使用可拆卸叶片的扩散器制造技术

一种系统包含附接到离心压缩机的扩散器板(80)的多个可拆卸三维扩散器叶片(76)。在某些实施例中，所述可拆卸三维扩散器板(76)可使用螺纹扣件(210)附接到所述扩散器板(80)。另外，可使用定位销(212)来使所述可拆卸三维扩散器叶片(76)相对于所述扩散器板(80)对准。在其它实施例中，所述可拆卸三维扩散器叶片(76)可包含突出部(234)，所述突出部(234)经配置以紧固地配合在所述扩散器板(80)中的凹槽(236)内。另外，所述可拆卸三维扩散器叶片(76)的所述突出部(234)可包含与从所述扩散器板(80)延伸的延伸部(254)配合的凹口(250)，其中所述突出部(234)可滑动到所述扩散器板(80)的所述延伸部(254)与所述凹槽(236)之间的狭槽(252)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用可拆卸叶片的扩散器相关申请案的交叉参考本申请案主张2010年7月19日申请的题为“使用可拆卸叶片的扩散器(DiffuserUsingDetachableVanes)”的第12/839,290号美国非临时专利申请案的优先权，所述美国非临时专利申请案以全文引用方式并入本文。
技术介绍
此章节旨在向读者介绍可能与下文描述和/或主张的本专利技术的各个方面相关的现有技术的各个方面。此论述据信有助于向读者提供背景信息以促进对本专利技术的各个方面的更好理解。因此，应了解，应鉴于此而阅读这些陈述，而非作为对现有技术的认可。可采用离心压缩机来提供用于各种应用的加压流体流。这些压缩机通常包含叶轮，所述叶轮由电动机、内燃机或经配置以提供旋转输出的另一驱动单元驱动以旋转。在叶轮旋转时，在轴向方向上进入的流体被加速且在圆周和径向方向上排出。高速率流体随后进入扩散器，所述扩散器将速位差转换为压位差(即，减小流速且增加流动压力)。以此方式，离心压缩机产生高压流体输出。然而，在现有扩散器中在性能与效率之间存在折中。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时将更好地了解本专利技术的各种特征、方面和优点，在附图中，相同字符在诸图中表示相同部分，其中：图1是采用具有可拆卸叶片的扩散器的压缩机系统的示范性实施例的透视图；图2是图1的压缩机系统内的第一压缩机级的示范性实施例的横截面图；图3是说明图1的压缩机系统的某些组件的分解图；图4是包含扩散器叶片的离心压缩机组件的透视图，所述扩散器叶片具有恒定厚度区段且具有特定轮廓以匹配叶轮的流动特性；图5是如图4所示的离心压缩机扩散器的局部轴向视图，描绘通过扩散器的流体流；图6是如图4所示的离心压缩机扩散器的经向视图，描绘扩散器叶片轮廓；图7是沿着图6的线7-7截取的扩散器叶片轮廓的俯视图；图8是沿着图6的线8-8截取的扩散器叶片的横截面；图9是沿着图6的线9-9截取的扩散器叶片的横截面；图10是沿着图6的线10-10截取的扩散器叶片的横截面；图11是如图4所示的可采用扩散器叶片的离心压缩机的效率对流动速率的曲线图；图12是扩散器板和扩散器叶片的局部分解透视图，所述扩散器叶片经配置以经由扣件和定位销而附接到扩散器板；图13是图12的扩散器叶片的仰视图；图14是图12的扩散器板的仰视图；图15是附接到图12的扩散器板的扩散器叶片的侧视图，说明处于适当位置的扣件和定位销；图16是扩散器板和经配置以附接到扩散器板的带突出部的扩散器叶片的局部分解透视图；图17是图16的附接到扩散器板的带突出部的扩散器叶片的侧视图，说明将扩散器叶片的突出部固持在扩散器板的凹槽内的适当位置的扣件；图18是扩散器板和具有凹入凹口的带突出部的扩散器叶片的局部分解透视图；图19是插入图18的扩散器板的凹槽中的带突出部的扩散器叶片的俯视图；以及图20是图18和19的扩散器板和带突出部的扩散器叶片的局部分解透视图，说明用于填充凹槽中在带突出部的扩散器叶片旁边的开放空间的嵌件。具体实施方式下文将描述本专利技术的一个或多个特定实施例。这些所描述的实施例仅示范本专利技术。另外，为提供对这些示范性实施例的简明描述，说明书中可能不描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发过程中，如任何工程或设计规划中，必须作出大量实施方案特定的决策以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，所述目标可在实施方案间变化。此外，应了解，此开发尝试可能较复杂且耗时，但对于受益于本专利技术的一般技术人员来说仍然将是设计、制作和制造的常规任务。在某些配置中，扩散器包含经配置以增强扩散器效率的一系列叶片。某些扩散器可包含三维机翼型叶片或二维叶栅型叶片。机翼型叶片提供较大的最大效率，但在涌流和扼流状况内性能减小。相反，叶栅型叶片提供增强的涌流和扼流性能，但导致与机翼型叶片相比减小的最大效率。本专利技术的实施例可通过采用三维非机翼型扩散器叶片来增加扩散器效率且减少涌流和扼流损失，所述扩散器叶片经特定配置以匹配来自叶轮的流量变化。在某些实施例中，每一扩散器叶片包含锥形前缘、锥形后缘以及在前缘与后缘之间延伸的恒定厚度区段。所述恒定厚度区段的长度可大于扩散器叶片的弦长度的大约50％。前缘的曲率半径、后缘的曲率半径以及弦长度可经配置以沿着扩散器叶片的跨度而变化。以此方式，扩散器叶片可经特定调整以补偿来自叶轮的轴向流量变化。在另外的配置中，扩散器叶片的外倾角也可经配置以沿着所述跨度而变化。其它实施例可使得扩散器叶片的前缘和/或后缘的圆周位置能够沿着叶片的跨度而变化。此调整可促进非机翼型叶片配置，其经调整以符合特定叶轮的流动性质，进而增加效率且减小涌流和扼流损失。然而，本文描述的三维扩散器叶片可能不是特别适合于使用常规五轴(例如，x、y、z、旋转和倾斜)加工技术来制造。特定来说，扩散器叶片的复合三维轮廓可能难以使用通常涉及二维轮廓的直通压出的常规技术来加工。因此，如下文更详细描述，扩散器叶片可被设计为可从扩散器板拆卸，从而使得可拆卸扩散器叶片能够与扩散器板分开加工。然而，在其中可拆卸扩散器叶片与扩散器板分开制造的所揭示实施例中，可拆卸扩散器叶片可在加工之后附接到扩散器板。如下文描述，在某些实施例中，可拆卸扩散器叶片可经配置以使用各种扣件和定位销来附接到扩散器板。在其它实施例中，可拆卸扩散器叶片可具有带突出部的末端，其经配置以插入到扩散器板上的凹槽中。在又其它实施例中，这些突出部/凹槽实施例可扩展到包含扩散器板中的狭槽，带突出部的扩散器叶片在附接之前可滑动到所述狭槽中。图1是采用具有可拆卸叶片的扩散器的压缩机系统10的示范性实施例的透视图。压缩机系统10通常经配置以在各种应用中压缩气体。举例来说，压缩机系统10可用于涉及汽车工业、电子器件工业、航空工业、油气工业、发电工业、石化工业和类似工业的应用中。另外，压缩机系统10可用以压缩可能含有某些腐蚀性元素的填埋气体。举例来说，填埋气体可能含有碳酸、硫酸、二氧化碳等等。大体上，压缩机系统10包含一个或多个离心气体压缩机，其经配置以增加进入气体的压力(例如，压缩)。更具体来说，所描绘的实施例包含由得克萨斯州的CameronofHouston制造的Turbo-Air9000。然而，其它离心压缩机系统可采用具有可拆卸叶片的扩散器。在一些实施例中，压缩机系统10包含大约150到大约3,000马力(hp)的额定功率、大约80到150磅/平方英寸(psig)的排放压力，以及大约600到15,000立方英尺/分钟(cfm)的输出容量。虽然所说明的实施例仅包含许多压缩机布置中的可采用具有可拆卸叶片的扩散器的一个布置，但压缩机系统10的其它实施例可包含各种压缩机布置和操作参数。举例来说，压缩机系统10可包含不同类型的压缩机、适用于具有较低输出容量和/或较低压力差的应用的较低额定马力，适用于具有较高输出容量和/或较高压力差的应用的较高额定马力，等等。在所说明的实施例中，压缩机系统10包含控制面板12、驱动单元14、压缩机单元16、中间冷却器18、润滑系统20以及共同基底22。共同基底22大体上使压缩机系统10的组装和安装简化。举例来说，控制面板12、驱动单元14、压缩机单元16、中间冷却器18以及润滑系统20耦合到共同基底22。这实现了压缩机系统10作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.19 US 12/839,2901.一种压缩机系统，其包括：离心压缩机扩散器，其具有环形板和附接到所述环形板的多个可拆卸叶片，其中每一可拆卸叶片具有沿着所述可拆卸叶片的跨度变化的横截面轮廓；以及其中每一可拆卸叶片包括位于所述可拆卸叶片的底侧上的突出部，且所述突出部经配置以紧固地配合于所述环形板的顶侧中的凹槽内，且其中所述突出部包括大体上以与所述环形板的所述顶侧齐平而定位的壁，用以界定用于所述压缩机的工作流体的流径边界壁的一部分。2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中所述突出部包括完全延伸穿过所述突出部的无螺纹扣件孔，所述环形板包括所述凹槽中的内螺纹扣件孔，且所述系统包括延伸穿过所述无螺纹扣件孔且进入所述内螺纹扣件孔以将所述突出部附接到所述环形板的外螺纹扣件。3.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中所述突出部包括位于所述突出部的顶侧上的凹口，且所述环形板包括经配置以与所述突出部上的所述凹口配合的延伸部。4.根据权利要求3所述的压缩机系统，其中所述突出部经配置以在沿着所述环形板的所述顶侧的方向上滑动到所述环形板的所述延伸部与所述凹槽之间的狭槽中。5.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中所述突出部和所述凹槽都是椭圆形的。6.一种压缩机系统，其包括：可拆卸离心压缩机扩散器叶片，其中所述可拆卸离心压缩机扩散器叶片包括沿着所述可拆卸离心压缩机扩散器叶片的跨度变化的横截面轮廓；以及其中所述可拆卸离心压缩机扩散器叶片包...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·布莱尔，C·F·赫尔，D·N·奥尼尔，
申请(专利权)人：卡梅伦国际有限公司，
类型：
国别省市：