[发明专利]倾斜离心压缩机翼片扩压器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及离心压缩机，且更特定地涉及使用在例如低温精馏空气以产生例如氧、氮和氩的大气气体的低温精馏系统中的离心压缩机。

背景技术

离心压缩机使用安装在定位于静止壳体内的可旋转轴上的轮或叶轮。轮限定了从入口到出口的气体流动路径。低密实度翼片扩压器已成功地在工业离心压缩机级中用作有效和紧凑的动态压力恢复设备。典型地，这样的扩压器具有在紧邻叶轮出口处周向地分布的级联的二维翼片叶片或导叶。此类型的扩压器的基本特征是缺少允许其增加运行范围而无流动阻塞风险的几何喉部。此类型的扩压器几何形状具有接近于无导叶扩压器的流动范围的大流动范围，同时实现了接近于通道型扩压器的压力恢复程度。然而，近来由于在过程工业中增加的竞争性，离心压缩机运行范围受到增加到超过当前二维扩压器构造的现有范围的挑战。

发明内容

本发明的一个方面在于：

带有多个扩压器叶片的用于具有叶轮的离心压缩机的翼片扩压器，其中扩压器叶片前缘和后缘之间的距离和任何两个连续叶片之间的距离之比小于一，对于每个叶片，扩压器叶片倾斜角大于零度，且对于每个叶片，毂交错角与罩交错角相同。

本发明的另一个方面在于：

带有多个扩压器叶片的用于具有叶轮的离心压缩机的翼片扩压器，其中扩压器叶片前缘和后缘之间的距离和任何两个连续叶片之间的距离之比小于一，对于每个叶片，扩压器叶片倾斜角大于零度，且对于每个叶片，毂交错角与罩交错角不同。

如在此所使用，术语“倾斜角”意味着叶片堆叠方向与垂直于毂或罩平面的方向之间形成的角度。

如在此所使用，术语“交错角”意味着连接了叶片前缘和叶片后缘的线与径向方向之间形成的角度。

如在此所使用，术语“毂交错角”意味着叶片与叶轮的毂相遇处的交错角。

如在此所使用，术语“罩交错角”意味着叶片邻近罩的平面处的交错角。

附图说明

图1是带有本发明的扩压器的离心压缩机的表示。

图2是本发明的扭曲扩压器方面的一个实施例的视图。

图3是本发明的纯倾斜扩压器方面的一个实施例的视图。

图4是示出了倾斜角、毂交错角和罩交错角的扩压器叶片的更详细的视图。

图5是示出了以本发明的实践获得的结果和以常规实践获得的比较结果的图形表示。

附图中的数字对于相同的元件相同。

具体实施方式

一般地，本发明包括用于其中每个叶片具有大于零的倾斜角的离心压缩机的改进的低密实度翼片扩压器。扩压器可以是可变交错(stagger)型扩压器，也已知为扭曲扩压器，其中对于每个叶片，毂交错角与罩交错角不同，或可以是纯倾斜型扩压器，其中对于每个叶片，毂交错角与罩交错角相同。

将参考附图更详细地描述本发明。图1示出了带有扩压器2的离心压缩机叶轮1，扩压器2可以是如在图2中示出的可变交错扩压器或如在图3中示出的纯倾斜扩压器，扩压器叶片倾斜和扭转的更详细的视图在图4中示出。在附图中，5为叶轮外径，10是扩压器叶片压力表面，20是扩压器叶片吸力表面，30是扩压器叶片毂，40是扩压器叶片罩，50是扩压器叶片前缘，60是扩压器叶片后缘，70是毂处的扩压器叶片交错角，80是罩处的扩压器叶片交错角，且85是扩压器翼片倾斜角。当角度85不等于零时，扩压器叶片被称为倾斜。当毂交错角80不等于罩交错角70时，扩压器被称为具有可变交错。扩压器叶片密实度限定为扩压器叶片前缘和后缘之间的距离和任何两个连续叶片之间的距离之比。低密实度翼片扩压器是密实度小于一的扩压器。

离开离心压缩机叶轮的流动在叶轮出口处罩吸力表面附近形成了低速尾流区域。此低速区域由于由经向和叶片到叶片流线曲率以及在切向方向上的科里奥利力驱动的次级流动导致。此速度形式导致罩附近的更陡的流动角度，这不仅引入入射在扩压器罩叶片上的流动，而且降低了罩壁上的边界层稳定性。本发明使用扩压器叶片的空气动力学堆叠以减轻这些降低整个压缩机级的运行范围和效率的流动现象。