[發明專利]傾斜離心壓縮機翼片擴壓器

有效

• 申請號: 200680033152.5
• 申請日: 2006-08-08
• 公開（公告）號: CN101263305A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: A·阿布德爾瓦哈布;R·L·巴克;G·J·格伯爾
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝;楊松齡

技術領域

本發明一般地涉及離心壓縮機，且更特定地涉及使用在例如低溫精餾空氣以產生例如氧、氮和氬的大氣氣體的低溫精餾系統中的離心壓縮機。

背景技術

離心壓縮機使用安裝在定位于靜止殼體內的可旋轉軸上的輪或葉輪。輪限定了從入口到出口的氣體流動路徑。低密實度翼片擴壓器已成功地在工業離心壓縮機級中用作有效和緊湊的動態壓力恢復設備。典型地，這樣的擴壓器具有在緊鄰葉輪出口處周向地分布的級聯的二維翼片葉片或導葉。此類型的擴壓器的基本特征是缺少允許其增加運行范圍而無流動阻塞風險的幾何喉部。此類型的擴壓器幾何形狀具有接近于無導葉擴壓器的流動范圍的大流動范圍，同時實現了接近于通道型擴壓器的壓力恢復程度。然而，近來由于在過程工業中增加的競爭性，離心壓縮機運行范圍受到增加到超過當前二維擴壓器構造的現有范圍的挑戰。

發明內容

本發明的一個方面在于：

帶有多個擴壓器葉片的用于具有葉輪的離心壓縮機的翼片擴壓器，其中擴壓器葉片前緣和后緣之間的距離和任何兩個連續葉片之間的距離之比小于一，對于每個葉片，擴壓器葉片傾斜角大于零度，且對于每個葉片，轂交錯角與罩交錯角相同。

本發明的另一個方面在于：

帶有多個擴壓器葉片的用于具有葉輪的離心壓縮機的翼片擴壓器，其中擴壓器葉片前緣和后緣之間的距離和任何兩個連續葉片之間的距離之比小于一，對于每個葉片，擴壓器葉片傾斜角大于零度，且對于每個葉片，轂交錯角與罩交錯角不同。

如在此所使用，術語“傾斜角”意味著葉片堆疊方向與垂直于轂或罩平面的方向之間形成的角度。

如在此所使用，術語“交錯角”意味著連接了葉片前緣和葉片后緣的線與徑向方向之間形成的角度。

如在此所使用，術語“轂交錯角”意味著葉片與葉輪的轂相遇處的交錯角。

如在此所使用，術語“罩交錯角”意味著葉片鄰近罩的平面處的交錯角。

附圖說明

圖1是帶有本發明的擴壓器的離心壓縮機的表示。

圖2是本發明的扭曲擴壓器方面的一個實施例的視圖。

圖3是本發明的純傾斜擴壓器方面的一個實施例的視圖。

圖4是示出了傾斜角、轂交錯角和罩交錯角的擴壓器葉片的更詳細的視圖。

圖5是示出了以本發明的實踐獲得的結果和以常規實踐獲得的比較結果的圖形表示。

附圖中的數字對于相同的元件相同。

具體實施方式

一般地，本發明包括用于其中每個葉片具有大于零的傾斜角的離心壓縮機的改進的低密實度翼片擴壓器。擴壓器可以是可變交錯(stagger)型擴壓器，也已知為扭曲擴壓器，其中對于每個葉片，轂交錯角與罩交錯角不同，或可以是純傾斜型擴壓器，其中對于每個葉片，轂交錯角與罩交錯角相同。

將參考附圖更詳細地描述本發明。圖1示出了帶有擴壓器2的離心壓縮機葉輪1，擴壓器2可以是如在圖2中示出的可變交錯擴壓器或如在圖3中示出的純傾斜擴壓器，擴壓器葉片傾斜和扭轉的更詳細的視圖在圖4中示出。在附圖中，5為葉輪外徑，10是擴壓器葉片壓力表面，20是擴壓器葉片吸力表面，30是擴壓器葉片轂，40是擴壓器葉片罩，50是擴壓器葉片前緣，60是擴壓器葉片后緣，70是轂處的擴壓器葉片交錯角，80是罩處的擴壓器葉片交錯角，且85是擴壓器翼片傾斜角。當角度85不等于零時，擴壓器葉片被稱為傾斜。當轂交錯角80不等于罩交錯角70時，擴壓器被稱為具有可變交錯。擴壓器葉片密實度限定為擴壓器葉片前緣和后緣之間的距離和任何兩個連續葉片之間的距離之比。低密實度翼片擴壓器是密實度小于一的擴壓器。

離開離心壓縮機葉輪的流動在葉輪出口處罩吸力表面附近形成了低速尾流區域。此低速區域由于由經向和葉片到葉片流線曲率以及在切向方向上的科里奧利力驅動的次級流動導致。此速度形式導致罩附近的更陡的流動角度，這不僅引入入射在擴壓器罩葉片上的流動，而且降低了罩壁上的邊界層穩定性。本發明使用擴壓器葉片的空氣動力學堆疊以減輕這些降低整個壓縮機級的運行范圍和效率的流動現象。