[發明專利]超音速壓縮機和相關聯的方法

有效

• 申請號: 201480054632.4
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN105612354B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: R.K.V.賈達姆塞蒂;C.V.R.K.安戈爾;D.C.霍弗;V.米歇拉西
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F04D17/02
• 分類號: F04D17/02;F04D17/10;F04D21/00;F04D29/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李強,周心志

技術領域

本發明大體涉及壓縮機，并且更具體而言，涉及超音速壓縮機的轉子。

背景技術

壓縮機用來壓縮流體且廣泛地用于范圍為從制冷單元到噴氣發動機的系統中。在運行期間，壓縮機對處于較低壓力的流體施加機械能，以將流體的壓力提高到更高壓力。流體的壓縮以單個級或多個級執行。當前可用的壓縮技術為從離心壓縮系統到混合流壓縮系統，再到軸向流壓縮系統。壓縮機的性能可通過在壓縮級之前和之后的流體的壓力比來測量。典型地，在單級壓縮中實現的壓力比較低。多級壓縮可實現更高的壓力比。但是，具有多個級的壓縮機往往較大、復雜和高成本。

相信超音速壓縮機要克服傳統的壓縮機的一些限制。在這種超音速壓縮機中，通過使入口流體與運動的轉子接觸來執行壓縮，運動的轉子具有多個轉子導葉，其使入口流體從轉子的低壓力側運動到轉子的高壓力側。大體上，在這種超音速壓縮機中，轉子的高壓力側處的流體的速度降低到亞音速，因為在多個轉子導葉限定的流通道內產生法向沖擊波。法向沖擊波與流通道中的邊界層的相互作用導致壓縮流體的局部流分離。這種局部流分離導致壓縮機的總體運行效率降低。因而，需要增強的超音速壓縮機。

發明內容

根據一個示例性實施例，公開一種超音速壓縮機轉子。超音速壓縮機轉子包括第一轉子盤和第二轉子盤。另外，超音速壓縮機轉子包括第一組轉子導葉，其聯接到第一和第二轉子盤上且設置在第一和第二轉子盤之間，并且與第一和第二轉子盤共同限定第一組流通道。超音速壓縮機轉子進一步包括第二組轉子導葉，其聯接到第一和第二轉子盤上且設置在第一和第二轉子盤之間，并且與第一和第二轉子盤共同限定第二組流通道。第一組轉子導葉設置成相對于第二組轉子導葉偏移，并且第一組流通道和第二組流通道構造成使得第一組流通道中的各個流通道與第二組流通道中的至少一個流通道處于流體連通。另外，超音速壓縮機轉子包括多個壓縮斜坡，其構造成使得各個壓縮斜坡設置在與相鄰轉子導葉表面相對的轉子導葉表面上。

根據一個示例性實施例，公開一種超音速壓縮機。超音速壓縮機包括具有流體入口和流體出口的殼體和轉子軸。另外，超音速壓縮機包括至少一個超音速壓縮機轉子，其設置在殼體內。超音速壓縮機轉子包括第一轉子盤和第二轉子盤，第二轉子盤聯接到第一轉子盤和轉子軸上。另外，超音速壓縮機轉子包括第一組轉子導葉，其聯接到第一和第二轉子盤上且設置在第一和第二轉子盤之間，并且與第一和第二轉子盤共同限定第一組流通道。超音速壓縮機轉子進一步包括第二組轉子導葉，其聯接到第一和第二轉子盤上且設置在第一和第二轉子盤之間，并且與第一和第二轉子盤共同限定第二組流通道。第一組轉子導葉設置成相對于第二組轉子導葉偏移，并且第一組流通道和第二組流通道構造成使得第一組流通道中的各個流通道與第二組流通道中的至少一個流通道處于流體連通。另外，超音速壓縮機轉子包括多個壓縮斜坡，其構造成使得各個壓縮斜坡設置在與相鄰轉子導葉表面相對的轉子導葉表面上。

根據一個示例性實施例，公開一種壓縮流體的方法。方法包括將第一流體引入到超音速壓縮機轉子的第一組流通道中的至少一個流通道，超音速壓縮機轉子構造成由軸驅動。另外，方法包括在第一組流通道中的至少一個流通道中執行第一流體的第一次壓縮，以產生第二流體。方法進一步包括將第二流體引入到超音速壓縮機轉子的第二組流通道中的至少一個流通道。另外，方法包括在第二組流通道中的至少一個流通道中執行第二流體的第二次壓縮，以產生進一步壓縮的第二流體。進一步壓縮的第二流體的特征在于比第二流體的壓力更高，第一組第一流通道由第一組轉子導葉中的相鄰轉子導葉限定，第二組第二流通道由第二組轉子導葉中的相鄰轉子導葉限定，第一組和第二組流通道中的各個流通道進一步由壓縮斜坡限定，壓縮斜坡設置在與相鄰轉子導葉表面相對的轉子導葉表面上，并且第一組和第二組轉子導葉聯接到第一轉子盤和第二轉子盤上且設置在第一轉子盤和第二轉子盤之間。

附圖說明

當參照附圖來閱讀以下詳細描述時，本公開的實施例的這些和其它特征和方面將變得更好理解，在附圖中，相同標號在所有圖中表示相同部件，其中：

圖1為根據一個示例性實施例的超音速壓縮機的示意圖；

圖2表示根據一個示例性實施例的超音速壓縮機轉子的分解圖；

圖3表示根據一個示例性實施例的組裝好的超音速壓縮機轉子的透視圖；

圖4表示根據一個示例性實施例的超音速壓縮機的一部分的局部透視圖；

圖5為根據一個示例性實施例的超音速壓縮機轉子的示意圖；