具有非恒定返回通道叶片螺距的返回通道和包括所述返回通道的离心涡轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种用于离心涡轮机(1)的返回通道(15)。该返回通道包括围绕返回通道轴(A

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有非恒定返回通道叶片螺距的返回通道和包括所述返回通道的离心涡轮机
[0001]说明书


[0002]本公开涉及径向涡轮机。更具体地，本公开的实施方案涉及离心涡轮机，诸如离心压缩机和/或离心泵，包括一个或多个新颖的叶片式(bladed/vaned)返回通道。

技术介绍

[0003]离心压缩机用于多种应用中以增强气体的压力。离心压缩机包括固定部件诸如壳体，和被布置成在壳体中旋转的一个或多个叶轮。递送到叶轮的机械能通过旋转的叶轮以动能的形式传递到气体。由叶轮加速的气体流通过周向围绕每个叶轮的漫射器，其收集气体流并降低其速度，从而将动能转换为气体压力。如果压缩机包括多个叶轮，则返回通道布置在上游叶轮的漫射器与下游叶轮的入口之间，以将气体从上游叶轮向下游叶轮输送。
[0004]为了更好地引导气体流通过漫射器和返回通道并改进压力恢复，已经开发了叶片式漫射器和叶片式返回通道。在改进压缩机效率的同时，叶片式(bladed/vaned)返回通道产生压力脉冲，所述压力脉冲激发布置在返回通道下游的叶轮的叶片的振动。叶轮振动可能由于高周疲劳(HCF)引起叶轮故障。当由布置在其下游的叶轮中的叶片式返回通道激发的振动的频率接近叶轮的临界频率或与其一致，使得可生成谐振现象时，这一问题尤为突出。目前，为了限制这个问题，选择返回通道叶片的数量，使得由下游叶轮上的返回通道诱导的振动的频率不与叶轮的谐振频率一致。
[0005]在本领域中将欢迎一种改进的返回通道设计，旨在更有效地减小压缩机叶轮中的振动。

技术实现思路

>[0006]根据一个方面，本文公开了一种用于离心涡轮机(具体地是离心压缩机)的新颖的叶片式(bladed/vaned)返回通道。所述返回通道包括围绕返回通道轴布置的多个返回通道叶片。每个返回通道叶片包括前缘和后缘。在每对相邻布置的，即连续返回通道叶片之间限定相应的流动通路。返回通道叶片围绕返回通道轴以非恒定螺距布置。
[0007]根据另一方面，本文公开了一种离心涡轮机，具体地是离心压缩机，其包括固定部件，诸如壳体，和至少两个叶轮，所述至少两个叶轮被布置成在固定部件(即，在壳体中)旋转。漫射器布置在每个叶轮的下游。此外，如上所述的新颖的叶片式返回通道布置在第一叶轮和第二叶轮之间。
附图说明
[0008]当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将容易地获得对本专利技术所公开的实施方案及其许多伴随的优点的更全面的理解，这同样变得更好理解，其中：
[0009]图1示出了压缩机的一部分的示意性截面图；
[0010]图2示出了在一个实施方案中根据与旋转轴正交的平面的返回通道的示意性截面图；
[0011]图3示出了返回通道的一部分的等距视图；
[0012]图4示出了在另一实施方案中根据与旋转轴正交的平面的返回通道的示意性截面图；并且
[0013]图5和图6示出了显示对根据
技术介绍
的实施方案和图2和图4的实施方案中的叶轮振动的谐波量分析的比较图。
具体实施方式
[0014]为了减小离心涡轮机(具体地是离心压缩机)中的叶轮叶片的振动，涡轮机的一个、一些或全部返回通道的叶片(blade/vane)根据非恒定螺距布置，即限定返回通道流动通路的至少一对返回通道叶片之间的间距不同于限定另一返回通道流动通路的至少另一对返回通道叶片之间的间距。在减小叶轮叶片振动的振幅方面，非恒定螺距具有有益的影响，如下文将详细描述。
[0015]现在参考图1，示出了离心压缩机1的一部分。图1的截面限于离心压缩机的两个级。压缩机级的数量并且因此叶轮的数量根据压缩机设计和压缩机要求可在不同的压缩机中有所不同。根据本公开的返回通道的新颖特征可以体现在压缩机中提供的一个、一些或优选所有返回通道中。
[0016]压缩机包括固定部件3，诸如壳体3，其中布置了分离连续压缩机级的隔膜5。每个压缩机级包括支撑用于在壳体3中旋转的叶轮7。叶轮7可以收缩配合在旋转轴9上。在未示出的其他实施方案中，根据离心压缩机领域的技术人员已知的设计，叶轮7可以是堆叠的叶轮，并且本文未公开。叶轮7和轴9累积地形成压缩机转子，所述压缩机转子被布置成围绕旋转轴A
‑
A在壳体3中旋转。叶轮7具有叶轮轮毂7.1，其中多个叶轮叶片7.3从其伸出。每个叶轮叶片7.3具有前缘7.5和后缘7.7。前缘7.5沿叶轮入口布置，并且后缘7.7沿叶轮出口布置。在图1所示的实施方案中，叶轮7还包括护罩7.9。在其他实施方案中，叶轮7可以是半开式叶轮，在这种情况下，将省略护罩7.9。
[0017]在每个叶轮出口周围布置漫射器11。每个漫射器11围绕叶轮7的出口并与其同轴，即漫射器11的中心轴与叶轮7的旋转轴A
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A重合。
[0018]在图1的实施方案中，漫射器11是所谓的叶片式(vaned/bladed)漫射器。每个叶片式漫射器设置有围绕漫射器轴A
‑
A布置的多个漫射器叶片11.1。漫射器叶片11.1的目的是沿更径向的方向重新引导进入的气体流，即减小进入漫射器11的气体流的速度的切向分量并增加压力恢复和总体级效率。每个漫射器叶片11.1包括前缘11.3和后缘11.5。
[0019]在其他实施方案中，漫射器11可以是非叶片式漫射器，即可以省略漫射器叶片11.1。
[0020]在每个漫射器11(除了在最下游叶轮之后的那个漫射器(未示出))的下游提供了回转弯头13。回转弯头13在离开漫射器11的气体流的方向上从径向向外到径向向内产生180度转弯。在回转弯头13之后，提供返回通道15，其将来自回转弯头13的气体流向内引导到下一叶轮7。返回通道的功能是以最小损失将气体流均匀地递送到其下游的每个叶轮7。
每个返回通道15设置有多个返回通道叶片(vane/blade)15.1。每对相邻布置的返回通道叶片15.1在其间形成气体流通路。返回通道叶片15.1的形状和分布将在下文更详细地描述。如上所述，最下游漫射器未设置有回转弯头13，而是流体地联接到涡形管(未示出)，其收集来自最后一个压缩机级的气体流。涡形管继而流体地联接到压缩机出口(未示出)。
[0021]继续参考图1，图2和图3示出了在一个实施方案中的返回通道15中的一个返回通道和相关返回通道叶片15.1的截面视图和等距视图。可以为压缩机1的所有返回通道15或其中的一些返回通道提供类似的配置。
[0022]返回通道叶片15.1围绕与旋转轴A
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A重合的返回通道轴周向布置。每个返回通道叶片15.1包括前缘15.3和后缘15.5。前缘15.3在距轴A
‑
A的第一距离处布置，并且后缘15.5在距轴A
‑
A的第二距离处布置，第二距离小于第一距离。
[0023]在一些实施方案中，返回通道叶片15.1可以具有弯曲形状，具有凹面压力侧和凸面吸力侧，两者均从前缘延伸到后缘，如图2所示。可提供其他更简单的形状，其中每个叶片的吸力侧和压力侧相对于叶片的弧线基本上对称。<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】1.一种用于离心涡轮机(1)的返回通道(15)，所述返回通道包括围绕返回通道轴(A
‑
A)布置的多个返回通道叶片(15.1)；其中每个返回通道叶片(15.1)包括：在距所述返回通道轴(A
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A)的第一距离处的前缘(15.3)、在距所述返回通道轴的第二距离处的后缘(15.5)，所述第二距离小于所述第一距离；其中在每对相邻布置的返回通道叶片(15.1)之间限定相应的流动通路；其特征在于，所述返回通道叶片(15.1)围绕所述返回通道轴(A
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A)以非恒定螺距布置。2.根据权利要求1所述的返回通道(15)，其中所述返回通道叶片(15.1)根据随机螺距布置。3.根据权利要求1或2所述的返回通道(15)，其中所述返回通道叶片(15.1)具有非恒定弦。4.根据前述权利要求中一项或多项所述的返回通道(15)，其中所述返回通道叶片(15.1)在切线方向和/或流动方向上具有可变轮廓。5.根据前述权利要求中一项或多项所述的返回通道(15)，其中所述返回通道叶片(15.1)具有所述前缘(15.3)的可变径向位置。6.根据前述权利要求中一项或多项所述的返回通道(15)，其中所述返回通道叶片(15.1)具有所述后缘(15.5)的可变径向位置。7.根据前述权利要求中一项或多项所述的返回通道(15)，其中所述返回通道叶片(15.1)具有可变倾斜度。8.根据前述权利要求中一项或多项所述的返回通道(15)，其中所述返回通道高度在切线方向和/或流动方向上是可变...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：