径长度的上游三分之一以内；并且所述第二多个分流器区段(122；322)在从所述前缘到所述后缘的所述流动路径长度的下游三分之一以内。5.如权利要求1所述的压缩机叶轮(60)，其中：所述多个叶片是第一多个叶片(70A)；第二多个叶片(70B)从所述轮毂气路表面延伸并且每个叶片具有：前缘；后缘；第一面；第二面；以及尖端；所述第二多个叶片的所述前缘相对于所述第一多个叶片的所述前缘向下游凹陷；并且所述多个分流器区段在所述第二多个叶片的所述前缘的上游。6.如权利要求5所述的压缩机叶轮(60；160)，其中：所述多个分流器区段是第一多个分流器区段，并且所述叶轮还包括第二多个分流器区段，所述第二多个分流器区段在所述第一多个叶片与所述第二多个叶片的叶片之间延伸并且与所述轮毂气路表面以及所述第一多个叶片和所述第二多个叶片的所述尖端两者间隔开。7.如任一前述权利要求所述的压缩机叶轮(60；160)，其中：所述轮毂、所述多个叶片以及所述多个分流器区段形成为单一整体金属铸件。8.如任一前述权利要求所述的压缩机叶轮(60；160)，其中：所述多个分流器区段形成圆周环(120、122；320、322)。9.如权利要求8所述的压缩机叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：VM西什特拉，WT库辛斯，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：美国,US