[发明专利]具有扭转的返回通道导叶的离心压缩机

说明书

技术领域

本文公开的主题的实施例大体上涉及方法及装置，并且更具体地涉及用于设计用于提高离心压缩机效果或减小离心压缩机尺寸和成本而不影响离心压缩机的性能的返回通道导叶的机构及技术。

背景技术

离心压缩机现今在许多行业中遍及各种应用广泛使用。从离心压缩机的使用者到离心压缩机的制造者的不断需求在于生产具有较小尺寸和较低成本的机器，其具有本代离心压缩机的相同性能特点。该需求隐含了需要改进离心压缩机的效率，使得减小离心压缩机的尺寸导致了较低成本的机器，而不降低机器的性能。

离心压缩机大体上具有多个级和返回通道，其具有固定导叶，用于将压缩气体从一个级的出口位置再引导至下一级的入口位置，并且用于除去流的切向分量。与返回通道相关联的导叶的设计对于优化离心压缩机的性能而言为重要的。

现有技术的图1中示出了返回通道102，其包括返回通道导叶104和转子导叶106。应当注意的是，返回通道导叶104并未延伸到返回通道102的弯头顶点108。

因此，将合乎需要的是提供提高给定离心压缩机的性能或减小离心压缩机的尺寸和成本而不减小离心压缩机的容量的设计和方法。

发明内容

根据一个示例性实施例，存在一种用于离心压缩机的返回通道组件设备；设备包括多个相同返回通道，其中多个返回通道布置成使流过返回通道的流体流转弯总共至少180°；设备还包括：多个相同的返回通道导叶，其延伸达到或超过邻近对应多个返回通道的弯头顶点的对应多个区域，其中所述区域从顶点沿径向延伸到对应的返回通道中，其中在所述区域处，流体流已经转弯大约90°；毂，其具有轴对称的毂表面；护罩，其具有轴对称的护罩表面；毂β角为毂脊线的点处的角，并且对应于在所述点处的毂脊线的切线与位于毂表面中且在所述点处经过的圆周的切线之间的锐角；护罩β角为护罩脊线的点处的角，并且对应于在所述点处的护罩脊线的切线与位于护罩表面中且在所述点处经过的圆周的切线之间的锐角；在设备中，从所述返回通道的所述导叶的前缘移动至后缘，在具有离返回通道的导叶的前缘的相同标准化距离的点处的毂β角与护罩β角之间的角差首先减小而达到最小角差，接着增大而达到最大角差，接着再次减小。

根据另一个示例性实施例，存在一种离心压缩机设备，其包括包围转子和定子的外壳，以及如上文陈述的返回通道组件设备。

根据另一个示例性实施例，存在一种用于保持离心压缩机的性能同时减小离心压缩机的尺寸的方法；压缩机包括布置成使流过返回通道的流体流转弯总共至少180°的多个相同返回通道。该方法包括使多个相同返回通道导叶延伸达到或超过邻近对应多个返回通道的弯头顶点的对应多个区域，其中流体流已经转弯大约90°。此外，该方法可包括布置返回通道导叶，以使从所述导叶的前缘移动到后缘，在具有离导叶的前缘的相同标准化距离的点处的毂β角与护罩β角之间的角差首先减小而达到最小角差，接着增大而达到最大角差，接着再次减小。

附图说明

并入且构成说明书的一部分的附图示出了一个或更多个实施例，并且连同描述阐释了这些实施例。在附图中：

图1为绘出包括返回通道导叶和转子导叶的离心压缩机返回通道的现有技术的示例性实施例；

图2为绘出包括延伸至返回通道弯头顶点的返回通道导叶和延伸超过返回通道弯头顶点的返回通道导叶的一对离心压缩机返回通道的示例性实施例；

图3为绘出离心压缩机的返回通道导叶的三维描绘的示例性实施例；

图4为绘出多个离心压缩机返回通道导叶和相关联的毂表面的示例性实施例；

图5为绘出作为脊线与返回通道导叶的周向方向之间的局部角的β角的示例性实施例；

图6为绘出毂处和护罩处的返回通道导叶的β角的图表；

图7为绘出毂处和护罩处的返回通道导叶的厚度的图表；

图8为绘出沿子午线长度的导叶角差的图表；

图9为示出用于保持离心压缩机的性能同时减小离心压缩机的尺寸的步骤的流程图；以及

图10和图11为有助于理解β角是什么的位于毂与护罩(图10中仅示为虚线)之间的叶轮的导叶的两个示意性视图。

具体实施方式

示例性实施例的以下描述参照了附图。不同图中的相同的附图标记表示相同或相似的元件。以下详细描述并未限制本发明。实际上，本发明的范围由所附权利要求限定。为了简单起见，关于包括而不限于压缩机和膨胀器的涡轮机的术语和结构论述了以下实施例。