具有可变入口/出口几何结构的蒸气循环压缩机制造技术

本发明专利技术涉及具有可变入口/出口几何结构的蒸气循环压缩机。蒸气循环压缩机包括控制器部段、与控制器部段通信的驱动器部段和与驱动器部段操作地接合的压缩部段。压缩部段包括：入口引导叶片组件，其中入口引导叶片组件包括入口叶片，入口叶片配置成调整它们的取向角；处于入口引导叶片组件下游的第一级扩散器组件，其中第一级扩散器组件包括第一扩散器叶片，第一扩散器叶片配置成调整它们的取向角；处于第一级扩散器组件下游的返回通道组件，其中返回通道组件包括返回通道叶片，返回通道叶片配置成调整它们的取向角；以及处于返回通道组件下游的第二级扩散器组件，其中第二级扩散器组件包括第二扩散器叶片，第二扩散器叶片配置成调整它们的取向角。

【技术实现步骤摘要】
具有可变入口/出口几何结构的蒸气循环压缩机
本专利技术总的涉及蒸气循环压缩机，且更具体地，涉及使离心压缩机中流量的操作包络线（operationalenvelope）变宽的设备和方法。
技术介绍
在离心制冷压缩机中，气体通过固定入口喷嘴进入压缩机，固定入口喷嘴将流引导到离心叶轮中，以使得所述流以期望的速度均匀地分布。然后，所述流行进通过与叶轮入口相邻的静止部件，叶轮入口设计成以最小的压力下降将所述流递送到叶轮。叶轮迫使气体制冷剂旋转得越来越快。然后，所述流离开叶轮，并且通常流动通过静止扩散器，静止扩散器促使其减速。这些静止扩散器实际上是静态引导叶片，在其中发生能量转换，其中一部分速度头（velocityhead）转变成压力头（pressurehead）。速度的该减小导致压力上升，从而导致压缩的流体。由于入口和扩散器内的固定叶片，典型的离心蒸气循环压缩机具有窄的操作包络线。这些叶片限定压缩机的操作包络线，操作包络线包括压力比和能够实现的质量流动速率。当设计飞行器蒸气循环制冷系统时，由于压缩机必须在设计条件与偏离设计条件两者下操作，因此该窄的包络线设置了挑战和限制。如可以看到的，存在对于改进的设备和方法的需求，用以增加离心压缩机中的操作包络线。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，蒸气循环压缩机包括控制器部段；与控制器部段通信的驱动器部段；以及与驱动器部段操作地接合的压缩部段，其中，压缩部段包括：入口引导叶片组件，其中，入口引导叶片组件包括入口叶片，入口叶片配置成调整它们的取向角；处于入口引导叶片组件下游的第一级扩散器组件；其中，第一级扩散器组件包括第一扩散器叶片，第一扩散器叶片配置成调整它们的取向角；处于第一级扩散器组件下游的返回通道组件；其中，返回通道组件包括返回通道叶片，返回通道叶片配置成调整它们的取向角；处于返回通道组件下游的第二级扩散器组件；其中，第二级扩散器组件包括第二扩散器叶片，第二扩散器叶片配置成调整它们的取向角。在本专利技术的另一方面中，蒸气循环压缩机包括控制器部段；与控制器部段通信的驱动器部段；其中，驱动器部段包括多个步进马达（steppermotor）；以及与驱动器部段操作地接合的压缩部段，其中，压缩部段包括：与第一步进马达操作地接合的入口引导叶片组件；第一级扩散器组件，第一级扩散器组件处于入口引导叶片组件的下游，并与第二步进马达操作地接合；返回通道组件，返回通道组件处于第一级扩散器组件的下游，并与第三步进马达操作地接合；第二级扩散器组件，第二级扩散器组件处于返回通道组件的下游，并与第四步进马达操作地接合。在本专利技术的另外的方面中，蒸气循环压缩机包括：控制器部段；与控制器部段通信的驱动器部段；以及与驱动器部段操作地接合的气密密封的压缩部段，其中，压缩部段包括：入口引导叶片组件；处于入口引导叶片组件下游的第一级扩散器组件；处于第一级扩散器组件下游的返回通道组件；处于返回通道组件下游的第二级扩散器组件；其中，入口引导叶片组件、第一级扩散器组件、返回通道组件和第二级扩散器组件各自具有相应的叶片组；其中，各相应的叶片组配置有能够彼此独立变化的相应的取向角。参考以下附图、描述和权利要求，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图说明图1A是根据本专利技术的实施例的蒸气循环压缩机的外部的透视图。图1B是图1A的蒸气循环压缩机的内部的透视图。图2是根据本专利技术的实施例的蒸气循环压缩机的局部横截面示意性视图。图3A是根据本专利技术的实施例的蒸气循环压缩机的压缩部段的透视图。图3B是图3A的压缩部段的横截面视图。图4A-4B是根据本专利技术的实施例的蒸气循环压缩机的入口引导叶片组件的透视图。图5A-5B是根据本专利技术的实施例的蒸气循环压缩机的可变叶片组件的透视图。图6是根据本专利技术的实施例的与步进马达组件操作地接合的可变叶片组件的横截面视图。图7是根据本专利技术的实施例的蒸气循环压缩机的第一级叶轮组件的透视图。图8是根据本专利技术的实施例的蒸气循环压缩机的第二级叶轮组件的透视图。具体实施方式以下详细描述属于执行本专利技术的目前设想的最佳模式。描述不应从限制意义上来理解，而是仅出于图示本专利技术的一般原理的目的而作出，因为本专利技术的范围由所附权利要求最佳地限定。以下描述各种创造性特征，其各自可彼此独立地使用或与其它特征组合使用。然而，任何单个的创造性特征可能不解决以上论述问题中的任何，或者仅可解决以上论述问题中的一个。另外，以上论述问题中的一个或更多个可能不能由以下所描述的特征中的任何完全解决。概括而言，本专利技术提供蒸气循环压缩机，该蒸气循环压缩机允许入口引导叶片、返回通道叶片和扩散器叶片中的一者或更多者的角度变化。在不改变设计的情况下，其可提供更宽的操作包络线、性能系数的改进以及在压缩机中使用不同制冷剂的能力。本专利技术允许离心制冷压缩机内入口和出口几何结构的独立可变性、气密密封的驱动机构、用于驱动机构的冗余、基于性能需求调整叶片的控制逻辑和紧凑轻量的机构。一般地，在本专利技术中，压缩部段布置有从前向后的叶轮，在级之间具有内部交叉，以最小化整个压缩机的大小和重量。与可变扩散器叶片结合的可变入口引导叶片被用在第一级和第二级两者中。各可变叶片机构由连接到公共轴的冗余步进马达驱动。公共轴包含蜗杆，蜗杆驱动同步环（unisonring）的齿轮部段。进而，同步环使叶片沿一个方向或沿相反方向旋转。尽管是在飞行器的示例性上下文中来描述，然而本专利技术可用于其它的环境中。在图1A中，示例性蒸气循环压缩机100可经由安装件107被附连到支撑件。压缩机100可包括驱动器部段101、与驱动器部段101操作地接合的压缩部段102、与驱动器部段101通信的控制器部段120、和与压缩部段102操作地接合的马达部段121。控制器部段120和马达部段121可被气密密封在盖/壳体103中。在实施例中，驱动器部段101可包括步进马达组件105，步进马达组件105可被气密密封。步进马达组件105可包括多个步进马达子组件105a。子组件105a中的一个或更多个可包括步进马达连接器105b和步进马达壳体105c。步进马达连接器105b可连接成从单独的源或内部获得的源得到动力。步进马达子组件105a中的一个或更多个还可包括步进马达、蜗杆、蜗杆轴和蜗轮，如以下描述的。根据实施例，压缩部段102可包括入口子部段102a和叶轮/扩散器子部段102b。入口子部段102a可包括压缩入口104，压缩入口104配置成接收蒸气制冷剂。入口子部段102a还可包括以下描述的入口引导叶片组件。在实施例中，叶轮/扩散器子部段102b可包括以下描述的上游第一级叶轮组件、下游第一级扩散器组件、下游返回通道组件、下游第二级叶轮组件和下游第二级扩散器组件。叶轮/扩散器子部段102b还可包括子冷却入口106，子冷却入口106配置成增加冷却性能并扩展压缩机流量范围。在图1B中，根据实施例，压缩机100的控制器部段120可包括数字信号处理器113和高功率开关模块116，数字信号处理器113配置成提供包括步进马达功能的局部压缩机扭矩与速度控制，高功率开关模块116配置成提供主电动马达121的控制。电流传感器换能器112可配置成测量进入马达部段121中的功率，马达汇流条（busbar）114可配置成分配电流，以及接线柱密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸气循环压缩机（100），包括：控制器部段（120）；与所述控制器部段通信的驱动器部段（101）；以及与所述驱动器部段操作地接合的压缩部段（102），其中，所述压缩部段包括：入口引导叶片组件（225）；其中，所述入口引导叶片组件包括入口叶片（425a），所述入口叶片配置成调整它们的取向角；处于所述入口引导叶片组件下游的第一级扩散器组件（228）；其中，所述第一级扩散器组件包括第一扩散器叶片（528a），所述第一扩散器叶片配置成调整它们的取向角；处于所述第一级扩散器组件下游的返回通道组件（229）；其中，所述返回通道组件包括返回通道叶片，所述返回通道叶片配置成调整它们的取向角；处于所述返回通道组件下游的第二级扩散器组件（232）；其中，所述第二级扩散器组件包括第二扩散器叶片，所述第二扩散器叶片配置成调整它们的取向角。

【技术特征摘要】
2017.12.12 US 62/597927;2018.02.06 US 15/8899621.一种蒸气循环压缩机（100），包括：控制器部段（120）；与所述控制器部段通信的驱动器部段（101）；以及与所述驱动器部段操作地接合的压缩部段（102），其中，所述压缩部段包括：入口引导叶片组件（225）；其中，所述入口引导叶片组件包括入口叶片（425a），所述入口叶片配置成调整它们的取向角；处于所述入口引导叶片组件下游的第一级扩散器组件（228）；其中，所述第一级扩散器组件包括第一扩散器叶片（528a），所述第一扩散器叶片配置成调整它们的取向角；处于所述第一级扩散器组件下游的返回通道组件（229）；其中，所述返回通道组件包括返回通道叶片，所述返回通道叶片配置成调整它们的取向角；处于所述返回通...

【专利技术属性】
技术研发人员：M莱蒂，LA菲泽尔，N麦凯布，C帕罗，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US