[發(fā)明專利]超音速壓縮機轉(zhuǎn)子及其組裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110461571.1
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102536854A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·C·霍菲爾;Z·W·奈格爾;D·戈塔普
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F04D21/00
• 分類號: F04D21/00;F04D29/32;F04D29/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周心志;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本文所述的主題大體而言涉及超音速壓縮機系統(tǒng)，且更特定而言涉及用于超音速壓縮機系統(tǒng)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

至少一些已知的超音速壓縮機系統(tǒng)包括驅(qū)動組件、驅(qū)動軸桿和至少一個用于壓縮流體的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。驅(qū)動組件利用驅(qū)動軸桿聯(lián)接到超音速壓縮機轉(zhuǎn)子以使驅(qū)動軸桿和超音速壓縮機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

已知超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤的多個箍條(strake)。每個箍條繞轉(zhuǎn)子盤在周向定向且限定在相鄰箍條之間的軸向流動通道。至少一些已知的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤的超音速壓縮斜坡(supersonic?compression?ramp)。已知超音速壓縮斜坡位于軸向流動路徑內(nèi)且被構(gòu)造為在流動路徑內(nèi)形成壓縮波。

在已知超音速壓縮機系統(tǒng)操作期間，驅(qū)動組件使得超音速壓縮機轉(zhuǎn)子以高旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。將流體導(dǎo)送到超音速壓縮機轉(zhuǎn)子使得流體的特征為在流動通道處相對于超音速壓縮機轉(zhuǎn)子為超音速。在已知超音速壓縮機轉(zhuǎn)子中，在導(dǎo)送流體通過軸向流動通道時，超音速壓縮斜坡造成流動通道內(nèi)形成法向沖擊波。在流體經(jīng)過法向沖擊波時，流體速度相對于超音速壓縮機轉(zhuǎn)子減小到亞音速。隨著流體速度經(jīng)過法向沖擊波減小，流體能量也減小。流體能量通過流動通道減小可減小已知超音速壓縮機系統(tǒng)的操作效率。在例如分別在2005年3月28日和2005年3月23日提交的美國專利號7,334,990和7,293,955和在2009年1月16日提交的美國專利申請2009/0196731中描述了已知的超音速壓縮機。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，提供一種超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。這種超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)子盤包括在徑向內(nèi)表面與徑向外表面之間延伸的主體。多個葉片聯(lián)接到主體。葉片從轉(zhuǎn)子盤向外延伸。相鄰葉片形成一對且定向成使得流動通道限定于每對相鄰葉片之間。流動通道在入口開口與出口開口之間延伸。至少一個超音速壓縮斜坡定位于流動通道內(nèi)。超音速壓縮斜坡構(gòu)造為調(diào)節(jié)通過流動通道導(dǎo)送的流體，使得流體包括在入口開口的第一速度和在出口開口的第二速度。第一速度和第二速度中的每一個相對于所述轉(zhuǎn)子盤表面為超音速。

在另一方面，提供一種超音速壓縮機系統(tǒng)。這種超音速壓縮機系統(tǒng)包括外殼，其包括限定在流體入口與流體出口之間延伸的腔的內(nèi)表面。驅(qū)動軸桿定位于所述外殼內(nèi)。驅(qū)動軸桿可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到驅(qū)動組件。超音速壓縮機轉(zhuǎn)子聯(lián)接到驅(qū)動軸桿。超音速壓縮機轉(zhuǎn)子位于流體入口與流體出口之間以將流體從流體入口導(dǎo)送至流體出口。這種超音速壓縮機包括轉(zhuǎn)子盤，其包括在徑向內(nèi)表面與徑向外表面之間延伸的主體。多個葉片聯(lián)接到主體。葉片從轉(zhuǎn)子盤向外延伸。相鄰葉片形成一對且定向成使得流動通道限定于每對相鄰葉片之間。流動通道在入口開口與出口開口之間延伸。至少一個超音速壓縮斜坡定位于流動通道內(nèi)。超音速壓縮斜坡構(gòu)造為調(diào)節(jié)通過流動通道導(dǎo)送的流體，使得流體包括在入口開口的第一速度和在出口開口的第二速度。第一速度和第二速度中的每一個相對于轉(zhuǎn)子盤表面為超音速。

在又一方面，提供一種組裝超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的方法。該方法包括提供轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)子盤包括在徑向內(nèi)表面與徑向外表面之間延伸的主體。多個葉片聯(lián)接到主體。相鄰葉片形成一對且定向成使得流動通道限定于每對相鄰葉片之間。流動通道在入口開口與出口開口之間延伸。至少一個超音速壓縮斜坡聯(lián)接到所述多個葉片中的一葉片和轉(zhuǎn)子盤之一。超音速壓縮斜坡定位于流動通道內(nèi)且構(gòu)造為調(diào)節(jié)通過流動通道導(dǎo)送的流體，使得流體包括在入口開口處的第一速度和在出口開口處的第二速度。第一速度和第二速度中的每一個相對于轉(zhuǎn)子盤表面為超音速。

附圖說明

當(dāng)參看附圖來閱讀本發(fā)明下文的詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特點、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在所有附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，其中：

圖1為示例性超音速壓縮機的示意圖；

圖2為可用于圖1所示的超音速壓縮機的示例性超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的透視圖；

圖3為圖2所示的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的分解透視圖；

圖4為沿著截面線4-4所截取的圖2所示的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的截面圖；

圖5為圖3所示且沿著區(qū)域5所截取的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分的放大截面圖；

圖6為可用于圖1所示的超音速壓縮機的替代超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的透視圖；

圖7為沿著截面線7-7所截取的圖6所示的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分的放大頂視圖。