[发明专利]非周期性离心式压缩机扩压器

说明书

相关专利申请的相互参照

本申请要求2010年2月4日提交的名称为“非周期性离心式压缩机扩压器（Non-Periodic Centrifugal Compressor Diffuser）”的第61/301,580号美国临时专利申请的优先权，在此通过引用包括该专利申请的全部内容。

背景技术

本小节意在向读者介绍与下面描述的和/或者要求保护的本发明的各方面相关的各方面技术。可以相信这里的讨论有助于为读者提供易于更好地理解本发明的各方面的背景信息。因此，应当明白，要从该角度阅读这些陈述，而未承认这些陈述是现有技术。

可以采用离心式压缩机为各种应用提供加压流体流。这种压缩机通常包括由电动机、内燃机或者另一种被配置为提供转动输出的驱动单元驱动而旋转的叶轮。当叶轮旋转时，以轴向进入的流体在周向和径向被加速并且被排出。然后，高速流体穿过扩压器，扩压器将流体的速度头转换为压头（即，降低流速，而升高流压）。然后，蜗壳或者涡壳收集径向出流，并使它进入管子。这样，离心式压缩机产生高压流体输出。整个级的效率是这三个部件（即，叶轮、扩压器和蜗壳或者涡壳）如何单独高效执行以及它们如何一起工作的结果。

附图说明

当参考附图阅读下面的详细描述时，可以更好地理解本发明的各种特征、方面和优点，在所有附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1是具有叶轮、非周期性扩压器和涡壳的离心式压缩机级的典型实施例的轴向图；

图2是具有叶轮、非周期性扩压器和涡壳的离心式压缩机级的典型实施例的透视图；

图3是图1和2所示离心式压缩机级的叶轮和非周期性扩压器的透视图；

图4是图1至3所示叶轮的透视图；

图5是图1至3所示叶轮的侧视图；

图6是图1至3所示非周期性扩压器的透视图；

图7是周期性扩压器的透视图；

图8是沿图7的线8-8所取的周期性扩压器的部分透视图；

图9是图1至3和图6所示非周期性扩压器的轴向图；以及

图10是用于获得围绕非周期性扩压器的安装面以非对称（例如，非周期）图形排列多个扩压器叶片的几何形状和取向的方法的流程图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或者多个特定实施例。所描述的这些实施例仅是本发明的举例说明。此外，为了简明描述这些典型实施例，实际实现的所有特征可能未在本说明中全部描述。应该明白，在任何这种实际实现的开发中，与在任何工程或者设计项目中相同，为了实现开发者的特定目标，必须进行许多特定实现判定，诸如服从相关系统限制和相关商业限制，许多特定实现判定从一种实现到另一种实现可以变更。此外，应当明白，这种开发工作可能是复杂并且耗时的，然而，尽管如此，开发工作对于受益于本公开的普通技术人员仍是从事设计、装配和制造的例行工作。

本公开的实施例包括增强径向扩压器（例如，用于离心式压缩机系统中的扩压器）的设计。特别是，所公开的实施例使扩压器与相关叶轮和涡壳或者蜗壳匹配。离心式压缩机系统中的扩压器用于许多用途。扩压器的主要功能之一是当气体通过叶轮的出口到涡壳或者蜗壳时，用于扩压（例如，慢下来）压缩气体。如何精确实现它可能对整个压缩机级的等熵效率的损失具有显著影响。

历史上，扩压器设计基于对从叶轮出来的平均流动条件的预测。还假定不存在涡壳施加的周向压力畸变并且不存在蜗壳舌引起的局部压力畸变。这些假定等同于假定离开扩压器的流进入传统的管道压缩机的集流器（dump collector）或者无叶回流通道。换句话说，假定扩压器的出口处具有均匀周向压力分布。该假定产生了周期性（例如，周向对称）的扩压器设计。

在所公开的实施例中，在围绕扩压器的安装面（例如，该特殊情况下的轮毂）的周向上，扩压器叶片以非对称（例如，非周期）图形排列。至少部分地因为存在涡壳或者蜗壳，被压缩的流体的压力分布在围绕安装面的不同周向位置不同。考虑到这样变化的压力分布，可以改变扩压器叶片的形状、取向和/或者位置，以提高扩压器的效率。换句话说，可以根据靠近扩压器叶片的特定压力和流动特性，专门设计每个单独扩压器叶片。