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

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)提出擴(kuò)散器導(dǎo)葉的實(shí)施例，該擴(kuò)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(duì)于工作流體的流動(dòng)方向的定向，并且防止響應(yīng)于可在壓縮機(jī)裝置的操作期間發(fā)生的激發(fā)頻率的不需要的振動(dòng)。這些特征有助于維持?jǐn)U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(shí)施例，例如體現(xiàn)將擴(kuò)散器導(dǎo)葉調(diào)節(jié)至激勵(lì)模式的構(gòu)造。所得的結(jié)構(gòu)具有如下機(jī)械特性(例如，硬度)，其避免例如由葉片經(jīng)過(guò)頻率激發(fā)的頻率模式，同時(shí)增大低得多的應(yīng)力值。在一個(gè)實(shí)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(dòng)支撐又提供結(jié)構(gòu)支撐的基座結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)例中，基座結(jié)構(gòu)具有相對(duì)于導(dǎo)葉主體的充分橫向?qū)挾群涂v向長(zhǎng)度，來(lái)避免由模態(tài)頻率導(dǎo)致的潛在振動(dòng)。該相同的基座結(jié)構(gòu)還允許擴(kuò)散器導(dǎo)葉的定向改變，例如旋轉(zhuǎn)以改善壓縮機(jī)裝置的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0006]現(xiàn)在簡(jiǎn)要地對(duì)附圖進(jìn)行參考，其中:
圖1繪出了擴(kuò)散器導(dǎo)葉的示范實(shí)施例的示意圖；
圖2繪出了擴(kuò)散器導(dǎo)葉的示范實(shí)施例的透視圖；
圖3繪出了圖2的擴(kuò)散器導(dǎo)葉的側(cè)視圖；
圖4繪出了圖2的擴(kuò)散器導(dǎo)葉的俯視圖； 圖5繪出了擴(kuò)散器組件的實(shí)例的后視、透視圖，該擴(kuò)散器組件包括擴(kuò)散器導(dǎo)葉，例如圖1、2、3、和4的擴(kuò)散器導(dǎo)葉，的示范實(shí)施例；
圖6繪出了圖5的擴(kuò)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(kuò)散器組件；
圖8繪出了壓縮機(jī)裝置的實(shí)例的后視、透視圖，該壓縮機(jī)裝置包括示范擴(kuò)散器組件，例如圖5、6、和7的擴(kuò)散器組件；
圖9繪出了圖8的壓縮機(jī)裝置的前視圖；并且圖10繪出了圖8和9的壓縮機(jī)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(biāo)號(hào)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(shí)施方式】
[0008]下面的討論集中于擴(kuò)散器導(dǎo)葉的實(shí)現(xiàn)用于壓縮機(jī)裝置(例如，離心壓縮機(jī))的更好性能的構(gòu)造和實(shí)施方式上。在一方面中，用于擴(kuò)散器導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)允許后緣旋轉(zhuǎn)至各種角位置，同時(shí)維持前緣相對(duì)于流動(dòng)經(jīng)過(guò)擴(kuò)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(jì)還使擴(kuò)散器導(dǎo)葉穩(wěn)定，來(lái)防止擴(kuò)散器導(dǎo)葉的響應(yīng)于可損壞擴(kuò)散器導(dǎo)葉的激發(fā)頻率的振動(dòng)。
[0009]這些擴(kuò)散器導(dǎo)葉在擴(kuò)散器組件中得到利用，該擴(kuò)散器組件的操作可調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的性能。擴(kuò)散器組件可包括多個(gè)擴(kuò)散器導(dǎo)葉。在一個(gè)實(shí)例中，擴(kuò)散器組件將擴(kuò)散器導(dǎo)葉連結(jié)至常規(guī)促動(dòng)器，以例如響應(yīng)于工作流體流方向的改變來(lái)促進(jìn)后緣位置的調(diào)整。
[0010]圖1繪出了擴(kuò)散器導(dǎo)葉100的示范實(shí)施例的示意圖，以提供提議的設(shè)計(jì)的方面的概觀。擴(kuò)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(kuò)散器導(dǎo)葉100移動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))，來(lái)例如在多個(gè)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(dòng)力學(xué)地成形的元件(例如，翼形件)，其例如在離心壓縮機(jī)中與工作流體的流F接觸。擴(kuò)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(fù)載可使導(dǎo)葉主體102振動(dòng)。所導(dǎo)致的振動(dòng)可在如下頻率下刺激導(dǎo)葉主體102，該頻率可引起對(duì)擴(kuò)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(duì)導(dǎo)葉主體102的損壞可改變導(dǎo)葉主體102的相對(duì)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(dòng)力學(xué)。這些改變又可負(fù)面地影響例如離心壓縮機(jī)的整體性能和效率。
[0012]為此，支撐元件104對(duì)導(dǎo)葉主體102提供充分的支撐，來(lái)使可在導(dǎo)葉主體102中發(fā)生的潛在的振動(dòng)衰減。支撐元件104的實(shí)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(gè)實(shí)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(dòng)力學(xué)，并且解決了結(jié)構(gòu)振動(dòng)和應(yīng)力設(shè)計(jì)約束。
[0013]銜鐵106促進(jìn)導(dǎo)葉主體102的移動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))。在高水平下，銜鐵106的實(shí)例可包括一個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)元件，該結(jié)構(gòu)元件單獨(dú)或結(jié)合地對(duì)導(dǎo)葉主體102傳遞力。在一個(gè)實(shí)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)?zhǔn)和/或相對(duì)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(shí)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(lái)移動(dòng)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(duì)于載荷為回彈性的。在一個(gè)實(shí)例中，該結(jié)構(gòu)具有與旋轉(zhuǎn)軸線116對(duì)準(zhǔn)的軸線。但是，本公開(kāi)構(gòu)想，銜鐵106還可在與旋轉(zhuǎn)軸線116和/或組成擴(kuò)散器導(dǎo)葉100的其它部分和結(jié)構(gòu)的偏移或相對(duì)未對(duì)準(zhǔn)定向下，對(duì)導(dǎo)葉主體102施加移動(dòng)。
[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(jì)可與提供多個(gè)擴(kuò)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(kāi)還構(gòu)想如下擴(kuò)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(jì)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(lái)將部分固定在一起，以耐受配置擴(kuò)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(kuò)散器導(dǎo)葉200的另一示范實(shí)施例。圖2示出了擴(kuò)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(kuò)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(qiáng)度，來(lái)避免導(dǎo)葉主體202中的振動(dòng)發(fā)作，并且還促進(jìn)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(dòng)力特性，從而在流F行進(jìn)跨過(guò)導(dǎo)葉主體202的表面時(shí)維持適當(dāng)?shù)墓ぷ髁黧w的流F。雖然顯示了具體結(jié)構(gòu)，但本公開(kāi)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(tái)(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(gè)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。