离心压缩机的翼型扩压器制造技术

用于离心压缩机的翼型扩压器，该扩压器由扩压器通道区域和位于该扩压器通道区域内的多个扩压器叶片形成。扩压器通道区域限定在毂板和离心压缩机的罩之间。每个扩压器叶片沿在所述毂板和与所述毂板相对设置的所述罩的所述外部之间截取的叠加方向具有扭转的构造。作为扭转构造的结果，扩压器叶片入口角从所述毂板到所述罩的所述外部减小。在所述扩压器叶片前缘处的稠度测量结果在较低稠度值和较高稠度值之间变化，所述较低稠度值在所述毂板处测得并小于约１．０，而所述较高稠度值在所述罩的所述外部处测得并不小于１．０。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于离心压缩机的翼型扩压器，该扩压器包括多个位于扩压器通道区 域内的扩压器叶片，在该扩压器通道区域中，每个扩压器叶片具有沿叠加方向的扭转构造。 更具体地，本专利技术设计这样的扩压器，在该扩压器中，在翼型扩压器叶片的前缘处测得的稠 度值在压缩机毂板出的小于1.0的值和在与所述毂板相对设置的压缩机罩的外部处测得 的大于1.0的值之间变化。
技术介绍
离心压缩机用于多种工业应用。离心压缩机的主要部件是叶轮，其由通常为电动 机的动力源驱动。叶轮在毂板和相邻的罩的内部环形区域旋转。叶轮旋转有叶片的元件， 该元件将要压缩的流体抽吸通过罩并将高速流体且因此具有高动能的流体改向到叶轮的 旋转方向的大致径向方向。扩压器位于叶轮的下游并位于限定在毂板和罩的外部之间的扩 压器通道区域内以通过降低要被压缩的流体的速度来恢复气体的压力。最终的加压流体被 朝着压缩机的出口导向。在无叶片的扩压器中，毂板和罩的外部之间的扩压器通道区域是不断增加的以恢 复压力。在叶片型扩压器中，叶片在扩压器通道区域内连接到毂板或罩的外部。当从毂板 向罩观察时，叶片可具有恒定的横剖面。在被称为翼型扩压器的叶片型扩压器中，叶片具有 翼型剖面而不是恒定的横剖面。驱动这样的离心压缩机所需要的动力可代表采用离心压缩机的工厂运行成本的 相当大的部分。例如，在空气分离工厂，运转工厂所需要的大多数成本都是用在对空气进行 压缩中的电能成本。在诸如空气分离之类的上述应用中采用的压缩机需要有宽的运行范 围，其它应用也一样。例如，在空气分离工厂，必须能调低生产和提高生产。这个可变的运 行可由要求或时刻变化的当地电能成本驱动。然而，即使给定电能成本，宽的运行范围及该 运行范围上的压缩机效率也是必须的。在增大运行范围同时维持效率的尝试中，可能的是改变叶轮设计和扩压器设计。 然而，关于叶轮设计，所采用的实际设计由压缩机的机械布置和最终流动条件(例如特定 的速度)限制。这些布置，导致了预先确定了许多的叶轮特点，例如，叶轮罩的设计和导流 片的布置、轴向长度，并且因此，子午线轮廓和三维空气动力学构造的使用，即空气动力学 掠弯和倾斜以及使用分流叶片。然而，通常，最常用的叶轮特点是在叶轮出口的叶片后掠。 这通过降低的流率给离心级提供了升高压力的特点，降低的流率增加了该级的稳定性。而 且，与设计为相同旋转速度和压力比的带径向叶片的叶轮相比，后掠叶轮具有比带径向叶 片的叶轮设计更低的叶轮压力载荷、增大的叶轮反作用和增大的向流体的无损能量传递 (科氏加速度)。扩压器设计的限制比叶轮的少。对扩压器设计的几何限制是多个悬臂式级的蜗壳 和收集器的大小，或多个梁型级情况下的回转通道。无叶片的扩压器能够为离心压缩机级 提供具有中等压力恢复水平和中等效率的大的运行范围。另一方面，叶片型扩压器具有更高的效率水平但范围缩小。在增大运行范围的尝试中，US2372880提供了叶片型扩压器，其 具有不带翼型横剖面但叶片带有扭转的叶片，从而改变喉部面积并因此增大压缩机的运行 范围。最终的扩压器是高稠度扩压器或者换句话说，几何上具有这样的比值，该比值通过使 在叶片的前缘和后缘之间测得的距离除以相邻叶片的前缘间的周向间隔而计算得到，该比 值大于1.0。 低稠度扩压器，它们是具有稠度值小于1. 00的翼型扩压器，并且特征在于在扩压 器通道中没有几何喉部，已经证明该种扩压器具有与无叶片的扩压器类似的大流量范围， 但压力恢复水平高于无叶片的扩压器。然而，已经发现，与高稠度扩压器相比，增大的运行 范围以效率为代价。在另一极端，已经构造了高稠度扩压器，其虽然具有更高的效率，但不 具有低稠度扩压器的运行范围。如将讨论的，在本专利技术中，一方面，提供一种翼型扩压器，其中扩压器叶片构造成 带有扭转的构造，这些叶片在毂板上产生低稠度值而在罩上产生高稠度值，结果是与现有 技术相比，该扩压器不仅给予该离心压缩机更宽的运行范围，还给予在该宽运行范围上的 高效率。
技术实现思路
本专利技术提供了用于离心压缩机的翼型扩压器，其中稠度从毂板处的低稠度值变化 到罩处的高稠度值。根据本专利技术，翼型扩压器具有扩压器通道区域，该区域限定在毂板和与 所述毂板相对设置的罩的外部之间。毂板和所述罩形成所述离心压缩机的一部分，并且分 别具有大致的环形构造以允许所述离心压缩机的叶轮在它们的内部环形区域内旋转。多个 扩压器叶片以圆形布置的方式位于所述毂板和所述罩的所述外部之间的扩压器通道区域 内，连接到所述毂板或所述罩的所述外部。扩压器叶片沿在所述毂板和所述罩的所述外部之间截取的叠加方向具有扭转的 构造，使得所述扩压器叶片中每一个围绕基本沿所述叠加方向延伸的线扭转，该线穿过每 个翼型剖面的空气动力中心，并且扩压器叶片中每一个都具有叶片入口角和倾斜角，所述 叶片入口角从所述毂板到所述罩的所述外部减小，并且当沿叶轮旋转的方向观察时，在所 述毂板处测得的所述倾斜角在所述前缘处具有负值，而在所述后缘处具有正值。要注意的 是，如本处和权利要求中所使用的，术语“叠加方向”指的是每个扩压器叶片的横跨方向，沿 着该方向，无数个翼型剖面从毂板叠加到罩的外部。术语“叶片入口角”指的是在与从沿着 前缘的测点(例如在毂板上和在罩的外部上)穿过该叶片的圆弧相切的切线和穿过该扩压 器叶片的前缘并与该扩压器叶片的中心线相切的切线之间测得的角。本处和权利要求中使 用的术语“倾斜角”是当在毂板上测量时，每个扩压器叶片在其横跨方向上与垂直于毂板的 线形成的角。作为惯例，该角度在叶轮旋转的方向上具有正值。在前述内容的基础上，在本专利技术的翼型扩压器中，在该扩压器叶片前缘处的稠度 测量结果在较低稠度值和较高稠度值之间变化，所述较低稠度值在所述毂板处测得并小于 约1.0，而所述较高稠度值在所述罩的所述外部处测得并不小于1. 0。在这方面，术语“稠度 值”指的是每个扩压器叶片的弦线距离或者，换句话说，分离前缘和后缘的距离除以在叶片 前缘处的叶片周向间隔的比值。周向间隔和弦线距离都在毂板处和罩的外部处的进行测量 的位置确定。在没有叶片掠弯的情况下，周向距离保持不变。优选地，所述较低稠度值落入在约0. 5和约0. 95之间的较低范围内；并且所述较 高稠度值落入在约1和约1.4之间的较高范围内。更优选地，较低稠度值是约0.8而所述 较高稠度值是约1. 3。所述叶片入口角相对于所述叠加方向以线性关系变化。优选地，所述 扩压器叶片中每一个围绕基本沿所述叠加方向延伸的线扭转，该线穿过每个翼型剖面的空 气动力中心。所述倾斜角的绝对值优选不大于约75度。优选地，在所述毂板处测得的所述叶片 入口角在约15. 0度和约50. 0度之间并且在所述罩的所述外部处测得的所述叶片入口角在 约5. 0度和约25. 0度之间。在所述毂板和所述罩的所述外部两处的所述外倾角在约0. 0 度和约30度之间，优选地，在约5度和约10度之间。在这方面，术语“外倾角”指的是在穿 过该扩压器叶片的前缘并与该扩压器叶片的中心线相切的切线和通过扩压器叶片的后缘 并与该扩压器叶片的中心线相切的切线之间测得的角。优选地，扩压器叶片中每一个都具有NACA65型翼型剖面。而且，所述扩压器叶 片中每一个具有最大厚度与翼弦比，当分别在所述罩的所述外部和所述毂板处测量时，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于离心压缩机的翼型扩压器，包括：扩压器通道区域，其限定在毂板和与所述毂板相对设置的罩的外部之间，所述毂板和所述罩形成所述离心压缩机的一部分并且分别具有大致的环形构造以允许所述离心压缩机的叶轮在它们的内部环形区域内旋转；多个扩压器叶片，以圆形布置的方式位于所述毂板和所述罩的所述外部之间的所述扩压器通道区域内并连接到所述毂板或所述罩的所述外部；以及所述扩压器叶片沿在所述毂板和所述罩的所述外部之间截取的叠加方向具有扭转的构造，使得所述扩压器叶片中每一个围绕基本沿所述叠加方向延伸的线扭转，该线穿过每个翼型剖面的空气动力中心，所述扩压器叶片中每一个都具有叶片入口角和倾斜角，所述叶片入口角从所述毂板到所述罩的所述外部减小，并且当沿叶轮旋转的方向观察时，在所述毂板处测得的所述倾斜角在前缘处具有负值，而在后缘处具有正值；在所述扩压器叶片前缘处的稠度测量结果在较低稠度值和较高稠度值之间变化，所述较低稠度值在所述毂板处测得并小于约１．０，而所述较高稠度值在所述罩的所述外部处测得并不小于１．０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-24 11/903592一种用于离心压缩机的翼型扩压器，包括扩压器通道区域，其限定在毂板和与所述毂板相对设置的罩的外部之间，所述毂板和所述罩形成所述离心压缩机的一部分并且分别具有大致的环形构造以允许所述离心压缩机的叶轮在它们的内部环形区域内旋转；多个扩压器叶片，以圆形布置的方式位于所述毂板和所述罩的所述外部之间的所述扩压器通道区域内并连接到所述毂板或所述罩的所述外部；以及所述扩压器叶片沿在所述毂板和所述罩的所述外部之间截取的叠加方向具有扭转的构造，使得所述扩压器叶片中每一个围绕基本沿所述叠加方向延伸的线扭转，该线穿过每个翼型剖面的空气动力中心，所述扩压器叶片中每一个都具有叶片入口角和倾斜角，所述叶片入口角从所述毂板到所述罩的所述外部减小，并且当沿叶轮旋转的方向观察时，在所述毂板处测得的所述倾斜角在前缘处具有负值，而在后缘处具有正值；在所述扩压器叶片前缘处的稠度测量结果在较低稠度值和较高稠度值之间变化，所述较低稠度值在所述毂板处测得并小于约1.0，而所述较高稠度值在所述罩的所述外部处测得并不小于1.0。2.如权利要求1所述的翼型扩压器，其中所述较低稠度值落入在约0. 5和约0. 95之间的较低范围内；并且所述较高稠度值落入在约1和约1. 4之间的较高范围内。3.如权利要求1所述的翼型扩压器，其中所述较低稠度值是约0.8而所述较高稠度值 是约1. 3。4.如权利要求1所述的翼型扩压器，其中所述叶片入口角相对于所述叠加方向以线性关系变化。5.如权利要求1所述的翼型扩压器，其中所述倾斜角的绝对值不大于约75度。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A阿布德尔瓦哈布，RL巴克，GJ格伯尔，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]