專利名稱：使用可拆卸葉片的擴(kuò)散器的制作方法
使用可拆卸葉片的擴(kuò)散器相關(guān)串請(qǐng)案的交叉參考本申請(qǐng)案主張2010年7月19日申請(qǐng)的題為“使用可拆卸葉片的擴(kuò)散器(DiffuserUsing Detachable Vanes) ”的第12/839，290號(hào)美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)案以全文引用方式并入本文。
背景技術(shù)：
此章節(jié)旨在向讀者介紹可能與下文描述和/或主張的本發(fā)明的各個(gè)方面相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的各個(gè)方面。此論述據(jù)信有助于向讀者提供背景信息以促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面的更好理解。因此，應(yīng)了解，應(yīng)鑒于此而閱讀這些陳述，而非作為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可?？刹捎秒x心壓縮機(jī)來(lái)提供用于各種應(yīng)用的加壓流體流。這些壓縮機(jī)通常包含葉輪，所述葉輪由電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或經(jīng)配置以提供旋轉(zhuǎn)輸出的另一驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)。在葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在軸向方向上進(jìn)入的流體被加速且在圓周和徑向方向上排出。高速率流體隨后進(jìn)入擴(kuò)散器，所述擴(kuò)散器將速位差轉(zhuǎn)換為壓位差(即，減小流速且增加流動(dòng)壓力)。以此方式，離心壓縮機(jī)產(chǎn)生高壓流體輸出。然而，在現(xiàn)有擴(kuò)散器中在性能與效率之間存在折中。


當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)將更好地了解本發(fā)明的各種特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，相同字符在諸圖中表示相同部分，其中圖1是采用具有可拆卸葉片的擴(kuò)散器的壓縮機(jī)系統(tǒng)的示范性實(shí)施例的透視圖；圖2是圖1的壓縮機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的第一壓縮機(jī)級(jí)的示范性實(shí)施例的橫截面圖；圖3是說(shuō)明圖1的壓縮機(jī)系統(tǒng)的某些組件的分解圖；圖4是包含擴(kuò)散器葉片的離心壓縮機(jī)組件的透視圖，所述擴(kuò)散器葉片具有恒定厚度區(qū)段且具有特定輪廓以匹配葉輪的流動(dòng)特性；圖5是如圖4所示的離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器的局部軸向視圖，描繪通過(guò)擴(kuò)散器的流體流；圖6是如圖4所示的離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器的經(jīng)向視圖，描繪擴(kuò)散器葉片輪廓；圖7是沿著圖6的線7-7截取的擴(kuò)散器葉片輪廓的俯視圖；圖8是沿著圖6的線8-8截取的擴(kuò)散器葉片的橫截面；圖9是沿著圖6的線9-9截取的擴(kuò)散器葉片的橫截面；圖10是沿著圖6的線10-10截取的擴(kuò)散器葉片的橫截面；圖11是如圖4所示的可采用擴(kuò)散器葉片的離心壓縮機(jī)的效率對(duì)流動(dòng)速率的曲線圖；圖12是擴(kuò)散器板和擴(kuò)散器葉片的局部分解透視圖，所述擴(kuò)散器葉片經(jīng)配置以經(jīng)由扣件和定位銷而附接到擴(kuò)散器板；圖13是圖12的擴(kuò)散器葉片的仰視圖；圖14是圖12的擴(kuò)散器板的仰視圖15是附接到圖12的擴(kuò)散器板的擴(kuò)散器葉片的側(cè)視圖，說(shuō)明處于適當(dāng)位置的扣件和定位銷；圖16是擴(kuò)散器板和經(jīng)配置以附接到擴(kuò)散器板的帶突出部的擴(kuò)散器葉片的局部分解透視圖；圖17是圖16的附接到擴(kuò)散器板的帶突出部的擴(kuò)散器葉片的側(cè)視圖，說(shuō)明將擴(kuò)散器葉片的突出部固持在擴(kuò)散器板的凹槽內(nèi)的適當(dāng)位置的扣件；圖18是擴(kuò)散器板和具有凹入凹口的帶突出部的擴(kuò)散器葉片的局部分解透視圖；圖19是插入圖18的擴(kuò)散器板的凹槽中的帶突出部的擴(kuò)散器葉片的俯視圖；以及圖20是圖18和19的擴(kuò)散器板和帶突出部的擴(kuò)散器葉片的局部分解透視圖，說(shuō)明用于填充凹槽中在帶突出部的擴(kuò)散器葉片旁邊的開(kāi)放空間的嵌件。
具體實(shí)施例方式下文將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例。這些所描述的實(shí)施例僅示范本發(fā)明。另外，為提供對(duì)這些示范性實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，說(shuō)明書(shū)中可能不描述實(shí)際實(shí)施方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如任何工程或設(shè)計(jì)規(guī)劃中，必須作出大量實(shí)施方案特定的決策以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，例如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，所述目標(biāo)可在實(shí)施方案間變化。此外，應(yīng)了解，此開(kāi)發(fā)嘗試可能較復(fù)雜且耗時(shí)，但對(duì)于受益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員來(lái)說(shuō)仍然將是設(shè)計(jì)、制作和制造的常規(guī)任務(wù)。在某些配置中，擴(kuò)散器包含經(jīng)配置以增強(qiáng)擴(kuò)散器效率的一系列葉片。某些擴(kuò)散器可包含三維機(jī)翼型葉片或二維葉柵型葉片。機(jī)翼型葉片提供較大的最大效率，但在涌流和扼流狀況內(nèi)性能減小。相反，葉柵型葉片提供增強(qiáng)的涌流和扼流性能，但導(dǎo)致與機(jī)翼型葉片相比減小的最大效率。本發(fā)明的實(shí)施例可通過(guò)采用三維非機(jī)翼型擴(kuò)散器葉片來(lái)增加擴(kuò)散器效率且減少涌流和扼流損失，所述擴(kuò)散器葉片經(jīng)特定配置以匹配來(lái)自葉輪的流量變化。在某些實(shí)施例中，每一擴(kuò)散器葉片包含錐形前緣、錐形后緣以及在前緣與后緣之間延伸的恒定厚度區(qū)段。所述恒定厚度區(qū)段的長(zhǎng)度可大于擴(kuò)散器葉片的弦長(zhǎng)度的大約50%。前緣的曲率半徑、后緣的曲率半徑以及弦長(zhǎng)度可經(jīng)配置以沿著擴(kuò)散器葉片的跨度而變化。以此方式，擴(kuò)散器葉片可經(jīng)特定調(diào)整以補(bǔ)償來(lái)自葉輪的軸向流量變化。在另外的配置中，擴(kuò)散器葉片的外傾角也可經(jīng)配置以沿著所述跨度而變化。其它實(shí)施例可使得擴(kuò)散器葉片的前緣和/或后緣的圓周位置能夠沿著葉片的跨度而變化。此調(diào)整可促進(jìn)非機(jī)翼型葉片配置，其經(jīng)調(diào)整以符合特定葉輪的流動(dòng)性質(zhì)，進(jìn)而增加效率且減小涌流和扼流損失。然而，本文描述的三維擴(kuò)散器葉片可能不是特別適合于使用常規(guī)五軸(例如，X、y、z、旋轉(zhuǎn)和傾斜)加工技術(shù)來(lái)制造。特定來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散器葉片的復(fù)合三維輪廓可能難以使用通常涉及二維輪廓的直通壓出的常規(guī)技術(shù)來(lái)加工。因此，如下文更詳細(xì)描述，擴(kuò)散器葉片可被設(shè)計(jì)為可從擴(kuò)散器板拆卸，從而使得可拆卸擴(kuò)散器葉片能夠與擴(kuò)散器板分開(kāi)加工。然而，在其中可拆卸擴(kuò)散器葉片與擴(kuò)散器板分開(kāi)制造的所揭示實(shí)施例中，可拆卸擴(kuò)散器葉片可在加工之后附接到擴(kuò)散器板。如下文描述，在某些實(shí)施例中，可拆卸擴(kuò)散器葉片可經(jīng)配置以使用各種扣件和定位銷來(lái)附接到擴(kuò)散器板。在其它實(shí)施例中，可拆卸擴(kuò)散器葉片可具有帶突出部的末端，其經(jīng)配置以插入到擴(kuò)散器板上的凹槽中。在又其它實(shí)施例中，這些突出部/凹槽實(shí)施例可擴(kuò)展到包含擴(kuò)散器板中的狹槽，帶突出部的擴(kuò)散器葉片在附接之前可滑動(dòng)到所述狹槽中。圖1是采用具有可拆卸葉片的擴(kuò)散器的壓縮機(jī)系統(tǒng)10的示范性實(shí)施例的透視圖。壓縮機(jī)系統(tǒng)10通常經(jīng)配置以在各種應(yīng)用中壓縮氣體。舉例來(lái)說(shuō)，壓縮機(jī)系統(tǒng)10可用于涉及汽車工業(yè)、電子器件工業(yè)、航空工業(yè)、油氣工業(yè)、發(fā)電工業(yè)、石化工業(yè)和類似工業(yè)的應(yīng)用中。另外，壓縮機(jī)系統(tǒng)10可用以壓縮可能含有某些腐蝕性元素的填埋氣體。舉例來(lái)說(shuō)，填埋氣體可能含有碳酸、硫酸、二氧化碳等等。大體上，壓縮機(jī)系統(tǒng)10包含一個(gè)或多個(gè)離心氣體壓縮機(jī)，其經(jīng)配置以增加進(jìn)入氣體的壓力(例如，壓縮)。更具體來(lái)說(shuō)，所描繪的實(shí)施例包含由得克薩斯州的CameronofHouston制造的Turbo-Air 9000。然而,其它離心壓縮機(jī)系統(tǒng)可采用具有可拆卸葉片的擴(kuò)散器。在一些實(shí)施例中，壓縮機(jī)系統(tǒng)10包含大約150到大約3，000馬力(hp)的額定功率、大約80到150磅/平方英寸(psig)的排放壓力，以及大約600到15，000立方英尺/分鐘(cfm)的輸出容量。雖然所說(shuō)明的實(shí)施例僅包含許多壓縮機(jī)布置中的可采用具有可拆卸葉片的擴(kuò)散器的一個(gè)布置，但壓縮機(jī)系統(tǒng)10的其它實(shí)施例可包含各種壓縮機(jī)布置和操作參數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，壓縮機(jī)系統(tǒng)10可包含不同類型的壓縮機(jī)、適用于具有較低輸出容量和/或較低壓力差的應(yīng)用的較低額定馬力，適用于具有較高輸出容量和/或較高壓力差的應(yīng)用的較聞?lì)~定馬力，等等。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，壓縮機(jī)系統(tǒng)10包含控制面板12、驅(qū)動(dòng)單元14、壓縮機(jī)單元16、中間冷卻器18、潤(rùn)滑系統(tǒng)20以及共同基底22。共同基底22大體上使壓縮機(jī)系統(tǒng)10的組裝和安裝簡(jiǎn)化。舉例來(lái)說(shuō)，控制面板12、驅(qū)動(dòng)單元14、壓縮機(jī)單元16、中間冷卻器18以及潤(rùn)滑系統(tǒng)20耦合到共同基底22。這實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)系統(tǒng)10作為預(yù)組裝和/或在現(xiàn)場(chǎng)組裝的模塊化組件的安裝和組裝?？刂泼姘?2包含經(jīng)配置以監(jiān)視和調(diào)節(jié)壓縮機(jī)系統(tǒng)10的操作的各種裝置和控制件。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，控制面板12包含用以控制系統(tǒng)功率的開(kāi)關(guān)，和/或指示壓縮機(jī)系統(tǒng)10的操作參數(shù)的許多裝置(例如，液晶顯示器和/或發(fā)光二極管)。在其它實(shí)施例中，控制面板12包含高級(jí)功能性，例如可編程邏輯控制器(PLC)或類似物。驅(qū)動(dòng)單元14大體上包含經(jīng)配置以對(duì)壓縮機(jī)系統(tǒng)10提供原動(dòng)力的裝置。驅(qū)動(dòng)單元14用以提供能量，通常呈旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元軸的形式，用以壓縮進(jìn)入氣體。大體上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元軸稱合到壓縮機(jī)單元16的內(nèi)部工件,且驅(qū)動(dòng)單元軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為葉輪的旋轉(zhuǎn),從而壓縮進(jìn)入入氣體。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)單元14包含電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)經(jīng)配置以對(duì)驅(qū)動(dòng)單元軸提供旋轉(zhuǎn)力矩。在其它實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)單元14可包含其它原動(dòng)裝置，例如壓燃式(例如，柴油)引擎、火花點(diǎn)燃式(例如，內(nèi)部氣體燃燒)引擎、燃?xì)廨啓C(jī)或類似裝置。壓縮機(jī)單元16通常包含耦合到驅(qū)動(dòng)單元軸的變速箱24。變速箱24通常包含用以將來(lái)自驅(qū)動(dòng)單元14的原動(dòng)力(例如，驅(qū)動(dòng)單元軸的旋轉(zhuǎn))分配到壓縮機(jī)級(jí)的葉輪的各種機(jī)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)10的操作中，驅(qū)動(dòng)單元軸的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由內(nèi)部傳動(dòng)裝置遞送到第一壓縮機(jī)級(jí)26、第二壓縮機(jī)級(jí)28和第三壓縮機(jī)級(jí)30的各種葉輪。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，變速箱24的內(nèi)部傳動(dòng)裝置通常包含耦合到驅(qū)動(dòng)軸的大齒輪，其將旋轉(zhuǎn)力矩遞送到葉輪。將了解，此系統(tǒng)(例如，其中驅(qū)動(dòng)單元14間接耦合到將旋轉(zhuǎn)力矩遞送到葉輪的驅(qū)動(dòng)軸)一般稱為間接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，間接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包含一個(gè)或多個(gè)齒輪(例如，變速箱24)、離合器、變速器、皮帶驅(qū)動(dòng)器(例如，皮帶和滑輪)或任何其它間接耦合技術(shù)。然而，壓縮機(jī)系統(tǒng)10的另一實(shí)施例可包含直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在采用直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例中，變速箱24和驅(qū)動(dòng)單元14可基本上集成到壓縮機(jī)單元16中以對(duì)驅(qū)動(dòng)軸直接提供力矩。舉例來(lái)說(shuō)，在直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，原動(dòng)裝置(例如，電動(dòng)機(jī))圍繞驅(qū)動(dòng)軸，進(jìn)而直接(例如，無(wú)中間傳動(dòng)裝置)對(duì)驅(qū)動(dòng)軸賦予力矩。因此，在采用直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例中，可采用多個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)單元16的每一級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸和葉輪。變速箱24包含使系統(tǒng)10的可靠性增加且維護(hù)得以簡(jiǎn)化的特征。舉例來(lái)說(shuō)，變速箱24可包含用于增強(qiáng)性能的一體式鑄造多級(jí)設(shè)計(jì)。換句話說(shuō)，變速箱24可包含將所有三個(gè)卷軸包含在內(nèi)的單次鑄造，這有助于減少通常與系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的組裝和維護(hù)問(wèn)題。此外，變速箱24可包含水平裂口蓋，便于移除和檢查安置在變速箱24內(nèi)部的組件。如上文簡(jiǎn)明地論述，壓縮機(jī)單元16大體上包含一個(gè)或多個(gè)級(jí)，以連續(xù)地壓縮進(jìn)入氣體。舉例來(lái)說(shuō)，在所說(shuō)明的實(shí)施例中，壓縮機(jī)單元16包含三個(gè)壓縮級(jí)(例如，三級(jí)壓縮機(jī))，包含第一級(jí)壓縮機(jī)26、第二級(jí)壓縮機(jī)28以及第三級(jí)壓縮機(jī)30。壓縮機(jī)級(jí)26、28和30中的每一者包含一個(gè)離心卷軸，所述離心卷軸包含容納氣體葉輪和相關(guān)聯(lián)的具有可拆卸葉片的擴(kuò)散器的外殼。在操作中，進(jìn)入氣體循序地傳遞到每一壓縮機(jī)級(jí)26、28和30中，之后開(kāi)始在升高的壓力下排放。系統(tǒng)10的操作包含經(jīng)由壓縮機(jī)入口 32且在箭頭34的方向上將氣體吸入第一級(jí)壓縮機(jī)26。如所說(shuō)明，壓縮機(jī)單元16還包含導(dǎo)向葉片36。導(dǎo)向葉片36包含葉片和其它機(jī)構(gòu)，用以在氣體流進(jìn)入第一壓縮機(jī)級(jí)26時(shí)引導(dǎo)氣體流。舉例來(lái)說(shuō)，導(dǎo)向葉片36可使進(jìn)入的空氣流在與第一壓縮機(jī)級(jí)26的葉輪相同的方向上做漩渦運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而幫助減少用以壓縮進(jìn)入氣體的在葉輪處的工作輸入。在經(jīng)由壓縮機(jī)入口 32將氣體吸入系統(tǒng)10中之后，第一級(jí)壓縮機(jī)26進(jìn)行壓縮且經(jīng)由第一管道38排放經(jīng)壓縮氣體。第一管道38將經(jīng)壓縮氣體引到中間冷卻器18的第一級(jí)40中。從第一壓縮機(jī)級(jí)26排出的經(jīng)壓縮氣體被引導(dǎo)通過(guò)第一級(jí)中間冷卻器40且經(jīng)由第二管道42從中間冷卻器18排放。大體上，中間冷卻器18的每一級(jí)都包含用以冷卻經(jīng)壓縮氣體的熱交換系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，中間冷卻器18包含管中水設(shè)計(jì)，其在經(jīng)壓縮氣體經(jīng)過(guò)中間冷卻器18內(nèi)部的熱交換元件時(shí)有效地從經(jīng)壓縮氣體移除熱。在每一壓縮機(jī)級(jí)之后提供中間冷卻器級(jí)以降低氣體溫度且改善每一后續(xù)壓縮級(jí)的效率。舉例來(lái)說(shuō)，在所說(shuō)明的實(shí)施例中，第二管道42將經(jīng)壓縮氣體引到第二壓縮機(jī)級(jí)28和中間冷卻器18的第二級(jí)44中，之后將氣體引到第三壓縮機(jī)級(jí)30。在第三級(jí)30壓縮氣體之后，經(jīng)壓縮氣體經(jīng)由壓縮機(jī)排放口 46排放。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，經(jīng)壓縮氣體從第三級(jí)壓縮機(jī)30弓丨到排放口 46，而無(wú)中間冷卻步驟(例如，經(jīng)過(guò)第三中間冷卻器級(jí))。然而，壓縮機(jī)系統(tǒng)10的其它實(shí)施例可包含第三中間冷卻器級(jí)或類似裝置，其經(jīng)配置以在經(jīng)壓縮氣體退出第三壓縮機(jī)級(jí)30時(shí)冷卻經(jīng)壓縮氣體。此外，額外管道可耦合到排放口 46以有效地導(dǎo)引經(jīng)壓縮氣體以用于所需應(yīng)用(例如，干燥應(yīng)用)。圖2是圖1的壓縮機(jī)系統(tǒng)10內(nèi)的第一壓縮機(jī)級(jí)26的示范性實(shí)施例的橫截面圖。然而，第一壓縮機(jī)級(jí)26的組件僅說(shuō)明壓縮機(jī)級(jí)26、28和30中的任一者，且可能事實(shí)上指示單級(jí)壓縮機(jī)系統(tǒng)10中的組件。如圖2中說(shuō)明，第一壓縮機(jī)級(jí)26可包含葉輪48、密封組合件50、軸承組合件52、軸承組合件52內(nèi)的兩個(gè)軸承54，以及小齒輪軸56，還有其它裝置。大體上，密封組合件50和軸承組合件52駐留在變速箱24內(nèi)。兩個(gè)軸承54為小齒輪軸56提供支撐，小齒輪軸56驅(qū)動(dòng)葉輪48的旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例中，由圖1的驅(qū)動(dòng)單元14驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸58可用以使大齒輪60圍繞中心軸線62旋轉(zhuǎn)。大齒輪60可經(jīng)由小齒輪嚙合件64與第一壓縮機(jī)級(jí)26的小齒輪軸56嚙合。事實(shí)上，大齒輪60也可經(jīng)由小齒輪嚙合件64與同第二和第三壓縮機(jī)級(jí)28、30相關(guān)聯(lián)的另一小齒輪軸嚙合。大齒輪60圍繞中心軸線62的旋轉(zhuǎn)可致使小齒輪軸56圍繞第一級(jí)軸線66旋轉(zhuǎn)，從而致使葉輪48圍繞第一級(jí)軸線66旋轉(zhuǎn)。如上文論述，氣體可進(jìn)入壓縮機(jī)入口 32，如箭頭34說(shuō)明。葉輪48的旋轉(zhuǎn)致使氣體被壓縮且在徑向引導(dǎo)，如箭頭68說(shuō)明。在經(jīng)壓縮氣體經(jīng)由卷軸70退出時(shí)，經(jīng)壓縮氣體被弓I導(dǎo)經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器72，擴(kuò)散器72將來(lái)自葉輪48的高速流體流轉(zhuǎn)換成高壓流(例如，將動(dòng)力位差轉(zhuǎn)換為壓位差)。圖3是說(shuō)明圖1的壓縮機(jī)系統(tǒng)10的某些組件的分解圖。特定來(lái)說(shuō)，圖3說(shuō)明從壓縮機(jī)入口 32移除的第一壓縮機(jī)級(jí)26的入口組合件74以及具有圍繞擴(kuò)散器48在徑向上定位的可拆卸葉片76的擴(kuò)散器72，如所說(shuō)明，擴(kuò)散器48附接到小齒輪軸56。另外，還說(shuō)明軸承組合件52的軸承54。如上描述，在小齒輪軸56致使擴(kuò)散器48旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)由入口組合件74進(jìn)入的氣體將由擴(kuò)散器48壓縮且經(jīng)由第一壓縮機(jī)級(jí)26的第一管道38排放。在經(jīng)由第一管道38排放之前，經(jīng)壓縮氣體被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器72。圖4是經(jīng)配置以輸出加壓流體流的離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10組件的透視圖。具體來(lái)說(shuō)，離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10包含具有多個(gè)翼片78的葉輪48。在葉輪48被外部源(例如，電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等)驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入翼片78的可壓縮流體朝向圍繞葉輪48安置的擴(kuò)散器72加速。在某些實(shí)施例中，護(hù)罩(未圖示)定位為直接鄰近于擴(kuò)散器72，且用以將來(lái)自葉輪48的流體流引導(dǎo)到擴(kuò)散器72。擴(kuò)散器72經(jīng)配置以將來(lái)自葉輪48的高速流體流轉(zhuǎn)換為高壓流(例如，將動(dòng)力位差轉(zhuǎn)換為壓位差)。在本實(shí)施例中，擴(kuò)散器72包含擴(kuò)散器葉片76，其以環(huán)形配置耦合到板80。葉片76經(jīng)配置以增加擴(kuò)散器效率。如下文詳細(xì)論述，每一葉片76包含前緣區(qū)段、后緣區(qū)段以及在前緣區(qū)段與后緣區(qū)段之間延伸的恒定厚度區(qū)段，進(jìn)而形成非機(jī)翼型葉片76。葉片76的性質(zhì)經(jīng)配置以建立尤其匹配從葉輪48排出的流體流的三維布置。通過(guò)使三維非機(jī)翼型葉片76的輪廓符合葉輪退出流，擴(kuò)散器72的效率與二維葉柵擴(kuò)散器相比可增加。另外，涌流和扼流損失與三維機(jī)翼型擴(kuò)散器相比可減少。圖5是擴(kuò)散器72的局部軸向視圖，展示從葉輪48排出的流體流。如所說(shuō)明，每一葉片76包含前緣82和后緣84。如下文詳細(xì)論述，來(lái)自葉輪48的流體流從前緣82流到后緣84，進(jìn)而將動(dòng)壓力(S卩，流速)轉(zhuǎn)換為靜壓力(即，加壓流體)。在本實(shí)施例中，每一葉片76的前緣82被定向?yàn)橄鄬?duì)于板80的圓周軸線88成角度86。圓周軸線88沿環(huán)形板80的彎曲而行。因此，O度角度86將導(dǎo)致前緣82大體上與板80的彎曲相切而定向。在某些實(shí)施例中，角度86可大約在O到60度、5到55度、10到50度、15到45度、15到40度、15到35度或約10到30度之間。在本實(shí)施例中，每一葉片76的角度86可在大約17到24度之間變化。然而，替代配置可采用相對(duì)于圓周軸線88具有不同定向的葉片76。如所說(shuō)明，流體流90在圓周方向88和徑向方向92上退出葉輪48。具體來(lái)說(shuō)，流體流90被定向?yàn)橄鄬?duì)于圓周軸線88成角度94。如將了解，角度94可基于葉輪配置、葉輪旋轉(zhuǎn)速度和/或通過(guò)離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10的流動(dòng)速率以及其它因素而變化。在本配置中，葉片76的角度86經(jīng)特定配置以匹配來(lái)自葉輪48的流體流90的方向。如將了解，前緣角度86與流體流角度94之間的差可被界定為入射角。本實(shí)施例的葉片76經(jīng)配置以大體上減少入射角，進(jìn)而增加離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10的效率。如先前論述，葉片76以大體上環(huán)形布置圍繞板80安置。葉片76之間沿著圓周方向88的間距96可經(jīng)配置以提供速率位差到壓位差的有效轉(zhuǎn)換。在本配置中，葉片76之間的間距96大體上相等。然而，替代實(shí)施例可采用不均勻的翼片間距。每一葉片76包含壓力表面98和吸力表面100。如將了解，在流體從前緣82流到后緣84時(shí)，在鄰近于壓力表面98處引起高壓力區(qū)，且在鄰近于吸力表面100處引起較低壓力區(qū)。這些壓力區(qū)影響來(lái)自葉輪48的流場(chǎng)，從而與無(wú)葉片的擴(kuò)散器相比增加了流動(dòng)穩(wěn)定性和效率。在本實(shí)施例中，每一三維非機(jī)翼型葉片76經(jīng)特定配置以匹配葉輪48的流動(dòng)性質(zhì)，從而在涌流和扼流狀況內(nèi)使效率增加且損失減小。圖6是離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器72的經(jīng)向視圖，展示擴(kuò)散器葉片輪廓。每一葉片76沿著軸向方向102在板80與護(hù)罩(未圖示)之間延伸，從而形成跨度104。具體來(lái)說(shuō)，跨度104由護(hù)罩側(cè)上的葉片尖端106和板側(cè)上的葉片根部108界定。如下文詳細(xì)論述，弦長(zhǎng)度經(jīng)配置以沿著葉片76的跨度104變化。弦長(zhǎng)度是在沿著葉片76的特定軸向位置處在前緣82與后緣84之間的距離。舉例來(lái)說(shuō)，葉片尖端106的弦長(zhǎng)度110可與葉片根部108的弦長(zhǎng)度112不同。葉片76的一個(gè)軸向位置(即，沿著軸向方向102的位置)的弦長(zhǎng)度可基于所述特定軸向位置處的流體流特性來(lái)選擇。舉例來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)建?？纱_定來(lái)自葉輪48的流體速率在軸向方向102上變化。因此，每一軸向位置的弦長(zhǎng)度可經(jīng)特定選擇以對(duì)應(yīng)于入射流體速率。以此方式，葉片76的效率與其中弦長(zhǎng)度沿著葉片76的跨度104保持大體上恒定的配置相比可增加。另外，前緣82和/或后緣84的圓周位置(即，沿著圓周方向88的位置)可經(jīng)配置以沿著葉片76的跨度104而變化。如所說(shuō)明，參考線114沿著軸向方向102從葉片尖端106的前緣82延伸到板80。前緣82沿著跨度104的圓周位置從參考線114偏移了一段可變距離116。換句話說(shuō)，前緣82在圓周方向88上是可變的而不是恒定的。此配置建立了葉輪48與葉片76的前緣82之間沿著跨度104的可變距離。舉例來(lái)說(shuō)，基于來(lái)自葉輪48的流體流的計(jì)算機(jī)模擬，可為沿著跨度104的每一軸向位置選擇特定距離116。以此方式，葉片76的效率與采用恒定距離116的配置相比可增加。在本實(shí)施例中，距離116隨著距葉片尖端106的距離增加而增加。替代實(shí)施例可采用其它前緣輪廓，包含其中前緣82是沿著朝向葉輪48的方向延伸經(jīng)過(guò)參考線114的布置。類似地，后緣84的圓周位置可經(jīng)配置以沿著葉片76的跨度104而變化。如所說(shuō)明，參考線118沿著軸向方向102從葉片根部108的后緣84延伸遠(yuǎn)離板80。后緣84沿著跨度104的圓周位置從參考線118偏移一段可變距離120。換句話說(shuō)，后緣84在圓周方向88上是可變的而不是恒定的。此配置建立了葉輪48與葉片76的后緣84之間沿著跨度104的可變距離。舉例來(lái)說(shuō)，基于對(duì)來(lái)自葉輪48的流體流的計(jì)算機(jī)模擬，可為沿著跨度104的每一軸向位置選擇特定距離120。以此方式，葉片76的效率與采用恒定距離120的配置相比可增加。在本實(shí)施例中，距離120隨著距葉片根部108的距離增加而增加。替代實(shí)施例可采用其它后緣輪廓，包含其中后緣84是沿著遠(yuǎn)離葉輪48的方向延伸經(jīng)過(guò)參考線118的布置。在另外實(shí)施例中，前緣82的徑向位置和/或后緣84的徑向位置可沿著擴(kuò)散器葉片76的跨度104而變化。圖7是沿著圖6的線7-7截取的擴(kuò)散器葉片輪廓的俯視圖。如所說(shuō)明，葉片76包含錐形前緣區(qū)段122、恒定厚度區(qū)段124以及錐形后緣區(qū)段126。恒定厚度區(qū)段124的厚度128在前緣區(qū)段122與后緣區(qū)段126之間大體上恒定。由于恒定厚度區(qū)段124，葉片76的輪廓與傳統(tǒng)的機(jī)翼不符合。換句話說(shuō)，葉片76可不被視為機(jī)翼型擴(kuò)散器葉片。然而，類似于機(jī)翼型擴(kuò)散器葉片，葉片76的參數(shù)可經(jīng)特定配置以符合來(lái)自特定葉輪48的三維流體流，進(jìn)而有效地將流體速率轉(zhuǎn)換為流體壓力。舉例來(lái)說(shuō)，如先前論述，葉片76的一個(gè)軸向位置(即，沿著軸向方向102的位置)的弦長(zhǎng)度可基于所述軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)選擇。如所說(shuō)明，可基于葉片76的尖端106處的來(lái)自葉輪48的流來(lái)配置葉片尖端106的弦長(zhǎng)度110。類似地，錐形前緣區(qū)段122的長(zhǎng)度130可基于對(duì)應(yīng)軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)選擇。如所說(shuō)明，錐形前緣區(qū)段122在恒定厚度區(qū)段124與前緣82之間建立一個(gè)收斂的幾何形狀。如將了解，對(duì)于錐形前緣區(qū)段122的基底132的給定厚度128，長(zhǎng)度130可界定前緣82與恒定厚度區(qū)段124之間的斜率。舉例來(lái)說(shuō)，較長(zhǎng)的前緣區(qū)段122可提供從前緣82到恒定厚度區(qū)段124的較逐漸的轉(zhuǎn)變，而較短區(qū)段122可提供較突然的轉(zhuǎn)變。另外，恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度134和錐形后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度136可基于特定軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)選擇。類似于前緣區(qū)段122，后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度136可界定后緣84與基底138之間的斜率。換句話說(shuō)，調(diào)整后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度136可提供后緣84周圍的所需流動(dòng)性質(zhì)。如所說(shuō)明，錐形后緣區(qū)段126在恒定厚度區(qū)段124與后緣84之間建立一個(gè)收斂幾何形狀。恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度134可得自選擇所需的弦長(zhǎng)度110、所需的前緣區(qū)段長(zhǎng)度130和所需的后緣區(qū)段長(zhǎng)度136。具體來(lái)說(shuō)，在已選擇了長(zhǎng)度130和136之后弦長(zhǎng)度110的余數(shù)界定恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度134。在某些配置中，恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度134可大于弦長(zhǎng)度110的大約50%、55%、60%、65%、70%、75%或更多。如下文詳細(xì)論述，對(duì)于整個(gè)跨度104上的每一橫截面輪廓，恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度134與弦長(zhǎng)度110之間的比率可大體上相等。此外，前緣82和/或后緣84可在錐形前緣區(qū)段122和/或錐形后緣區(qū)段126的尖端處包含彎曲輪廓。具體來(lái)說(shuō)，前緣82的尖端可包含具有經(jīng)配置以引導(dǎo)前緣84周圍的流體流的曲率半徑140的彎曲輪廓。如將了解，曲率半徑140可影響錐形前緣區(qū)段122的斜率。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于給定長(zhǎng)度130，較大的曲率半徑140可在前緣82與基底132之間建立較小的斜率，而較小的曲率半徑140可建立較大斜率。類似地，可基于后緣84處的所計(jì)算的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)選擇后緣84的尖端的曲率半徑142。在某些配置中，前緣82的曲率半徑140可大于后緣84的曲率半徑142。因此，錐形后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度136可大于錐形前緣區(qū)段122的長(zhǎng)度130?？捎绊懲ㄟ^(guò)擴(kuò)散器72的流體流的另一葉片性質(zhì)是葉片76的曲度。如所說(shuō)明，拱弧線144從前緣82延伸到后緣84，且界定葉片輪廓的中心(即，壓力表面98與吸力表面100之間的中心線)。拱弧線144說(shuō)明葉片76的彎曲輪廓。具體來(lái)說(shuō)，前緣拱弧切線146從前緣82延伸且在前緣82處與拱弧線144相切。類似地，后緣拱弧切線148從后緣84延伸且在后緣84處與拱弧線144相切。外傾角150形成于切線146與切線148之間的相交處。如所說(shuō)明，葉片76的曲率越大，外傾角150越大。因此，外傾角150提供對(duì)葉片76的曲率或曲度的有效測(cè)量。外傾角150可基于來(lái)自葉輪48的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)選擇以提供從動(dòng)力位差到壓位差的有效轉(zhuǎn)換。舉例來(lái)說(shuō)，外傾角150可大于大約O度、5度、10度、15度、20度、25度、30度或更多度。外傾角150、前緣82的曲率半徑140、后緣84的曲率半徑142、錐形前緣區(qū)段122的長(zhǎng)度130、恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度134、錐形后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度136和/或弦長(zhǎng)度110可沿著葉片76的跨度104而變化。具體來(lái)說(shuō)，以上參數(shù)中的每一者可基于對(duì)應(yīng)軸向位置處的所計(jì)算的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)針對(duì)每一軸向橫截面進(jìn)行特定選擇。以此方式，可構(gòu)造三維葉片76 ( S卩，具有可變的橫截面幾何形狀的葉片76)，其與二維葉片(即，具有恒定橫截面幾何形狀的葉片)相比提供增加的效率。另外，如下文詳細(xì)論述，采用這些葉片76的擴(kuò)散器72可在整個(gè)寬范圍的操作流動(dòng)速率上維持效率。圖8是沿著圖6的線8-8截取的擴(kuò)散器葉片76的橫截面。類似于先前論述的輪廓，本葉片區(qū)段包含錐形前緣區(qū)段122、恒定厚度區(qū)段124和錐形后緣區(qū)段126。然而，這些區(qū)段的配置已經(jīng)更改以符合對(duì)應(yīng)于本區(qū)段的軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，本區(qū)段的弦長(zhǎng)度152可與葉片尖端106的弦長(zhǎng)度110不同。類似地，恒定厚度區(qū)段124的厚度154可與圖7的區(qū)段的厚度128不同。此外，錐形前緣區(qū)段122的長(zhǎng)度156、恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度158和/或錐形后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度160可基于當(dāng)前軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)而變化。然而，恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度158與弦長(zhǎng)度152的比率可大體上等于長(zhǎng)度134與弦長(zhǎng)度110的比率。換句話說(shuō)，恒定厚度區(qū)段長(zhǎng)度與弦長(zhǎng)度比率可在葉片76的整個(gè)跨度104上保持大體上恒定。類似地，前緣82的曲率半徑162、后緣84的曲率半徑164和/或外傾角166可在所說(shuō)明的區(qū)段與圖7中所示的區(qū)段之間變化。舉例來(lái)說(shuō)，前緣82的曲率半徑162可經(jīng)特定選擇以減少來(lái)自葉輪48的流體流與前緣82之間的入射角。如先前論述，來(lái)自葉輪48的流體流的角度可沿著軸向方向102變化。因?yàn)楸緦?shí)施例促進(jìn)了對(duì)每一軸向位置(即，沿著軸向方向102的位置)處的曲率半徑162的選擇，所以入射角沿著葉片76的跨度104可大體上減少，進(jìn)而與其中前緣82的曲率半徑162在整個(gè)跨度104上保持大體上恒定的配置相比增加葉片76的效率。另外，因?yàn)閬?lái)自葉輪48的流體流的速率可在軸向方向102上變化，所以調(diào)整曲率半徑162和164、弦長(zhǎng)度152、外傾角166或葉片76的每一軸向區(qū)段的其它參數(shù)可促進(jìn)整個(gè)擴(kuò)散器72的效率增加。圖9是沿著圖6的線9-9截取的擴(kuò)散器葉片76的橫截面。類似于圖8的區(qū)段，本區(qū)段的輪廓經(jīng)配置以匹配對(duì)應(yīng)軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，本區(qū)段包含弦長(zhǎng)度168、恒定厚度區(qū)段124的厚度170、前緣區(qū)段122的長(zhǎng)度172、恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度174以及后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度176，上述各參數(shù)可與圖7和/或圖8所示的區(qū)段的對(duì)應(yīng)參數(shù)不同。另外，前緣82的曲率半徑178、后緣84的曲率半徑180和外傾角182也可針對(duì)當(dāng)前軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)(例如，速率、入射角等)來(lái)特定配置。圖10是沿著圖6的 線10-10截取的擴(kuò)散器葉片76的橫截面。類似于圖9的區(qū)段，本區(qū)段的輪廓經(jīng)配置以匹配對(duì)應(yīng)軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，本區(qū)段包含弦長(zhǎng)度112、恒定厚度區(qū)段124的厚度184、前緣區(qū)段122的長(zhǎng)度186、恒定厚度區(qū)段124的長(zhǎng)度188以及后緣區(qū)段126的長(zhǎng)度190，上述各參數(shù)可與圖7、圖8和/或圖9所示的區(qū)段的對(duì)應(yīng)參數(shù)不同。另外，前緣82的曲率半徑192、后緣84的曲率半徑194和外傾角196也可針對(duì)當(dāng)前軸向位置處的流動(dòng)性質(zhì)(例如，速率、入射角等)來(lái)特定配置。在某些實(shí)施例中，每一軸向區(qū)段的輪廓可基于軸向平板到徑向流動(dòng)配置的二維變換來(lái)選擇。此技術(shù)可涉及執(zhí)行矩形坐標(biāo)系中直線平板輪廓到曲線坐標(biāo)系的徑向平面中的保形變換，同時(shí)假定流是均勻的且在原始矩形坐標(biāo)系內(nèi)對(duì)準(zhǔn)。在經(jīng)變換的坐標(biāo)系中，流表示對(duì)數(shù)螺旋形渦流。如果擴(kuò)散器葉片76的前緣82和后緣84位于同一對(duì)數(shù)螺旋曲線上，那么擴(kuò)散器葉片76不執(zhí)行流的轉(zhuǎn)向。可通過(guò)選擇合適的外傾角來(lái)控制流的所需轉(zhuǎn)向。矩形坐標(biāo)系中的流均勻性的初始假設(shè)可經(jīng)修改以涉及從葉輪48發(fā)出的實(shí)際不均勻的流場(chǎng)，進(jìn)而改善計(jì)算的準(zhǔn)確性。使用此技術(shù)，可選擇前緣的曲率半徑、后緣的曲率半徑和/或外傾角以及其它參數(shù)，進(jìn)而增加葉片76的效率。圖11是可采用擴(kuò)散器葉片76的實(shí)施例的離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10的效率對(duì)流動(dòng)速率的曲線圖。如所說(shuō)明，水平軸198表示通過(guò)離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10的流動(dòng)速率，垂直軸200表示效率(例如，等熵效率)，且曲線202表示離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10隨著流動(dòng)速率而變的效率。曲線202包含涌流區(qū)204、有效操作區(qū)206和扼流區(qū)208。如將了解，區(qū)206表示離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10的正常操作范圍。當(dāng)流動(dòng)速率減小到低于有效范圍時(shí)，離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10進(jìn)入涌流區(qū)204，在涌流區(qū)204中經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器葉片76的不足流體流會(huì)在離心壓縮機(jī)系統(tǒng)10內(nèi)引起失速流，進(jìn)而減小壓縮機(jī)效率。相反，當(dāng)過(guò)量的流體流經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器72時(shí)，擴(kuò)散器72扼流，進(jìn)而限制可經(jīng)過(guò)葉片76的流體的量。如將了解，為了有效操作而配置葉片76包含增加有效操作區(qū)206內(nèi)的效率以及減小涌流區(qū)204和扼流區(qū)208內(nèi)的損失。如先前論述，三維機(jī)翼型葉片在有效操作區(qū)內(nèi)提供高效率，但涌流和扼流區(qū)內(nèi)的性能減小。相反，二維葉柵型擴(kuò)散器使涌流和扼流區(qū)內(nèi)的損失減小，但在有效操作區(qū)內(nèi)具有減少的效率。本實(shí)施例通過(guò)使每一葉片76的輪廓匹配葉輪48的流動(dòng)性質(zhì)且包含恒定厚度區(qū)段124可使有效操作區(qū)206內(nèi)的效率增加且涌流區(qū)204和扼流區(qū)208內(nèi)的損失減小。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，本葉片配置可提供與二維葉柵型擴(kuò)散器大體上相等的涌流和扼流性能，同時(shí)將有效操作區(qū)內(nèi)的效率增加大約1. 5%。擴(kuò)散器葉片76通常制造為單件式擴(kuò)散器。換句話說(shuō)，擴(kuò)散器葉片76和板80全部一體式磨制在一起。然而，使用如上描述的三維機(jī)翼型葉片76可能變?yōu)檩^難以使用常規(guī)五軸(例如，x、y、z、旋轉(zhuǎn)和傾斜)加工技術(shù)來(lái)磨制。更具體來(lái)說(shuō)，三維擴(kuò)散器葉片72的較復(fù)雜輪廓與具有大體上均勻橫截面輪廓的二維擴(kuò)散器葉片相比相當(dāng)難加工。因此，加工二維擴(kuò)散器葉片僅需要直通壓出，但這對(duì)于本文描述的三維擴(kuò)散器葉片76可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，三維擴(kuò)散器葉片76可與擴(kuò)散器板80分開(kāi)加工，其中在擴(kuò)散器葉片76和擴(kuò)散器板80已個(gè)別加工之后個(gè)別擴(kuò)散器葉片76才附接到擴(kuò)散器板80。使用可拆卸葉片76不僅減少了加工三維形狀的擴(kuò)散器葉片76問(wèn)題，而且減少或消除了倒角的存在，倒角是在兩個(gè)加工表面(例如，擴(kuò)散器葉片76和擴(kuò)散器轂80)會(huì)合處產(chǎn)生的凹角。減少或消除倒角的存在出于空氣動(dòng)力學(xué)原因可為有利的。然而，擴(kuò)散器葉片76和擴(kuò)散器板80彼此分開(kāi)加工導(dǎo)致擴(kuò)散器葉片76分開(kāi)地附接到擴(kuò)散器板80?？刹鹦稊U(kuò)散器葉片76可使用任何數(shù)目的合適扣緊技術(shù)來(lái)附接到擴(kuò)散器板80。舉例來(lái)說(shuō)，圖12是擴(kuò)散器板80和擴(kuò)散器葉片76的局部分解透視圖，擴(kuò)散器葉片76經(jīng)配置以經(jīng)由扣件210和定位銷212附接到擴(kuò)散器板80。如所說(shuō)明，在某些實(shí)施例中，對(duì)于每一擴(kuò)散器葉片76，擴(kuò)散器板80可具有一個(gè)或多個(gè)扣件孔214，其一直延伸穿過(guò)擴(kuò)散器板80?？奂?10 (例如，螺釘、螺栓等等)可從擴(kuò)散器板80的底側(cè)216插入穿過(guò)相應(yīng)的扣件孔214到達(dá)擴(kuò)散器板80的頂側(cè)218，從而將擴(kuò)散器葉片76附接到擴(kuò)散器板80。因此，在某些實(shí)施例中，扣件210可能未經(jīng)配置以與扣件孔214內(nèi)的螺紋配合。事實(shí)上，扣件210上的螺紋220的外徑可大體上小于扣件孔214的內(nèi)徑，從而允許扣件210穿過(guò)相應(yīng)的扣件孔214。然而，扣件210的螺紋220經(jīng)配置以與延伸到擴(kuò)散器葉片76的底側(cè)224中的相應(yīng)扣件孔222的內(nèi)部螺紋配合。圖13是圖12的擴(kuò)散器葉片76的仰視圖。如所說(shuō)明，扣件孔222延伸到擴(kuò)散器葉片76的底側(cè)224中。同樣如所說(shuō)明，一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)孔226可延伸到擴(kuò)散器葉片76的底側(cè)224中。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)孔226位于扣件孔222的分組的相反側(cè)(例如，朝向擴(kuò)散器葉片76的前緣82和朝向后緣84)上。然而，在其它實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)孔226可改為位于扣件孔222之間。實(shí)際上，扣件孔222和對(duì)準(zhǔn)孔226可相對(duì)于彼此以任何模式來(lái)定位?，F(xiàn)在返回到圖12，對(duì)準(zhǔn)孔226可經(jīng)配置以與定位銷212配合。另外，定位銷212也可經(jīng)配置以與擴(kuò)散器板80的頂側(cè)218中的對(duì)準(zhǔn)孔228配合。然而，不同于扣件孔214，對(duì)準(zhǔn)孔228未一直延伸穿過(guò)擴(kuò)散器板80。事實(shí)上，對(duì)準(zhǔn)孔228僅部分地延伸到擴(kuò)散器板80的頂側(cè)218中。因此，定位銷212可用以使擴(kuò)散器葉片76相對(duì)于擴(kuò)散器板80對(duì)準(zhǔn)。更具體來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，定位銷212或?qū)?zhǔn)孔226、228都將不會(huì)含有用于將擴(kuò)散器葉片76直接附接到擴(kuò)散器板80的螺紋。事實(shí)上，定位銷212用以確保擴(kuò)散器葉片76相對(duì)于擴(kuò)散器板80保持在適當(dāng)位置。在某些實(shí)施例中，定位銷212可為光滑的圓柱形軸。然而，在其它實(shí)施例中，不同的幾何形狀可用于定位銷212。另外，定位銷212(以及本文描述的各種扣件)的形狀可能并非全都彼此相同。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，可朝向擴(kuò)散器葉片76的前緣82使用較大的定位銷212，而可朝向擴(kuò)散器葉片76的后緣84使用較小的定位銷212，或反之亦然，以確保擴(kuò)散器葉片76的適當(dāng)定向。大體上，擴(kuò)散器板80中的扣件孔214和對(duì)準(zhǔn)孔228與擴(kuò)散器葉片76中的扣件孔222和對(duì)準(zhǔn)孔226對(duì)準(zhǔn)，從而促進(jìn)扣件210和定位銷212的插入。圖14是圖12的擴(kuò)散器板80的仰視圖。如所說(shuō)明，對(duì)于每一擴(kuò)散器葉片76，擴(kuò)散器板80可具有一個(gè)或多個(gè)扣件孔214,其一直延伸穿過(guò)擴(kuò)散器板80。另外,在某些實(shí)施例中，每一扣件孔214可與一個(gè)埋頭扣件凹座230相關(guān)聯(lián)，所述凹座接納圖12中說(shuō)明的扣件210的相應(yīng)頭端232。因此，頭端232可埋入凹座230中，與表面216齊平或低于表面216。延伸穿過(guò)擴(kuò)散器板80和擴(kuò)散器葉片76的扣件孔214、222的扣件210確保了擴(kuò)散器葉片76保持直接附接到擴(kuò)散器板80，而延伸穿過(guò)擴(kuò)散器板80和擴(kuò)散器葉片76的對(duì)準(zhǔn)孔228、226的定位銷212輔助了擴(kuò)散器葉片76相對(duì)于擴(kuò)散器板80的對(duì)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，圖15是圖12的附接到擴(kuò)散器板80的擴(kuò)散器葉片76的側(cè)視圖，說(shuō)明處于適當(dāng)位置的扣件210和定位銷212。應(yīng)注意，雖然圖12到15中說(shuō)明為包含三個(gè)扣件210和兩個(gè)定位銷212，但對(duì)于每一擴(kuò)散器葉片76可使用任何合適數(shù)目的扣件210和定位銷212。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，每擴(kuò)散器葉片76可最少使用一個(gè)扣件210和一個(gè)定位銷212，其中所述一個(gè)扣件210將相應(yīng)擴(kuò)散器葉片76附接到擴(kuò)散器板80，且所述一個(gè)定位銷212輔助相應(yīng)擴(kuò)散器葉片76相對(duì)于擴(kuò)散器板80的對(duì)準(zhǔn)。然而，在其它實(shí)施例中，可使用多個(gè)扣件210和多個(gè)定位銷212，如圖12到15中說(shuō)明。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，可使用1、2、3、4、5或更多個(gè)扣件210和1、2、3、4、5或更多個(gè)定位銷212。另外，在某些實(shí)施例中，可不使用與擴(kuò)散器葉片76分開(kāi)的定位銷212。事實(shí)上，定位銷212可集成到擴(kuò)散器葉片76的主體中。換句話說(shuō)，擴(kuò)散器葉片76可包含從擴(kuò)散器葉片76的底側(cè)224延伸的定位銷212。另外，在其它實(shí)施例中，定位銷212可直接與擴(kuò)散器板80集成(例如，從擴(kuò)散器板80加工而成)。此外，擴(kuò)散器板80與擴(kuò)散器葉片76之間的表面可為平坦或不平坦的。換句話說(shuō)，在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散器板80與擴(kuò)散器葉片76之間的表面可包含楔配合區(qū)段以促進(jìn)連接(例如，陽(yáng)/陰、V形、u形
坐坐')
寸寸/ ο實(shí)際上，圖12到15中說(shuō)明的實(shí)施例并非可使用的唯一附接類型。舉例來(lái)說(shuō)，圖16是擴(kuò)散器板80和經(jīng)配置以附接到擴(kuò)散器板80的帶突出部的擴(kuò)散器葉片76的局部分解透視圖。更具體來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散器葉片76包含突出部234，其經(jīng)配置以與擴(kuò)散器板80的頂側(cè)218中的凹槽236配合。突出部234也可稱為凸緣或唇緣。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，突出部234和凹槽236都是橢圓形的。然而，在其它實(shí)施例中，突出部234和凹槽236可包含其它形狀，例如矩形、圓形、三角形等等。與上文相對(duì)于圖12到15描述的實(shí)施例相反，突出部234和凹槽236的形狀使擴(kuò)散器葉片76相對(duì)于擴(kuò)散器板80對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)而減少對(duì)多個(gè)扣件和/或定位銷的任何需要。換句話說(shuō)，突出部234和凹槽236提供沿著表面218的橫向?qū)?zhǔn)和保持。雖然圖16中說(shuō)明為對(duì)稱的，但在其它實(shí)施例中，突出部234和凹槽236的形狀可為不對(duì)稱的，以確保擴(kuò)散器葉片76關(guān)于擴(kuò)散器板80的適當(dāng)定向。換句話說(shuō)，突出部234可不對(duì)稱地成形，使得其僅在適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)于一個(gè)可能的安裝定向上時(shí)配合到凹槽236中。實(shí)際上，如圖16說(shuō)明，可使用單個(gè)扣件238來(lái)在軸向上將突出部234固持于擴(kuò)散器板80中的相應(yīng)凹槽236內(nèi)。更具體來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散器葉片76的突出部234可包含扣件孔240，其一直穿過(guò)突出部234?？奂?38 (例如，螺釘、螺栓等等)可從突出部234的頂側(cè)242插入穿過(guò)扣件孔240到達(dá)突出部234的底側(cè)244。在某些實(shí)施例中，扣件238未經(jīng)配置以與扣件孔240內(nèi)的螺紋配合。事實(shí)上，扣件238上的螺紋246的外徑可大體上小于扣件孔240的內(nèi)徑，從而允許扣件穿過(guò)扣件孔240。然而，扣件238的螺紋246經(jīng)配置以與扣件孔248的內(nèi)部螺紋配合，扣件孔248延伸到擴(kuò)散器板80中但不是一直穿過(guò)擴(kuò)散器板80。圖17是圖16的附接到擴(kuò)散器板80的帶突出部的擴(kuò)散器葉片76的側(cè)視圖，說(shuō)明扣件238將擴(kuò)散器葉片76的突出部234固持于擴(kuò)散器板80的凹槽236內(nèi)的適當(dāng)位置。突出部234和凹槽236的配合表面可為平坦或不平坦的(例如，彎曲或有角度，例如V形、u形等等)以產(chǎn)生楔配合以幫助將突出部234和凹槽236固持在一起。雖然圖16和17中說(shuō)明為包含僅一個(gè)扣件238，但實(shí)際上可使用多個(gè)扣件238來(lái)將擴(kuò)散器葉片76的突出部234固持于擴(kuò)散器板80的凹槽236內(nèi)的適當(dāng)位置。舉例來(lái)說(shuō),所使用的扣件238的數(shù)目可變化，且可包含1、2、3、4、5或更多個(gè)扣件238。圖16和17中說(shuō)明的實(shí)施例可擴(kuò)展到使用狹槽，擴(kuò)散器葉片76的突出部234可滑動(dòng)到其中。舉例來(lái)說(shuō)，圖18是擴(kuò)散器板80和具有凹入凹口 250 (例如，u形凹口)的帶突出部的擴(kuò)散器葉片76的局部分解透視圖。因此，擴(kuò)散器葉片76的突出部234經(jīng)配置以滑動(dòng)到由延伸部254(例如，u形延伸部或唇緣)界定的狹槽252中，所述延伸部從擴(kuò)散器板80的頂側(cè)218延伸到由凹槽236界定的體積中。當(dāng)突出部234滑動(dòng)到由延伸部254界定的狹槽252中時(shí)，突出部234的凹入凹口 250可對(duì)接延伸部254。舉例來(lái)說(shuō)，圖19是圖18的插入擴(kuò)散器板80的凹槽236中的帶突出部的擴(kuò)散器葉片76的俯視圖。一旦帶突出部的擴(kuò)散器葉片76已插入到擴(kuò)散器板80的凹槽236中，如圖18中的箭頭256說(shuō)明，帶突出部的擴(kuò)散器葉片76便可滑動(dòng)到由延伸部254界定的狹槽252中，如箭頭258說(shuō)明。更具體來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散器葉片76的突出部234可滑動(dòng)到擴(kuò)散器板80的延伸部254與凹槽236之間的狹槽252中，使得延伸部254輔助帶突出部的擴(kuò)散器葉片76相對(duì)于擴(kuò)散器板80的軸向?qū)?zhǔn)。換句話說(shuō)，延伸部254阻擋帶突出部的擴(kuò)散器葉片76在軸向上移動(dòng)遠(yuǎn)離擴(kuò)散器板80的表面。一旦帶突出部的擴(kuò)散器葉片76已經(jīng)滑動(dòng)到狹槽252中，穿過(guò)擴(kuò)散器葉片76的突出部234的扣件孔240便將大體上與擴(kuò)散器板80中的扣件孔248對(duì)準(zhǔn)，使得扣件238可插入扣件孔240、248中，進(jìn)而將帶突出部的擴(kuò)散器葉片76附接到擴(kuò)散器板80。另外，凹槽236的側(cè)面可阻擋帶突出部的擴(kuò)散器葉片76在大體徑向方向上的移動(dòng)，如箭頭260、262說(shuō)明。另外，一旦帶突出部的擴(kuò)散器葉片76已滑動(dòng)到狹槽252中，嵌件264便可插入凹槽236中在帶突出部的擴(kuò)散器葉片76旁邊的開(kāi)放空間中。舉例來(lái)說(shuō)，圖20是圖18和19的擴(kuò)散器板80和帶突出部的擴(kuò)散器葉片76的局部分解透視圖，說(shuō)明用于填充凹槽236中在帶突出部的擴(kuò)散器葉片76旁邊的開(kāi)放空間的嵌件264。如所說(shuō)明，扣件266可插入穿過(guò)嵌件264中的扣件孔268且進(jìn)入擴(kuò)散器板80中的扣件孔270中以在凹槽236內(nèi)在帶突出部的擴(kuò)散器葉片76旁邊緊固嵌件264。因此，嵌件264可減少擴(kuò)散器板80的表面218中的表面中斷，進(jìn)而改善空氣動(dòng)力學(xué)性能。上文相對(duì)于圖12到19描述的實(shí)施例僅是示范性的且既定不是限制性的。舉例來(lái)說(shuō)，雖然說(shuō)明為包含配合到擴(kuò)散器板80的凹槽236中的帶突出部的擴(kuò)散器葉片76，但也可使用相反配置。換句話說(shuō)，擴(kuò)散器板80可包含從擴(kuò)散器板80的表面延伸的突出部，其中所述突出部與擴(kuò)散器葉片76的底部中的凹入凹槽配合。另外，可采用用于將可拆卸擴(kuò)散器葉片76附接到擴(kuò)散器板80的其它扣緊技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，可拆卸擴(kuò)散器葉片76可焊接或銅焊到擴(kuò)散器板80。然而，在這些實(shí)施例中，焊接可能導(dǎo)致可拆卸擴(kuò)散器葉片76與擴(kuò)散器板80之間的倒角邊緣。因此，可采用用于使焊接產(chǎn)生的倒角化最少的技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，在某些實(shí)施例中，可拆卸擴(kuò)散器葉片76可插入到擴(kuò)散器板80中的凹入凹槽中，類似于上文所描述的，且焊接可在可拆卸擴(kuò)散器葉片76與凹入凹槽之間的空間內(nèi)完成，進(jìn)而使焊接產(chǎn)生的倒角邊緣最少。本文描述的可拆卸三維擴(kuò)散器葉片76可顯著減小擴(kuò)散器72的加工過(guò)程的復(fù)雜性。舉例來(lái)說(shuō)，將三維擴(kuò)散器葉片76設(shè)計(jì)為可拆卸擴(kuò)散器葉片76使得每一個(gè)別擴(kuò)散器葉片76能夠與擴(kuò)散器板80分開(kāi)加工，而不是需要三維擴(kuò)散器葉片76和擴(kuò)散器板80被加工為單個(gè)擴(kuò)散器72組件。因此，在加工過(guò)程期間經(jīng)歷的僅有復(fù)雜性是針對(duì)個(gè)別可拆卸三維擴(kuò)散器葉片76的復(fù)雜性。另外，本文描述的附接技術(shù)使得可拆卸三維擴(kuò)散器葉片76能夠附接到擴(kuò)散器板80，同時(shí)也減少擴(kuò)散器葉片76與擴(kuò)散器板80的對(duì)接邊緣之間的倒角化的量。減少倒角化將增強(qiáng)擴(kuò)散器72的空氣動(dòng)力學(xué)效率。雖然本發(fā)明可容許各種修改和替代形式，但已借助實(shí)例在圖式中展示且已在本文中詳細(xì)描述特定實(shí)施例。然而，應(yīng)了解，本發(fā)明不希望限于所揭示的特定形式。事實(shí)上，本發(fā)明將涵蓋落在如所附權(quán)利要求書(shū)界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物和替代形式。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，其包括 離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器，其具有環(huán)形板和附接到所述環(huán)形板的多個(gè)可拆卸葉片，其中每一可拆卸葉片具有沿著所述可拆卸葉片的跨度變化的橫截面輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每一可拆卸葉片包括位于所述可拆卸葉片的底側(cè)上的內(nèi)螺紋扣件孔，所述環(huán)形板包括完全穿過(guò)所述環(huán)形板的無(wú)螺紋扣件孔，且所述系統(tǒng)包括延伸穿過(guò)所述無(wú)螺紋扣件孔且進(jìn)入所述內(nèi)螺紋扣件孔以將所述可拆卸葉片附接到所述環(huán)形板的外螺紋扣件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中每一可拆卸葉片與定位銷相關(guān)聯(lián)，所述定位銷經(jīng)配置以使所述可拆卸葉片相對(duì)于所述環(huán)形板對(duì)準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述定位銷與所述擴(kuò)散器葉片的所述底側(cè)成一體且從所述底側(cè)延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中每一擴(kuò)散器葉片與兩個(gè)或多個(gè)螺紋扣件和兩個(gè)或多個(gè)定位銷相關(guān)聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每一擴(kuò)散器葉片包括位于所述可拆卸葉片的底側(cè)上的突出部，且突出部板經(jīng)配置以緊固地配合于所述環(huán)形板的頂側(cè)中的凹槽內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述突出部包括完全延伸穿過(guò)所述突出部的無(wú)螺紋扣件孔，所述環(huán)形板包括所述凹槽中的內(nèi)螺紋扣件孔，且所述系統(tǒng)包括延伸穿過(guò)所述無(wú)螺紋扣件孔且進(jìn)入所述內(nèi)螺紋扣件孔以將所述突出部附接到所述環(huán)形板的外螺紋扣件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述突出部包括位于所述突出部的頂側(cè)上的凹口，且所述環(huán)形板包括經(jīng)配置以與所述突出部上的所述凹口配合的延伸部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述突出部經(jīng)配置以在沿著所述環(huán)形板的所述頂側(cè)的方向上滑動(dòng)到所述環(huán)形板的所述延伸部與所述凹槽之間的狹槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述突出部和所述凹槽都是橢圓形的。
11.一種系統(tǒng)，其包括 可拆卸離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器葉片，其中所述可拆卸離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器葉片包括沿著所述可拆卸葉片的跨度變化的橫截面輪廓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述可拆卸離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器葉片包括第一螺紋扣件，所述第一螺紋扣件經(jīng)配置以與第二螺紋扣件配合以將所述可拆卸離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器葉片附接到離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器板。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其包括定位銷，所述定位銷使所述可拆卸離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器葉片相對(duì)于所述離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器板對(duì)準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述定位銷從所述可拆卸離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器葉片的底側(cè)延伸，且所述定位銷經(jīng)配置以與所述離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器板的無(wú)螺紋對(duì)準(zhǔn)孔配合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述可拆卸離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器葉片包括突出部，所述突出部經(jīng)配置以緊固地配合在離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器板的凹槽內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述突出部包括位于所述突出部的頂側(cè)上的凹口，所述凹口經(jīng)配置以與從所述離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器板的延伸部配合，且所述突出部經(jīng)配置以在沿著所述離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器板的頂面的方向上滑動(dòng)到所述離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器板的所述延伸部與所述凹槽之間的狹槽中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述突出部是橢圓形的，所述凹口是u形的，且所述延伸部是u形的。
18.—種系統(tǒng),其包括 離心壓縮機(jī)，其包括離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器，所述離心壓縮機(jī)擴(kuò)散器具有附接到擴(kuò)散器板的多個(gè)可拆卸擴(kuò)散器葉片。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中每一可拆卸擴(kuò)散器葉片通過(guò)一個(gè)或多個(gè)螺紋扣件附接到所述擴(kuò)散器板。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中每一可拆卸擴(kuò)散器葉片包括突出部，所述突出部經(jīng)配置以配合在所述擴(kuò)散器板的凹槽內(nèi)。
全文摘要
一種系統(tǒng)包含附接到離心壓縮機(jī)的擴(kuò)散器板(80)的多個(gè)可拆卸三維擴(kuò)散器葉片(76)。在某些實(shí)施例中，所述可拆卸三維擴(kuò)散器板(76)可使用螺紋扣件(210)附接到所述擴(kuò)散器板(80)。另外，可使用定位銷(212)來(lái)使所述可拆卸三維擴(kuò)散器葉片(76)相對(duì)于所述擴(kuò)散器板(80)對(duì)準(zhǔn)。在其它實(shí)施例中，所述可拆卸三維擴(kuò)散器葉片(76)可包含突出部(234)，所述突出部(234)經(jīng)配置以緊固地配合在所述擴(kuò)散器板(80)中的凹槽(236)內(nèi)。另外，所述可拆卸三維擴(kuò)散器葉片(76)的所述突出部(234)可包含與從所述擴(kuò)散器板(80)延伸的延伸部(254)配合的凹口(250)，其中所述突出部(234)可滑動(dòng)到所述擴(kuò)散器板(80)的所述延伸部(254)與所述凹槽(236)之間的狹槽(252)中。
文檔編號(hào)F04D29/44GK103003575SQ201180035469
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者N·布萊爾, C·F·赫爾, D·N·奧尼爾 申請(qǐng)人:卡梅倫國(guó)際有限公司