[发明专利]离心式压缩机扩压器

说明书

对相关申请的交叉引用：本申请要求2009年7月19日递交的题目为“离心式压缩机扩压器(centrifugal compressor diffuser)”的美国临时专利申请No.61/226,732的优先权，该申请通过引用被整体并入本文。

背景技术

这部分旨在给读者介绍可能与本发明的各个方面相关的领域的各个方面，本发明的各个方面将在下面被描述和/或被主张。该讨论被认为是有助于给读者提供背景信息的，以便于本发明的各个方面的更好的理解。相应地，应当可以理解的是，这些陈述是要以这个角度来解读的，而不是解读为承认是现有技术。

离心式压缩机可以被采用来提供针对各种应用的流体加压流。这样的压缩机典型地包括叶轮，所述叶轮被电动机、内燃机或被配置来提供旋转输出的另一驱动单元驱动而旋转。当叶轮旋转时，轴向进入的流体被加速并且在周向和径向方向被排出。高速流体于是进入将速度头(velocity head)转换为压头(pressure head)的扩压器(例如，降低流速并且提高流动压力)。以这种方式，所述离心式压缩机产生高压流体输出。不幸的是，在现存的扩压器中存在性能和效率之间的折衷。

附图简要说明

当参考附图阅读以下的详细描述时，本发明的各种特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中相同的符号代表相同的部分，其中：

图1是根据本技术的某些实施方案，包括扩压器叶片的离心式压缩机部件的立体图，所述扩压器叶片具有恒定厚度部分并且被具体地形成外形来匹配叶轮的流动特性；

图2是根据本技术的某些实施方案，如图1示出的离心式压缩机扩压器的局部轴向视图，描绘通过所述扩压器的流体流；

图3是根据本技术的某些实施方案，如图1示出的所述离心式压缩机扩压器的子午线视图，描绘扩压器叶片轮廓；

图4是根据本技术的某些实施方案，沿图3的线4-4获取的扩压器叶片轮廓的顶视图；

图5是根据本技术的某些实施方案，沿图3的线5-5获取的扩压器叶片的剖面图；

图6是根据本技术的某些实施方案，沿图3的线6-6获取的扩压器叶片的剖面图；

图7是根据本技术的某些实施方案，沿图3的线7-7获取的扩压器叶片的剖面图；

图8是根据本技术的某些实施方案，可以采用图1示出的扩压器叶片的离心式压缩机的效率相对于流率的曲线图。

具体实施方案的详细描述

本发明的一个或更多个具体实施方案将在下面被描述。这些被描述的实施方案仅是本发明的示例性实施方案。附加地，为了给这些示例性实施方案提供简明的描述，实际实施方式的所有特征可以不在说明书中被描述。应当被理解的是，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出众多实施方式特定的决策来达到开发者的具体目标，例如遵循系统相关约束和业务相关约束，所述系统相关约束和业务相关约束可以随实施方式的不同而变化。并且，应当被理解的是，这样的开发工作可能是复杂的并且费时的，但是对于得益于本公开的普通技术人员来说不过是设计、制造和生产的常规任务。

在某些配置中，扩压器包括一系列被配置来提高扩压器效率的叶片。某些扩压器可以包括三维翼型叶片或二维级联型叶片。所述翼型叶片提供更大的最大效率，但是在波涌流态(surge flow regime)和阻塞流态(choked flow regime)内提供降低的性能。相反，与翼型叶片相比，级联型叶片提供提高的波涌流和阻塞流性能，但导致降低的最大效率。

本公开的实施方案可以通过采用被特定地配置来匹配来自于叶轮的流动变化的三维非翼型(non-airfoil)扩压器叶片来提高扩压器效率，并且减少波涌流损耗和阻塞流损耗。在某些实施方案中，每个扩压器叶片包括逐渐变薄的前缘、逐渐变薄的后缘和在所述前缘和所述后缘之间延伸的恒定厚度部分。所述恒定厚度部分的长度可以大于所述扩压器叶片的弦长的大约50％。所述前缘的曲率半径、所述后缘的曲率半径和所述弦长可以被配置来沿着所述扩压器叶片的高度(span)变化。以这种方式，所述扩压器叶片可以被特定地调整来补偿来自于所述叶轮的轴向流变化。在进一步的配置中，所述扩压器叶片的外倾角也可以被配置来沿着所述高度变化。其他实施方案可以使所述扩压器叶片的所述前缘和/或所述后缘的周向位置能够沿着所述叶片的所述高度变化。这样的调整可以便于被调整的非翼型叶片配置与特定的叶轮的流动特性一致，由此提高效率并且降低波涌流损耗和阻塞流损耗。