專利名稱：用于濕氣環(huán)境的離心壓縮機(jī)及制備方法
用于濕氣環(huán)境的離心壓縮機(jī)及制備方法
背景技術(shù)：
本公開主要涉及離心壓縮機(jī)及其制備方法。已廣泛應(yīng)用的天然氣領(lǐng)域具有不斷增加的較高水含量、需要增加使用濕氣處理和 技術(shù)的特征?，F(xiàn)有裝置能夠泵送具有高于5%體積液體含量的雙相混合物，但對(duì)于較低液 體含量，需要一般笨重且昂貴的分離器。軸流式壓縮機(jī)使用霧化和級(jí)間水注入，以降低壓縮 機(jī)功；然而，通常使微粒霧化成小于IOmm(毫米)的尺寸，并且體積液體含量小于0. 1%，這 使蒸發(fā)很快。也用常規(guī)離心或軸流式壓縮機(jī)在非常規(guī)條件下壓縮具有顯著液體含量的混合 物，例如，在渦輪風(fēng)扇飛機(jī)和渦輪噴氣飛機(jī)起飛或著陸期間攝入水(或甚至冰)。然而，雖然 在大液滴中分布，但由于液滴對(duì)葉輪葉片沖擊引起的磨耗、腐蝕、轉(zhuǎn)子不平衡和/或由于水 和葉輪和壓縮機(jī)擴(kuò)散器之間增加摩擦的效率損失，在液體含量顯著的條件下連續(xù)和延長(zhǎng)操 作具有挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)上，為了進(jìn)行氣體和液體的第一分離，一般在壓縮機(jī)上游使用第一主分離級(jí)， 隨后使用第二分離級(jí)，用于分離較微小的液滴。分離級(jí)可以為靜態(tài)，并且在壓縮機(jī)外部，或 者為動(dòng)態(tài)并埋入壓縮機(jī)外殼。這允許壓縮機(jī)對(duì)幾乎完全氣體介質(zhì)操作，并且可用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù) 設(shè)計(jì)。經(jīng)分離的液體通常用泵除去。然而，這些布置一般笨重、復(fù)雜并且花費(fèi)大。在工業(yè)上存在的挑戰(zhàn)包括與具有只標(biāo)準(zhǔn)干燥氣體壓縮機(jī)和分離器的系統(tǒng)比較減 少吸收能量，減小上游分離器的尺寸、重量和成本，排除需要級(jí)間分離器，并用很多濕氣離 心壓縮機(jī)級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以代替具有埋入壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)分離器或在壓縮機(jī)上游的笨重靜態(tài)分 離器的系統(tǒng)。本公開涉及需要在離心壓縮機(jī)中更有效地分離濕氣混合物，特別對(duì)于最高達(dá)5% 的體積液體含量。發(fā)明概述因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，一種離心壓縮機(jī)包括適用于借助于疏水、超疏水、親 水或超親水表面層中至少一個(gè)來分離液相和氣相的至少一級(jí)(stage)，其中疏水和/或 超疏水表面層置于進(jìn)口導(dǎo)流葉片、葉輪、返回通道直輪轂(straight hub)或出口輪轂彎 頭(exiting hub bend)中至少一個(gè)上，親水和/或超親水表面置于葉輪箱、擴(kuò)散器殼 (diffuser casing)、出口箱彎頭(exiting casing bend)、返回通道直輪轂、出口輪轂彎 頭、收集點(diǎn)或排放口中至少一個(gè)上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一種方法包括在離心壓縮機(jī)的至少一級(jí)的進(jìn)口導(dǎo)流葉片、 葉輪、返回通道直輪轂或出口輪轂彎頭的至少一個(gè)上布置疏水和/或超疏水表面層；和/或 在所述至少一級(jí)的葉輪箱、擴(kuò)散器殼、出口箱彎頭、返回通道直輪轂、出口輪轂彎頭、收集點(diǎn) 或排放口中至少一個(gè)上布置親水和/或超親水表面層，其中離心壓縮機(jī)適用于從濕氣混合 物分離液相和氣相。在研究以下附圖和詳述后，所公開離心壓縮機(jī)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來講將或變得顯而易見。附圖簡(jiǎn)述
在附圖中，在全部幾個(gè)視圖中類似的參數(shù)數(shù)字指示相應(yīng)的部件。

圖1為具有四級(jí)的代表性現(xiàn)有技術(shù)離心壓縮機(jī)的3維切開圖像。圖2為現(xiàn)有技術(shù)離心壓縮機(jī)的第一級(jí)的3維近距離(close-up)切開視圖。圖3為顯示三級(jí)的現(xiàn)有技術(shù)離心壓縮機(jī)的示意橫截面圖。圖4為所公開離心壓縮機(jī)的單級(jí)的示意橫截面圖，該離心壓縮機(jī)具有在暴露于濕 氣混合物的選擇表面上布置的親水和疏水層。較粗線表示包含親水和疏水層的表面。圖5為離心層的選擇表面的示意圖，該離心層具有在親水或疏水層和基體金屬之 間布置的粘合涂層。發(fā)明詳述本文主要公開用于處理和輸送氣_水混合物和雙相氣_液混合物的離心壓縮機(jī) 裝置。所述壓縮機(jī)在暴露于濕氣的選擇表面上利用疏水、超疏水、親水和/或超親水層，這 改善了機(jī)器在濕條件的性能。目的是達(dá)到一般為更復(fù)雜系統(tǒng)的相同分離效率和操作性，該 更復(fù)雜系統(tǒng)由在前面有洗滌器或分離器的用于干燥氣體的標(biāo)準(zhǔn)離心壓縮機(jī)構(gòu)成，但使用較 小、較簡(jiǎn)單和較廉價(jià)的洗滌器和分離器。利用濕壓縮機(jī)級(jí)使這成為可能，濕壓縮機(jī)級(jí)通過接 受流動(dòng)流中有限量的水，能夠減輕上游分離器上的負(fù)荷。所述壓縮機(jī)可用于例如多種應(yīng)用， 這些應(yīng)用需要輸送和壓縮具有大的水含量的混合物而不用預(yù)先處理，或具有小型或不完全 分離裝置特征的下游裝置，就能留下重的液體含量。更具體地講，所述裝置將用于壓縮具有 大于約0%體積至高達(dá)約5%體積液體含量的氣體混合物。圖1描繪代表性現(xiàn)有技術(shù)離心壓縮機(jī)10的3維切開圖像，壓縮機(jī)10具有四級(jí)46， 48，50和51、葉輪18和可旋轉(zhuǎn)軸24?？衫酶蠡蚋〖?jí)數(shù)。圖2為現(xiàn)有技術(shù)離心壓縮機(jī)10的第一級(jí)的3維近距離視圖，顯示通路14、進(jìn)口導(dǎo) 流葉片16、葉輪18、葉輪葉片20和擴(kuò)散器26。圖3為顯示三級(jí)46，48和50的現(xiàn)有技術(shù)離心壓縮機(jī)10的示意橫截面圖。包含不 同大小水液滴的主要?dú)怏w混合物通過進(jìn)口通道12進(jìn)入壓縮機(jī)10的一級(jí)46，并通過具有進(jìn) 口導(dǎo)流葉片16的通路14進(jìn)入第一多葉片葉輪18，第一多葉片葉輪18包含葉輪葉片20和 葉輪箱22。葉輪18附接到可旋轉(zhuǎn)軸24。葉輪18的高旋轉(zhuǎn)速度將氣體離心引入擴(kuò)散器26， 擴(kuò)散器26具有擴(kuò)散器殼28和擴(kuò)散器出口箱彎頭30。被壓縮的氣流通過擴(kuò)散器出口箱彎頭 30，隨后通過具有返回通道殼34、返回通道直輪轂36的返回通道32和去渦旋葉片38，用于 將氣體混合物引入出口輪轂彎頭40和另外的多葉片葉輪42，代表壓縮機(jī)10的第二級(jí)48。 多葉片葉輪44分別代表壓縮機(jī)10的第三級(jí)50。圖中也顯示收集點(diǎn)52和54，用于將水膜 從內(nèi)壁轉(zhuǎn)移到外壁，最終通過排放口 56和58去除。圖4為利用許多級(jí)的離心壓縮機(jī)60的第一級(jí)的示意圖，其中至少一級(jí)包括選擇表 面，所述選擇表面包括在其上面布置的疏水、超疏水、親水和/或超親水表面層。在操作中， 疏水、超疏水、親水和/或超親水表面層直接與濕氣流接觸。在此實(shí)施方案中，進(jìn)口導(dǎo)流葉 片62用疏水或超疏水層64涂覆，以使含水液滴(moisture droplet)大小減小到最低限 度。這幫助減小由液相液滴與葉輪葉片沖擊引起的磨耗，這種磨耗是對(duì)葉輪葉片主要損傷 的主要原因。同樣，葉輪66 (包括葉輪葉片70和/或葉輪輪轂72)的表面用疏水和/或超 疏水層68涂覆，以避免在葉輪葉片70和葉輪輪轂72上產(chǎn)生厚液體膜層，厚液體膜層會(huì)妨 礙有效操作，因此它們?cè)黾幽Σ粒⒏淖冊(cè)O(shè)計(jì)速度三角分布。葉輪箱74和擴(kuò)散器殼76分別用親水或超親水物質(zhì)78和80涂覆，以促進(jìn)在壁上形成液體膜。這些液體膜然后進(jìn)到返回 通道84前的出口箱彎頭82，適當(dāng)對(duì)返回通道84選擇曲率半徑，以在排放系統(tǒng)收集經(jīng)分離的 水。返回通道殼86和/或返回通道直輪轂88用疏水和/或超疏水表面層90涂覆，以進(jìn)一 步使液滴形成減少到最低限度。第一收集點(diǎn)102和第二收集點(diǎn)100用親水或超親水表面層 涂覆，以促進(jìn)液體膜從內(nèi)壁轉(zhuǎn)移到外壁。第一排放口 92和第二排放口 94分別從出口箱彎 頭82和/或出口輪轂彎頭96去除液體膜。出口輪轂彎頭96上的親水或超親水層98與后 面葉輪上游的出口輪轂彎頭96上的適當(dāng)設(shè)計(jì)的半徑共同幫助收集剩余的液相，因此剩余 的液相將在下一級(jí)之前通過第二排放口 94提取。在此點(diǎn)，雙相混合物具有基本較小的液體 含量。如果仍需要水分分離，可隨后有另外的級(jí)，這些級(jí)具有與進(jìn)口導(dǎo)流葉片62下游的第 一級(jí)相同的構(gòu)型。否則，余下離心級(jí)可只適用于干燥氣體，并作相應(yīng)設(shè)計(jì)。疏水、超疏水、親水和/或超親水表面層的組合提供從液相有效分離氣相和阻止 形成液體液滴的手段，從而阻止葉輪葉片且特別阻止葉輪葉片前緣的磨耗。分離的液相可 以收集，并且通過有目的設(shè)計(jì)的管道系統(tǒng)棄去，或者可出于中間冷卻目的，以降低壓縮功的 足夠有效方式在壓縮機(jī)連續(xù)級(jí)中通過霧化重新引入。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，一種離心壓縮機(jī)包括適用于借助于疏水、超疏水、親水 或超親水表面層中至少一個(gè)來分離液相和氣相的至少一級(jí)，其中疏水和/或超疏水表面層 置于進(jìn)口導(dǎo)流葉片、葉輪、返回通道直輪轂或出口輪轂彎頭中至少一個(gè)上，親水和/或超親 水表面置于葉輪箱、擴(kuò)散器殼、出口箱彎頭、返回通道直輪轂、出口輪轂彎頭、收集點(diǎn)或排放 口中至少一個(gè)上。在一個(gè)實(shí)施方案中，離心壓縮機(jī)包括1至10級(jí)。在一個(gè)實(shí)施方案中，濕 氣混合物包含大于約0%體積至高達(dá)約5%體積的水分含量。在本公開中，固體表面的“液體濕潤(rùn)性”或“濕潤(rùn)性”通過觀察表面和處于表面上 的水滴之間發(fā)生的相互作用性質(zhì)確定。具有高濕潤(rùn)性的表面傾向于允許水滴鋪展于相對(duì)較 寬表面區(qū)域上(從而“濕潤(rùn)”表面)，并且水滴與表面的靜態(tài)接觸角為約5°至約90°。將 這些表面稱為親水表面。在極端情況下，液體在表面上鋪展成膜，并且具有約0°至小于約 5°的靜態(tài)接觸角。將這些表面稱為超親水表面。另一方面，在表面具有低濕潤(rùn)性時(shí)，水傾向 于保持具有大于約90°至約175°的靜態(tài)接觸角的很好形成的球狀滴。將這些表面稱為疏 水表面。在極端情況下，水形成具有大于約175°至約180°的靜態(tài)接觸角的接近球形滴， 并且水滴容易在最微小干擾下滾離表面。將這些表面稱為超疏水表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，親水層包含選自金屬、塑料、陶瓷、玻璃及前述填料組合的填 料。這些包括白堊、玻璃球、玻璃微球、礦物纖維(如硅灰石)、玻璃纖維、碳纖維和陶瓷纖維 (如氮化硅或碳化硅纖維)。在一個(gè)實(shí)施方案中，親水層包含由釬焊合金機(jī)械或冶金粘合到 第一表面的精細(xì)、大體球狀金屬、陶瓷或金屬/陶瓷物質(zhì)。金屬/陶瓷親水層包含基于金屬 /陶瓷親水層總重量約60%重量至約80%重量(重量百分?jǐn)?shù))金屬/陶瓷物質(zhì)和約20% 重量至約40%重量釬焊合金，更具體地講，約70%重量至約80%重量金屬/陶瓷物質(zhì)和約 20%重量至約30%重量釬焊合金。金屬親水層包含基于金屬親水層總重量約80%重量至 約99%重量金屬物質(zhì)和約重量至約20%重量釬焊合金，更具體地講，約90%重量至約 99%重量金屬物質(zhì)和約重量至約2%重量釬焊合金。陶瓷親水層包含基于陶瓷親水層 總重量約40%重量至約70%重量陶瓷物質(zhì)和約30%重量至約60%重量釬焊合金，更具體 地講，約50%重量至約60%重量陶瓷物質(zhì)和約40%重量至約50%重量釬焊合金。
在必須增加親水性時(shí)，金屬、金屬/陶瓷或陶瓷物質(zhì)與釬焊合金之比可以增加，但 要以親水層對(duì)金屬基體表面的粘合力減小為代價(jià)。相反，在需要較佳粘合力時(shí)，可減小此 比，這將產(chǎn)生減小的親水性。本發(fā)明也考慮在金屬基體表面和親水層之間布置的粘合涂層，以提供親水層對(duì)壓 縮機(jī)的金屬基體的最佳粘合。用于親水層的示例性金屬包括鋁、鈷、硅、錳、鉻、鈦、鋯、鐵、硒、鎳或包含至少一種 前述金屬的組合。金屬可進(jìn)一步與選自碳、硼、磷、硫、氧、氮及包含至少一種前述元素的組 合的非金屬元素組合。焊接使親水層組分粘合在一起，并封閉這些組分的各種界面。焊接操作也可用于 使涂層的臨時(shí)有機(jī)粘合劑分解，而沒有任何明顯的殘余物。釬焊合金可包含任何使親水層 的金屬、金屬陶瓷或陶瓷粉末冶金或機(jī)械粘合到選擇基體的金屬釬焊合金。示例性焊接化 合物包括Wall Colmonoy以商品名C0LM0N0Y 和NICROBRAZ 銷售的鎳和鈷焊接化合物。 然而，本發(fā)明考慮使親水組合物冶金或機(jī)械粘合到基體的任何物質(zhì)，其條件為它不會(huì)不利 影響層的粘合或需要的親水性質(zhì)。用于親水層的示例性陶瓷物質(zhì)包括選自未水合氧化鋁、水合氧化鋁、氧化鉺、氧化 釔、氧化鈣、二氧化鈰、氧化鈧、氧化鎂、氧化銦、氧化鐿、氧化鑭、氧化釓、氧化釹、氧化釤、氧 化鏑、氧化鋯、氧化銪、氧化釹、氧化鐠、二氧化鈾、氧化鉿、氧化釔穩(wěn)定化的氧化鋯、二氧化 鈰穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化鈣穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化鈧穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化鎂穩(wěn)定化的氧 化鋯、氧化銦穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化鐿穩(wěn)定化的氧化鋯及包含至少一種前述物質(zhì)的組合的 金屬氧化物物質(zhì)。關(guān)于不同氧化鋯的描述，參見例如Kirk-Othmer' s Encyclopedia of Chemical Technology，第3版，Vol. 24，pp. 882-883(1984)。氧化釔穩(wěn)定化的氧化鋯可包含 約重量至約20%重量氧化釔(基于氧化釔和氧化鋯的組合重量)，更一般約3%重量至 約10%重量氧化釔。這些化學(xué)穩(wěn)定化的氧化鋯可還包含一種或多種第二金屬(例如鑭系元 素或錒系元素)氧化物。參見2000年2月15日頒布的美國(guó)專利號(hào)6，025，078 (Rickerby 等)和2001年12月21日頒布的美國(guó)專利號(hào)6，333，118 (Alperine等)。還其他陶瓷物質(zhì) 也包括通式A2B2O7的燒綠石，其中A為具有3+或2+價(jià)的金屬(例如，釓、鋁、鈰、鑭或釔)，B 為具有4+或5+價(jià)的金屬(例如，鉿、鈦、鈰或鋯)，其中A和B化合價(jià)之和為7。此類型的代 表性物質(zhì)包括鋯酸釓、鈦酸鑭、鋯酸鑭、鋯酸釔、鉿酸鑭、鋯酸鈰、鈰酸鋁、鉿酸鈰、鉿酸鋁和 鈰酸鑭。其他實(shí)例公開于2000年9月12日頒布的美國(guó)專利號(hào)6，117，560 (Maloney) ,2001 年1月23日頒布的美國(guó)專利號(hào)6，177，200(Maloney)、2001年9月4日頒布的美國(guó)專利號(hào) 6，284，323 (Maloney) ,2001 年 11 月 20 日頒布的美國(guó)專利號(hào) 6，319，614 (Beele)和 2002 年 5月14日頒布的美國(guó)專利號(hào)6，387，526 (Beele)。其他示例性陶瓷物質(zhì)包括以下文獻(xiàn)中公開的那些2003年12月30日提交的美國(guó) 非臨時(shí)申請(qǐng)順序號(hào) 10/748，508，其標(biāo)題為 “CERAMIC COMPOSITIONS USEFUL FOR THERMAL BARRIER COATINGS HAVING REDUCED THERMAL CONDUCTIVITY”(可用于具有降低熱導(dǎo)率的 熱隔離涂層的陶瓷組合物MSpitsberg等)；和2003年12月30日提交的美國(guó)非臨時(shí)申 請(qǐng)順序號(hào) 10/748，520，其標(biāo)題為 “CERAMIC COMPOSITIONS USEFUL IN THERMAL BARRIER COATINGS HAVING REDUCED THERMAL CONDUCTIVITY”(可用于具有降低熱導(dǎo)率的熱隔離 涂層的陶瓷組合物)(Spitsberg等)，分別相應(yīng)于2005年11月1日頒布的美國(guó)專利號(hào)
76，960，395和2008年4月29日頒布的美國(guó)專利7，364，802。在這些參考文獻(xiàn)的第一參考 文獻(xiàn)中公開的陶瓷組合物包含至少約91%摩爾氧化鋯和最高達(dá)約9%摩爾穩(wěn)定劑組分，該 穩(wěn)定劑組分包含第一金屬氧化物，所述第一金屬氧化物選自氧化釔、氧化鈣、二氧化鈰、氧 化鈧、氧化鎂、氧化銦、氧化鐿及其混合物；三價(jià)金屬原子的第二金屬氧化物，所述第二金屬 氧化物選自氧化鑭、氧化釓、氧化釹、氧化釤、氧化鏑及其混合物；和三價(jià)金屬原子的第三金 屬氧化物，所述第三金屬氧化物選自氧化鉺、氧化鐿及其混合物。一般這些陶瓷組合物包含 約91%摩爾至約97%摩爾氧化鋯(更一般約92%摩爾至約95%摩爾氧化鋯)和約3%摩 爾至約9%摩爾(更一般約5%摩爾至約8%摩爾)穩(wěn)定組分的組合物。第一金屬氧化物 (一般為氧化釔)可占陶瓷組合物的約3%摩爾至約6%摩爾，更一般約3%摩爾至約5%摩 爾。第二金屬氧化物(一般為氧化鑭或氧化釓)可占陶瓷組合物的約0.25%摩爾至約2% 摩爾，更一般約0.5%摩爾至約1.5%摩爾。第三金屬氧化物(一般為氧化鐿)可占陶瓷組 合物的約0. 5%摩爾至約2%摩爾，更一般約0. 5%摩爾至約1. 5%摩爾，并且第二金屬氧化 物與第三金屬氧化物之比一般為約0.5%摩爾比(to)約2%摩爾，更一般約0. 75%摩爾比 約1. 33%摩爾。還其他的陶瓷組合物可包含至少約91 %摩爾氧化鋯和最高達(dá)約9%摩爾穩(wěn)定劑 組分，所述穩(wěn)定劑組分包含第一金屬氧化物，所述第一金屬氧化物選自氧化釔、氧化鈣、二 氧化鈰、氧化鈧、氧化鎂、氧化銦及其混合物；和三價(jià)金屬原子的第二金屬氧化物，所述第二 金屬氧化物選自氧化鑭、氧化釓、氧化釹、氧化釤、氧化鏑、氧化鉺、氧化鐿及其混合物。一般 這些陶瓷組合物包含約91%摩爾至約97%摩爾氧化鋯(更一般約92%摩爾至約95%摩 爾氧化鋯)和約3%摩爾至約9%摩爾(更一般約5%摩爾至約8%摩爾)穩(wěn)定組分的組合 物。第一金屬氧化物(一般為氧化釔)可占陶瓷組合物的約3%摩爾至約6%摩爾，更一般 約4%摩爾至約5%摩爾。第二金屬氧化物(一般為氧化鑭、氧化釓或氧化鐿，更一般為氧化 鑭)可占陶瓷組合物的約0. 5 %摩爾至約4 %摩爾，更一般約0. 8 %摩爾至約2 %摩爾，其中 第二金屬氧化物(例如氧化鑭/氧化釓/氧化鐿)與第一金屬氧化物(例如氧化釔)的％ 摩爾比為約0. 1至約0. 5，一般約0. 15至約0. 35，更一般約0. 2至約0. 3。在一個(gè)實(shí)施方案中，離心壓縮機(jī)的選擇表面還包括在親水或疏水層之間布置的粘 合涂層。粘合涂層能夠使親水或疏水層更強(qiáng)地粘合到壓縮機(jī)金屬基體的選擇表面。所述選 擇表面包括以上所述的任何離心壓縮機(jī)表面。圖5示意說明置于基體104的選擇表面106 上的粘合涂層108，其與頂部親水/超親水或疏水/超親水層110相鄰并接觸。粘合涂層可由保護(hù)下面選擇表面基體的金屬抗氧化物質(zhì)形成。用于粘合涂層的示 例性物質(zhì)包括覆蓋粘合涂料，如MCrAlY合金(例如，合金粉末)，其中M表示金屬，如鐵、鎳、 鉬或鈷；或NiAl (Zr)覆蓋涂料；和各種貴金屬擴(kuò)散鋁化物，如鋁化鉬；及簡(jiǎn)單鋁化物(即， 不用貴金屬形成的那些)，如鋁化鎳。粘合涂層可通過各種常規(guī)技術(shù)中任何技術(shù)施加、沉積或另外形成于選擇表面 上，如化學(xué)沉積；物理蒸氣沉積(PVD)，包括電子束物理蒸氣沉積(EB-PVD)；等離子體噴 涂，包括空氣等離子體噴涂(APS)和真空等離子體噴涂(VPS)；離子等離子體；或其他熱 噴沉積方法，如高速氧燃料(HVOF)噴涂、爆炸噴涂或絲噴涂、化學(xué)氣相沉積(CVD)、包滲 (pack cementation)和氣相鋁化(在金屬擴(kuò)散鋁化物的情況下)(參見，例如1979年4 月10日頒布的美國(guó)專利號(hào)4，148，275 (Benden等)；1999年7月27日頒布的美國(guó)專利號(hào)5，928，725 (Howard 等)；和 2000 年 3 月 21 日頒布的美國(guó)專利號(hào) 6，039，810 (Mantkowski 等)及其組合)。一般如果用等離子體噴涂或擴(kuò)散技術(shù)沉積粘合涂層，厚度為約25微米至 約500微米。對(duì)于由PVD技術(shù)(如EB-PVD)或擴(kuò)散鋁化物方法沉積的粘合涂層，厚度更一 般為約25微米至約75微米。在施加親水層中，經(jīng)常需要涂料組合物還包含可蒸發(fā)有機(jī)粘合劑或短效粘合劑， 以將金屬、金屬/陶瓷、陶瓷和釬焊合金組分保持在適當(dāng)位置，直到冶金和/或機(jī)械粘合到 基體表面和/或粘合到粘合涂層。揮發(fā)性有機(jī)粘合劑的精確量不特別重要，因?yàn)橛袡C(jī)粘合 劑在組合過程中燒盡或蒸發(fā)?？烧舭l(fā)有機(jī)粘合劑可具有任何組成，其條件為不會(huì)不利影響親水層對(duì)選擇表面的 粘合，或者，如果存在粘合涂層，有機(jī)粘合劑不會(huì)不利影響親水層的濕成膜性質(zhì)，并且有機(jī) 粘合劑在例如500°C至700°C焊接溫度下完全熱分解，留下很少殘余物。示例性有機(jī)粘合劑 包括纖維素、丙烯酸類、多元醇、聚丙烯酰胺、聚醚、丙二醇單甲醚乙酸酯和其他乙酸酯及其 混合物。在確保形成濕膜中親水層的優(yōu)點(diǎn)至少在對(duì)葉輪減小磨耗和在濕氣混合物中液相 從氣相分離中提高效率方面認(rèn)識(shí)，因此，與沒有親水層的離心壓縮機(jī)比較降低功率，并提高 分離過程的效率。在另一個(gè)實(shí)施方案中，離心壓縮機(jī)的選擇表面包括親水層，該親水層含非短效有 機(jī)粘合劑和至少一種上述填料的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其中有機(jī)粘合劑不經(jīng)過熱分解。在此實(shí)施方案 中，親水層不經(jīng)過大于約300°C的溫度。有機(jī)粘合劑可包括任何親水熱塑性或熱固性物質(zhì)， 其條件為不會(huì)不利影響親水層的粘合和濕成膜性質(zhì)。公開的壓縮機(jī)也包括一個(gè)或多個(gè)表面，此類表面包含置于其上的疏水或超疏水 層。在一個(gè)實(shí)施方案中，疏水或超疏水層包含選自金屬、塑料、陶瓷、玻璃及前述填料的組合 的填料。用于疏水層的示例性金屬填料包括選自鈹、鎂、鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、 鋅、鎵、釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、錸、鈀、銀、鎘、銦、錫、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、
銩、鐿、镥、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉬、金、鉈、鉛、鉍及包含至少一種前述金屬的組合的那些填 料。特別是，金屬填料為鈦、鋁、鎂、鎳或其組合。甚至更特別是，金屬填料為鋁-鎂合金，特 別優(yōu)選為AlMg3。在一個(gè)實(shí)施方案中，疏水層還包含熱固性或熱塑性樹脂。示例性熱固性樹脂包括 鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、三聚氰胺-苯酚-甲 醛樹脂、苯酚_甲醛樹脂、聚酰亞胺、硅橡膠和不飽和聚酯樹脂或包含至少一種前述熱固性 樹脂的組合。示例性熱塑性樹脂包括熱塑性聚烯烴，例如聚丙烯或聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯碳酸 酯、聚酯(例如，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET))、聚苯乙烯、 苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)樹脂、含苯乙烯接枝共聚物的橡膠(例如丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯(ABS)聚合物)、聚酰胺、聚氨酯、聚苯硫醚、聚氯乙烯或包含至少一種前述熱 塑性樹脂的組合示例性聚烯烴包括高密度和低密度聚乙烯，即約0. 91g/cm3至約0. 97g/cm3的密 度，或約10，000g/mol至約1，000，000g/mol分子量的聚丙烯。
本發(fā)明考慮烯烴或與其他α _烯烴的其他共聚物，例如乙烯與丁烯、己烯和/或辛 烯的聚合物、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、ΕΒΑ(乙烯-丙烯酸乙酯共聚物)、EEA(乙 烯_丙烯酸丁酯共聚物)、EAS (丙烯酸-乙烯共聚物)、EVK(乙烯-乙烯基咔唑共聚物)、 EPB (乙烯-丙烯嵌段共聚物)、EPDM(乙烯-丙烯-二烯共聚物)、PB (聚丁烯)、PMP (聚 甲基戊烯)、PIB(聚異丁烯)、NBR(丙烯腈-丁二烯共聚物)、聚異戊二烯、甲基_ 丁烯共聚 物、異戊二烯-異丁烯共聚物。本文所用術(shù)語“聚碳酸酯”是指具有以下式(1)的重復(fù)結(jié)構(gòu)碳酸酯單元的組合物
權(quán)利要求
1.一種離心壓縮機(jī)，所述離心壓縮機(jī)包括適用于借助于疏水、超疏水、親水或超親水表面層中至少一個(gè)來分離液相和氣相的至 少一級(jí)，其中所述疏水和/或超疏水表面層置于進(jìn)口導(dǎo)流葉片、葉輪、返回通道直輪轂或出 口輪轂彎頭中至少一個(gè)上，并且所述親水和/或超親水表面置于葉輪箱、擴(kuò)散器殼、出口箱 彎頭、返回通道直輪轂、出口輪轂彎頭、收集點(diǎn)或排放口中至少一個(gè)上。
2.權(quán)利要求1的離心壓縮機(jī)，其中所述壓縮機(jī)具有1至10級(jí)。
3.權(quán)利要求1或2的離心壓縮機(jī)，其中所述濕氣混合物具有大于0%體積至高達(dá)5%體 積的水分含量。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，所述離心壓縮機(jī)包括構(gòu)造成壓縮干燥氣體的至少一級(jí)。
5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，其中所述親水層包括金屬、陶瓷或金屬/陶 瓷物質(zhì)，并且由釬焊合金粘合到第一表面。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，其中所述親水層包括選自未水合氧化鋁、水 合氧化鋁、氧化鉺、氧化釔、氧化鈣、二氧化鈰、氧化鈧、氧化鎂、氧化銦、氧化鐿、氧化鑭、氧 化釓、氧化釹、氧化釤、氧化鏑、氧化鋯、氧化銪、氧化釹、氧化鐠、二氧化鈾、氧化鉿、氧化釔 穩(wěn)定化的氧化鋯、二氧化鈰穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化鈣穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化鈧穩(wěn)定化的氧化 鋯、氧化鎂穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化銦穩(wěn)定化的氧化鋯、氧化鐿穩(wěn)定化的氧化鋯及包含至少一 種前述物質(zhì)的組合的金屬氧化物物質(zhì)。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，其中所述親水層包括鋯酸釓、鈦酸鑭、鋯酸 鑭、鋯酸釔、鉿酸鑭、鋯酸鈰、鈰酸鋁、鉿酸鈰、鉿酸鋁和鈰酸鑭。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，其中所述疏水、超疏水、親水和/或超親水 表面層還包括粘合涂層，所述粘合涂層在相應(yīng)的疏水、超疏水、親水和/或超親水表面層中 間。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，其中所述疏水層包括金屬，所述金屬選自鈹、 鎂、鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、錸、鈀、銀、鎘、銦、錫、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉬、金、鉈、鉛、鉍及包含 至少一種前述金屬的組合。
10.權(quán)利要求9的離心壓縮機(jī)，其中所述金屬為鈦、鋁、鎂、鎳、鋁-鎂合金或其組合。
11.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，其中所述疏水層還包含熱固性或熱塑性聚 合物。
12.權(quán)利要求11的離心壓縮機(jī)，其中所述熱固性聚合物包括樹脂，所述樹脂選自鄰苯 二甲酸二烯丙酯樹脂、環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、三聚氰胺-苯酚-甲醛樹 脂、苯酚-甲醛樹脂、聚酰亞胺、硅橡膠、不飽和聚酯樹脂及包含至少一種前述熱固性聚合 物的組合。
13.權(quán)利要求11的離心壓縮機(jī)，其中所述熱塑性樹脂是選自以下的物質(zhì)聚丙烯、聚乙 烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚有機(jī)硅氧烷-聚碳酸酯、聚酯、聚酯碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯共 聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)樹脂、含苯乙烯接枝共聚物的橡膠、聚酰胺、聚氨酯、聚苯硫醚、 聚氯乙烯及包含至少一種前述熱塑性樹脂的組合。
14.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的離心壓縮機(jī)，其中所述疏水層還包含經(jīng)表面處理的顆粒狀填料。
15.一種方法，所述方法包括在離心壓縮機(jī)的至少一級(jí)的進(jìn)口導(dǎo)流葉片、葉輪、返回通道直輪轂或出口輪轂彎頭的 至少一個(gè)上布置疏水和/或超疏水表面層；和/或在所述至少一級(jí)的葉輪箱、擴(kuò)散器殼、出口箱彎頭、返回通道直輪轂、出口輪轂彎頭、收 集點(diǎn)或排放口中至少一個(gè)上布置親水和/或超親水表面層； 其中所述離心壓縮機(jī)適用于從濕氣混合物分離液相和氣相。
16.權(quán)利要求15的方法，其中布置所述親水層還包括將親水層加熱到有效使可蒸發(fā)有 機(jī)粘合劑揮發(fā)的溫度。
17.權(quán)利要求15或16的方法，其中將所述親水、超親水、疏水和超疏水表面層置于粘合涂層上。
18.權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)的方法，其中所述濕氣混合物具有大于0%體積至高達(dá) 5%體積的水分含量。
全文摘要
一種離心壓縮機(jī)包括適用于借助于疏水、超疏水、親水或超親水表面層中至少一個(gè)來分離液相和氣相的至少一級(jí)，其中疏水和/或超疏水表面層置于進(jìn)口導(dǎo)流葉片、葉輪、返回通道直輪轂或出口輪轂彎頭中至少一個(gè)上，并且親水和/或超親水表面置于葉輪箱、擴(kuò)散器殼、出口箱彎頭、返回通道直輪轂、出口輪轂彎頭、收集點(diǎn)或排放口中至少一個(gè)上。
文檔編號(hào)B01D71/00GK102119052SQ200980131849
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者C·E·沃爾夫, C·切雷特利, E·A·O·加賴巴, K·K·瓦拉納西, M·B·施米茨 申請(qǐng)人:通用電氣公司