用于壓縮機裝置及其包括的擴散器組件的擴散器導(dǎo)葉的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在本文中公開的主旨涉及壓縮機裝置(例如，離心壓縮機)，并且尤其涉及用于壓縮機裝置的擴散器或擴散器導(dǎo)葉。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮機裝置(例如離心壓縮機)使用擴散器組件，來通過減緩穿過膨脹體積區(qū)域的工作流體的速率而將工作流體的動能轉(zhuǎn)換成靜壓。擴散器組件的實例利用繞葉輪圓周布置的若干擴散器導(dǎo)葉。擴散器導(dǎo)葉的設(shè)計(例如，形狀和尺寸)與擴散器導(dǎo)葉的前緣和后緣相對于工作流體流的定向結(jié)合，通常確定擴散器導(dǎo)葉如何固連在擴散器組件內(nèi)。
[0003]為了對設(shè)計添加更多改進和靈活性，擴散器組件的一些實例包括可變擴散器導(dǎo)葉。這些類型的擴散器導(dǎo)葉可改變前緣和后緣的定向。該特征有助于壓縮機裝置的調(diào)節(jié)操作。用于可變擴散器導(dǎo)葉的已知設(shè)計繞軸線旋轉(zhuǎn)，該軸線處于擴散器導(dǎo)葉的下半部分，即，比后緣更接近前緣。
[0004]旋轉(zhuǎn)軸線的定位允許后緣來掠過大的角度，并且因而允許壓縮機裝置性能的更好的調(diào)諧和優(yōu)化。但是，盡管這些可變擴散器導(dǎo)葉的使用可改善性能，但用于可變擴散器導(dǎo)葉的常規(guī)設(shè)計的實施方式相對于引入的工作流體來使后緣和前緣二者移動(例如，旋轉(zhuǎn))。前緣位置的改變可導(dǎo)致工作流體流與擴散器導(dǎo)葉的表面過早地分離，這可降低可變擴散器導(dǎo)葉的效率，以調(diào)節(jié)壓縮機裝置的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開提出擴散器導(dǎo)葉的實施例，該擴散器導(dǎo)葉具有如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許前緣繞后緣旋轉(zhuǎn)，維持前緣相對于工作流體的流動方向的定向，并且防止響應(yīng)于可在壓縮機裝置的操作期間發(fā)生的激發(fā)頻率的不需要的振動。這些特征有助于維持擴散器導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)完整性，其可導(dǎo)致由周期疲勞引起的構(gòu)件故障。在下面的實施例，例如體現(xiàn)將擴散器導(dǎo)葉調(diào)節(jié)至激勵模式的構(gòu)造。所得的結(jié)構(gòu)具有如下機械特性(例如，硬度)，其避免例如由葉片經(jīng)過頻率激發(fā)的頻率模式，同時增大低得多的應(yīng)力值。在一個實施例中，該結(jié)構(gòu)利用導(dǎo)葉主體(例如，翼形件)和既提供振動支撐又提供結(jié)構(gòu)支撐的基座結(jié)構(gòu)。在一個實例中，基座結(jié)構(gòu)具有相對于導(dǎo)葉主體的充分橫向?qū)挾群涂v向長度，來避免由模態(tài)頻率導(dǎo)致的潛在振動。該相同的基座結(jié)構(gòu)還允許擴散器導(dǎo)葉的定向改變，例如旋轉(zhuǎn)以改善壓縮機裝置的性能。
【附圖說明】
[0006]現(xiàn)在簡要地對附圖進行參考，其中:
圖1繪出了擴散器導(dǎo)葉的示范實施例的示意圖；
圖2繪出了擴散器導(dǎo)葉的示范實施例的透視圖；
圖3繪出了圖2的擴散器導(dǎo)葉的側(cè)視圖；
圖4繪出了圖2的擴散器導(dǎo)葉的俯視圖； 圖5繪出了擴散器組件的實例的后視、透視圖，該擴散器組件包括擴散器導(dǎo)葉，例如圖1、2、3、和4的擴散器導(dǎo)葉，的示范實施例；
圖6繪出了圖5的擴散器組件的前視、透視圖；
圖7以分解形式繪出了圖5和6的擴散器組件；
圖8繪出了壓縮機裝置的實例的后視、透視圖，該壓縮機裝置包括示范擴散器組件，例如圖5、6、和7的擴散器組件；
圖9繪出了圖8的壓縮機裝置的前視圖；并且圖10繪出了圖8和9的壓縮機裝置的前視、透視圖。
[0007]其中，遍及若干視圖，可適用的相似參考標號指示相同或?qū)?yīng)的構(gòu)件，其不按比例除非另外指示。
【具體實施方式】
[0008]下面的討論集中于擴散器導(dǎo)葉的實現(xiàn)用于壓縮機裝置(例如，離心壓縮機)的更好性能的構(gòu)造和實施方式上。在一方面中，用于擴散器導(dǎo)葉的設(shè)計允許后緣旋轉(zhuǎn)至各種角位置，同時維持前緣相對于流動經(jīng)過擴散器導(dǎo)葉的工作流體流方向的定向，以防止流分離。這些設(shè)計還使擴散器導(dǎo)葉穩(wěn)定，來防止擴散器導(dǎo)葉的響應(yīng)于可損壞擴散器導(dǎo)葉的激發(fā)頻率的振動。
[0009]這些擴散器導(dǎo)葉在擴散器組件中得到利用，該擴散器組件的操作可調(diào)節(jié)壓縮機的性能。擴散器組件可包括多個擴散器導(dǎo)葉。在一個實例中，擴散器組件將擴散器導(dǎo)葉連結(jié)至常規(guī)促動器，以例如響應(yīng)于工作流體流方向的改變來促進后緣位置的調(diào)整。
[0010]圖1繪出了擴散器導(dǎo)葉100的示范實施例的示意圖，以提供提議的設(shè)計的方面的概觀。擴散器導(dǎo)葉100包括導(dǎo)葉主體102、支撐元件104、和銜鐵(armature) 106。導(dǎo)葉主體102具有頂部108、底部110、前緣112、和后緣114。導(dǎo)葉主體102還具有旋轉(zhuǎn)軸線116，其允許擴散器導(dǎo)葉100移動(例如，旋轉(zhuǎn))，來例如在多個角位置之間改變后緣114的定向。
[0011]導(dǎo)葉主體102體現(xiàn)空氣動力學(xué)地成形的元件(例如，翼形件)，其例如在離心壓縮機中與工作流體的流F接觸。擴散器導(dǎo)葉100的該部分經(jīng)歷由流F的速度引起的顯著載荷。這些負載可使導(dǎo)葉主體102振動。所導(dǎo)致的振動可在如下頻率下刺激導(dǎo)葉主體102，該頻率可引起對擴散器導(dǎo)葉100的結(jié)構(gòu)損壞，該結(jié)構(gòu)損壞可與橫跨導(dǎo)葉主體102表面的工作流體流干涉。例如，對導(dǎo)葉主體102的損壞可改變導(dǎo)葉主體102的相對于流F的定向，這可引起流F與導(dǎo)葉主體102的表面分離。流分離改變流F的流體動力學(xué)。這些改變又可負面地影響例如離心壓縮機的整體性能和效率。
[0012]為此，支撐元件104對導(dǎo)葉主體102提供充分的支撐，來使可在導(dǎo)葉主體102中發(fā)生的潛在的振動衰減。支撐元件104的實例還允許導(dǎo)葉主體102繞旋轉(zhuǎn)軸線116旋轉(zhuǎn)。但是，支撐元件104的構(gòu)造不在導(dǎo)葉主體102的表面處或附近與流F干涉。在一個實例中，支撐元件104配合到特征(例如，孔)中，以便使支撐元件104凹入在工作流體流外。因而，該特征維持導(dǎo)葉主體102的空氣動力學(xué)，并且解決了結(jié)構(gòu)振動和應(yīng)力設(shè)計約束。
[0013]銜鐵106促進導(dǎo)葉主體102的移動(例如，旋轉(zhuǎn))。在高水平下，銜鐵106的實例可包括一個或更多個結(jié)構(gòu)元件，該結(jié)構(gòu)元件單獨或結(jié)合地對導(dǎo)葉主體102傳遞力。在一個實例中，該力使導(dǎo)葉主體102旋轉(zhuǎn)，以使后緣114定位成與流F的方向?qū)屎?或相對于流F的方向處于最佳定向。結(jié)構(gòu)元件可例如作為與支撐元件104和/或?qū)~主體102聯(lián)接的軸而直接傳遞力。在其它實例中，結(jié)構(gòu)元件可包括各種元件和裝置(例如，齒輪、滑輪、連桿等)，其如在本文中提出地間接地聯(lián)接力來移動導(dǎo)葉主體102。
[0014]如圖1所示，銜鐵106具有在一端上固連至支撐元件104的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)例如在與支撐元件104相反的端部處和/或附近相對于載荷為回彈性的。在一個實例中，該結(jié)構(gòu)具有與旋轉(zhuǎn)軸線116對準的軸線。但是，本公開構(gòu)想，銜鐵106還可在與旋轉(zhuǎn)軸線116和/或組成擴散器導(dǎo)葉100的其它部分和結(jié)構(gòu)的偏移或相對未對準定向下，對導(dǎo)葉主體102施加移動。
[0015]元件(例如，導(dǎo)葉主體102、支撐元件104、和銜鐵106)可共同地形成單片或粘合單元，例如包括支撐元件104和銜鐵106的整體結(jié)構(gòu)元件。這種設(shè)計可與提供多個擴散器導(dǎo)葉100的大規(guī)模生產(chǎn)的制造技術(shù)(例如，銑削、加工、鑄造、模制等)相稱。另一方面，本公開還構(gòu)想如下擴散器導(dǎo)葉100的構(gòu)造，其中，構(gòu)造體現(xiàn)許多片和片部分。這些多片設(shè)計可利用任何種類的類型和式樣的緊固件(例如，螺釘、螺栓等)和緊固技術(shù)(例如，粘合劑、焊接等)，來將部分固定在一起，以耐受配置擴散器導(dǎo)葉100的經(jīng)歷載荷和其它參數(shù)。
[0016]圖2、3和4繪出了擴散器導(dǎo)葉200的另一示范實施例。圖2示出了擴散器導(dǎo)葉200的透視圖。圖3和4的例示分別以俯視和側(cè)視顯示了擴散器導(dǎo)葉200。
[0017]圖2、3和4的圖一起示出了用于導(dǎo)葉主體202、支撐元件204、和銜鐵206的示范結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)提供所需強度，來避免導(dǎo)葉主體202中的振動發(fā)作，并且還促進導(dǎo)葉主體202繞前緣212的旋轉(zhuǎn)。而且，該結(jié)構(gòu)不減弱導(dǎo)葉主體202的空氣動力特性，從而在流F行進跨過導(dǎo)葉主體202的表面時維持適當?shù)墓ぷ髁黧w的流F。雖然顯示了具體結(jié)構(gòu)，但本公開構(gòu)思了將執(zhí)行相同和/或相似的功能的變化(例如，在形狀、尺寸、尺度等方面的改變)。
[0018]在圖2中，支撐元件204的示范結(jié)構(gòu)形成具有階梯狀輪廓的凸臺(boss) 218。銜鐵206包括具有中央軸線222的圓柱形主體220，該中央軸線222與旋轉(zhuǎn)軸線216同軸。圓柱形主體220具有多個區(qū)段(例如，頂部區(qū)段224、中部區(qū)段226、和底部區(qū)段228)，其在尺度(例如，直徑)方面改變。