專利名稱：用于離心式壓縮機的渦殼的制作方法
用于離心式壓縮機的渦殼
相關(guān)申請資料
根據(jù)美國法典第35編第119(e)條，本申請要求2005年9月13日提交的共 同待決的美國臨時申請?zhí)?0/716,599的權(quán)益，Sb將該臨時申請的內(nèi)容全部并 A^文作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種離心式壓縮機。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于離心式 壓縮機的渦殼。
壓縮機用來壓縮通常處于氣態(tài)或液態(tài)的流體，其在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。最常 見的壓縮機類型包括往復(fù)式壓縮機、轉(zhuǎn)動式壓縮機(如螺桿式、齒輪式、渦 旋式等)和離心式壓縮機。當(dāng)需要例如空氣等大流量壓縮流體時，通常使用離 心式壓縮機。
離心式壓縮機采用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，其葉輪包括多個空氣動力部件，通常 為刃片、葉片、翅片等。刃片和待壓縮流體相互作用以加速流體。流體隨即會 高速排出葉輪。
高速流體流入擴散器以 增壓，該擴散器包括作用于高速流條的空氣 動力部件。渦殼圍繞擴散器設(shè)置以收集來自徑向出口的流體，該徑向出口繞擴 散器延伸360度。渦魏常包括環(huán)形^^腔，該集流腔通過排出鵬排出流體。 當(dāng)流體繼變殼收集腔流動而未流出渦殼時，效率會降低。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于離心式壓縮機的渦殼，該離心式 壓縮機包括葉輪。渦殼包括殼體，所述殼體限定了中心孔、進口流道和流體收 集流道。所述中心 L適合接收葉輪，所述葉輪將流體排出到所艦口流道。所 述進口流道將流體流導(dǎo)入所述收集流道。排出部分連接到所述殼體，所述排出 部分包括排出通道，所述排出通道與所述收集流道流體艦，以排出流體。舌
部布置在所述收集流道和所述排出部分之間。所述舌部可操作以將流體分成流
M^述收紫荒道的第一流條和^1所湖咄鵬的第二流M1。
在另一個實施例中，本發(fā)明掛共了一種用于離心式壓縮機的渦殼，該離心
式壓縮機包括擴散器。渦殼包括第一殼體部分；第二殼體部分，其與所述第一 殼體部分連接，以限定進口流道和流體收集流道。所述流體收集流道具有第一 角位置處的第一橫截面面積和第二角位置處的第二橫截面面積。^0 述第一角 位置至l術(shù)述第二角位置之間，橫截面面積呈非線性增大。排出部分連接到所述 殼體，所述排出部他括與所述收集流道流體魏的排出通道。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于離心式壓縮機的渦殼。渦殼包 括殼體，殼體限定了中心孔、進口流道和流體收集流道。所述殼體適合在所述 中心 L內(nèi)接收擴散器并且在所艦口流道接收排放流體。所艦口流道將流體 流導(dǎo)入所述收集流道。排出部分連接至斷述殼體，所述排出部分包括截頭圓錐 形排出通道，所述排出通道與所述收 道流體 ，以排出流體。所述排出 通道具有入口和出口，入口和出口被布置成使得橫截面流動面積從所述入口到 所述出口增大。
參照詳細描述和附圖，本發(fā)明其他方面和實施例#^變得明顯。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的離心式壓縮機的橫截面亂
圖2是圖1所示離心式壓縮機的渦殼的正視亂
圖3是圖2渦殼沿圖2的線3-3剖切而得的橫截面圖4是圖2渦殼沿圖2的線44剖切而得的橫截面圖5是圖2渦殼的舌部和排出通道的切開的透視圖6是曲線圖，示出了相對于角位置的收集流道橫截面面積。
具體實施例方式
在詳細描述本發(fā)明的實施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于應(yīng)用在以下 描述禾曬示中闡述的結(jié)構(gòu)和元件布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他實施例并且 能夠以多種方式被應(yīng)用或?qū)嵤４送?，也?yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明中使用的措辭和 技術(shù)術(shù)語是處于說明的目的，不應(yīng)該被視為限制性的。本文4頓的"包含"、"包
括'、"具有'及其他娜的含義為包括其后所列項目及其等同物，并且包括嫩卜 的項目。除非另行指明或另行限定，否則"安紫'、"連接"、"頓"、"孝鵬"及其
'郷均被廣泛^頓，并且包含直接禾響接的安裝、連接、頓和離。進一步，
"連接鄰' "并不局限于物理淑幾械的連接或,。
圖i示出了流體壓縮系統(tǒng)io，該流體壓縮系統(tǒng)包括原動機，例如和連接到 壓縮機20并且可操作以產(chǎn)生壓縮流體的電機15。在圖示的結(jié)構(gòu)中，采用電機 15作為原動機。然而，在另啲結(jié)構(gòu)中也可以湖其他原動機，例如但不限于內(nèi) 燃機、柴油機和燃氣輪機等。
電機15包括轉(zhuǎn)子25和定子30，定子30限定了一定子孔35。轉(zhuǎn)子25由軸 40支承以便旋轉(zhuǎn)，且基本上定位于定子孔35中。所示的轉(zhuǎn)子25包括永磁體45， 該永磁體與由定子30產(chǎn)生的磁場相互作用以產(chǎn)生轉(zhuǎn)子25和軸40的轉(zhuǎn)動?？梢?改變定子30的磁場，來改變軸40的織。當(dāng)然，如果需要，其他結(jié)構(gòu)育,采 用其他類型的電機(如同步電機、感應(yīng)電機和有刷直流電機等)。
電機15位于機殼50內(nèi)，該機殼50為電機15提供支承及保護。軸承55 位于機殼50的任何一端，并直接或間接地由機殼50支承。軸承55反過來旋轉(zhuǎn) 支承軸40。在圖示的結(jié)構(gòu)中，磁性軸承55可以采用其他適合使用的軸承(如滾 柱軸承、辦由承和滾針軸承等)。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)一個或全部磁性軸 承55失效時采用備用軸承60提供軸支承。
在一些結(jié)構(gòu)中，夕卜保護層65圍繞于機殼50的一部分，兩者之間形成7賴卩 通道70。液體(如乙二醇、制7令劑等)或氣體(如空氣、二氧化碳等)冷卻劑 從辦口通道70中流過以冷卻運行中的電機15。
機電柜75位于機殼50的一端以裝入不同組件，如電+鵬制器、斷路器、 開關(guān)等。電機軸40伸出機殼50的另一端以使軸40和壓縮機20連接。
壓縮機20包括吸入殼體80或吸入口環(huán)、葉輪85、擴散器90和渦殼95。 渦殼95包括第一部分100和第二部分105。第一部分100連接到機殼50上以連 接壓縮機20的靜止部分和電機15的靜止部分。第二部分105連接到第一部分 100以限定吸入流道110和收集流道115。第二部分105還限定了包括排出通道 125的排出部分120，該排出通道125與收集流道115流體3iffl，用以排出來自 壓縮機20的壓縮流體。
在圖示的結(jié)構(gòu)中，渦殼95的第一部分100包括腿部130，該腿部130用于 ，壓縮機20和電機15。在其他結(jié)構(gòu)中，可用其他部件在水平位置支承壓縮機 20和電機15。在另夕卜的其他結(jié)構(gòu)中，可采用一個或多個腿部或其他裝置在垂直 位置或任何需要的位置支承電機15和壓縮機20。
擴散器90位于收集流道115的徑向內(nèi)側(cè)以使來自葉輪85的流1tt流入渦 殼95前必須流經(jīng)擴散器90。擴散器90包括空氣動力面(如刃片、葉片、翅片 等)，布置這些空氣動力面以使流體^^擴散器90時能自增壓。
葉輪85和,軸40連接，使葉輪85和電機轉(zhuǎn)子25 —起轉(zhuǎn)動。在圖示的 結(jié)構(gòu)中， 一桿140螺紋連接到軸40上， 一螺母145螺雖接在桿140上，以使 葉輪85能固定地附著在軸40上。葉輪85伸出用以支承電機的軸40的軸承55， 就像懸臂支承一樣。在其他結(jié)構(gòu)中可采用其fe^接方式雜接葉輪85和軸40， 以及其他頓結(jié)構(gòu)來支承葉輪85。同樣，本發(fā)明并不局限于圖1所示的結(jié)構(gòu)。 此外，雖然圖示的結(jié)構(gòu)包括直接連接于葉輪85的電機15，但是，其他結(jié)構(gòu)可采 用增速器如齒輪箱，以使電機15的皿低于葉輪85運行。
葉輪85包括多個空氣動力面或刃片150，布置這些刃片150以限定進口導(dǎo) 流部分155和出口導(dǎo)流部分160。進口導(dǎo)流部分155位于葉輪85的第一端，并 能引導(dǎo)流g大體上軸向方向流入葉輪85。刃片150加3t流體并且直接引導(dǎo)流 體至位于誕葉輪85相反端的出口導(dǎo)流部分160。流鵬繞葉輪85延伸360 度的至少部分徑向方向從出口導(dǎo)流部分160中排出。
fEA殼體80有時也被稱為吸入口環(huán)，其與渦殼95相連，并且包括通向葉 輪85的流道165。待壓縮流體由葉輪85驅(qū)動自下itA流道165并進入葉輪85 的進口導(dǎo)流部分155。流道165包括位于葉輪85的刃片150附近的葉輪交界面 部分170，以^^刃片150頂部的流體泄漏。因此，葉輪85與吸入殼體80配合 限定了多個大體±^閉的流道175。
在圖示的結(jié)構(gòu)中，吸入殼體80還包括法蘭180，該法蘭180便于連接管子 或其他流體引導(dǎo)部件或保持部件。例如，過濾器組件可以連接到法蘭180上， 用以對待壓縮流WE流入葉輪85前進行過濾。 一根管子從過濾器組件連接到法 蘭180上，用來大體上密封過濾器后面的系統(tǒng)并且阻止不希望的流體或雜質(zhì)的 駄。
轉(zhuǎn)到圖2，對渦殼95進一步詳細描述。渦殼95限定了育g容納葉輪85和擴 散器90的空間183。進口流道110徑向環(huán)繞空間183，其由第一部分100和第
二部分105配合限定。在圖l所示的結(jié)構(gòu)中，進口流道110是狹窄的fflit，流 體能經(jīng)此從擴散器90 m收^^道115。
收穀荒道115基本上形成于渦殼95的第二部分105上。收集流道115 似圓柱形導(dǎo)管，鋪或近乎全部徑向上能和進口流道110相連。圖3示出了收 道115在第一角位置185和第二角位置190下的橫截面面積。橫截面面積 沿著圖2所示的流 動方向195朝著排出部分120增加。在圖示的結(jié)構(gòu)中， 從最小面積處的角位置到最大面積處的角位置計算出的橫截面面積的變化是非 線性的。圖6用圖表示出一種，結(jié)構(gòu)的橫截面面積的增加。在其他結(jié)構(gòu)中， 禾，面面積的增加可能和圖6所示的不同。
如圖4所示，排出部分120限定了排出通道125，排出鵬125包括進口 200和出口 205。排出部分120大體上形成為渦殼95第二部分105的一部分， ,縮機20正切地延伸。在其他結(jié)構(gòu)中，排出部分120可與第二部分105—體 形成。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，排出部分120與腿部130以相同方向延伸。然而， 排出部分120可沿其他正切方向、軸向方向或任何所需方向延伸。
排出通道125 S31入口 200與收集流道115流體連通。出口 205位于排出 鵬125中的與進口 200相對的一端。排出鵬125的微為微圓錐形，使 ^fi駐口 200處的橫截面面積小于,出口 205的橫截面面積。增加的流通截 面允許排出鵬125中額外的擴散和壓力回收。經(jīng)出口 205流出排出鵬125 的流體可流入其他設(shè)備或系統(tǒng)中進行4吏用、忙存等。
如圖5中所示，渦殼95進一步包括舌部210。舌部210置于渦殼95的第 二部分105上、收集流道115和排出通道125的出口 200之間。在ttil結(jié)構(gòu)中， 舌部210是作為第二部分105的單一同質(zhì)部件一體形成的。在這些結(jié)構(gòu)中，舌 部210通常隨第二部分105 —并加工。舌部210將周向地在收翁荒道115中流 動的流體分成繼續(xù)沿收^^克道115流動的第一流體流和流到排出通道125的第 二流術(shù)荒。
如圖5所示，舌部210包括前緣215，該前緣215包括圓角220。該舌部 210還包括第一壁部分225、第二壁部分230和中心部分235。第一壁部分225 位于鄰近排出通道125的前緣215的一端。第二壁部分230位于鄰翻咄鵬 125的前緣215的另一端，與第一壁部分位置相反。中心部分235置于前緣215 上、第一壁部分225和第二壁部分230之間。舌部210大體上為U形，使得中
心部分235位于第一壁部分225和第二壁部分230的下游。財卜，如圖2所示， 穿過第一壁部分225和第二壁部分230的第一徑向線245與穿過中心部分235 的第二徑向線250之間的角240大約肝15度至30度之間。在圖示的結(jié)構(gòu)中， 所述角240大約為25度。
圓角220自第一壁部分225延伸至第二壁部分230。圓角220使前緣215 變圓，以便前緣215在流體來流方向有更大的空氣動力面。舌部210的錐形前 緣215提高了高速流體變?yōu)楦邏毫黧w的轉(zhuǎn)換效率。圓角220形成為使圓角220 在沿^h前緣215上的形狀不一致。中心部分235處的圓角220的導(dǎo)角舉g比 壁部分225、 230處的導(dǎo)角半徑小，由此產(chǎn)生更窄的前緣215。中心部分235的 前緣部分越窄，該區(qū)域的流動損 小，從而提高了渦殼95的效率。
在運行時，給電機15供電，以帶動軸40和葉輪85旋轉(zhuǎn)。隨著葉輪85的 旋轉(zhuǎn)，待壓縮流體iSA卩！A殼體80和葉輪85的進口導(dǎo)流部分155。葉輪85將 流體從幾乎鵬為零加速至咄口導(dǎo)流部分160處的高速。流^t荒出葉輪85后流 入擴散器90。擴散器90作用于流體以減速。鄉(xiāng)的減小使流體的動能轉(zhuǎn)化為勢 能或高壓。此刻的高壓流^^出擴散器90，經(jīng)BlA流道110iaA渦殼95。然后， 高壓流體流入收驚荒道115，收 道115收集圍繞吸入流道110的任意角位置 內(nèi)的流體。高壓流體圍繞收集流道115循環(huán)，收集流道115中的舌部210引導(dǎo) 一部分高壓流體^A排出通道125。留在收集流道115中的高壓流體重新圍繞收 翁荒道115循環(huán)，直到舌部210弓l導(dǎo)其進入排出通道125。由于排出鵬125 的微圓錐體結(jié)構(gòu)和不斷增加的截面積，高壓流條排出通道125中繼續(xù)增壓。
因此，本發(fā)明尤其提供了一種新型和實用的用于離心式壓縮機的渦殼95。 給出上文描述的和附圖中圖示的渦殼95的結(jié)構(gòu)僅僅是作為示例，不能作為對本 發(fā)明推膽和原理柳蹄ij。所附權(quán)利要求將給出本發(fā)明的各種特征及優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.—種用于包括葉輪的離心式壓縮機的渦殼，所述渦殼包括殼體，限定了中心孔、進口流道和流體收集流道，所述中心孔適合接收葉輪，使得所述葉輪將流體排出到所述進口流道，所述進口流道將流體流導(dǎo)入所述收集流道；排出部分，連接在所述殼體上，且包括排出通道，所述排出通道與所述收集流道流體連通，以排出流體；舌部，被置于所述收集流道和所述排出部分之間，所述舌部可操作以將流體分成流過所述收集流道的第一流體流和流過所述排出通道的第二流體流。
2. 如權(quán)利要求l所述的渦殼，其中，所述殼體包括第一殼體部分和第二殼 體部分，兩者配合共剛艮定了所艦口流道和所述流體收集流道。
3. 如權(quán)利要求2所述的渦殼，其中，所述排出部分和所述舌部與所述第二 殼體部分一體地形成為單件式構(gòu)件。
4. 如權(quán)利要求l所述的渦殼，其中，所述流體收^^荒道具有第一角位置處 的第一橫截面面積和第二角位置處的第二橫截面面積，在所述第一角位置到所 述第二角位置之間，橫截面面積呈非線性增大。
5. 如權(quán)利要求l所述的渦殼，其中，所述排出鵬為微圓錐形，且誕 入口的橫截面面積小于,出口的橫截面面積。
6. 如權(quán)利要求l所述的渦殼，其中，所述舌部包括前緣，所述前緣包括圓角。
7. 如權(quán)利要求6所述的渦殼，其中，所述舌部限定了第一壁部分和第二壁 部分，且所述圓角限定了在所述第一壁部分和所述第二壁部分之間變化的圓角 尺寸。
8. 如權(quán)利要求l所述的渦殼，其中，所述舌部限定了第一壁部分、第二壁 部分和中心部分，且所述舌部被成形為使得所述中心部分位于所述第一壁部分 和所述第二壁部分的下游。
9. 如權(quán)利要求8所述的渦殼，其中，所述中心部分被定位，以在穿過所述 第一壁部分和所述第二壁部分的第一徑向線與穿過所述中心部分的第二徑向線 之間限定一個角，所述角介于約15度至30度之間。
10. 如權(quán)禾腰求9所述的渦殼，其中，所述角約為25度。
11. 一種用于離心式壓縮機的渦殼，所述渦殼包括第一殼體部分；第二殼體部分，連接到所述第一殼體部分，以限定進口流道和流體收集流 道，所述流體收集流道具有第一角位置處的第一^^面面積和第二角位置處的 第二橫截面面積，在所述第一角位置到所述第二角位置之間，橫截面面積呈非 線性增大；排出部分，連接到所述殼體上，且包括與所述收^^荒道流體M的排出通道。
12. 如權(quán)利要求11所述的渦殼，還包括舌部，被置于殼體禾娥咄部分之間， 并且可操作以將流體分成流過所述收^^道的第一流體流和流過所述排出通道 的第二流^^荒。
13. 如權(quán)利要求12所述的渦殼，其中，所述排出部分和舌部與所述第二殼 體部t體地形成為單件式構(gòu)件。
14. 如才又利要求12所述的渦殼，其中，所述舌部包括前緣，所述前緣包括圓角。
15. 如權(quán)禾腰求14所述的渦殼，其中，所述舌部限定了第一壁部分和第二 壁部分，且所述圓角限定了在所述第一壁部分和所述第二壁部分之間變化的圓 角尺寸。
16. 如權(quán)利要求12所述的渦殼，其中，所述舌部限定了第一壁部分、第二 壁部分和中心部分，且所述舌部被成形為使得所述中心部分位于所述第一壁部 分和所述第二壁部分的下游。
17. 如權(quán)利要求16所述的渦殼，其中，所述中心部分被定位，以在穿^^f 述第一壁部分和所述第二壁部分的第一徑向線與穿過所述中心部分的第二徑向 線之間限定一個角，戶萬述角介于約15度至30度之間。
18. 如權(quán)利要求17所述的渦殼，其中，所述角約為25度。
19. 如權(quán)禾腰求ll所述的渦殼，其中，所述排出通道為截頭圓錐形，且包 括入口和出口 ，并且靠近所述入口的橫截面面積小于靠近所述出口的橫截面面 積。
20. —種用于包括擴散器的離心式壓縮機的渦殼，所述渦殼包括 殼體，限定了中心孔、進口流道和流微集繊，所述殼體適合在所述中 心孔內(nèi)接收擴散器，并且適合在所艦口流道接收排放流體，所鵬口流道將 流條導(dǎo)入所述收織道；排出部分，連接至U所述殼體，且包括i^圓錐形排出313t，所述排出通道 與所述收集流道流體連通以排出流體，所述排出fflit具有入口和出口，所^A 口和出口被布置成使得橫截面流動面積M^^A口至iJ所述出口增大。
21. 如權(quán)利要求20所述的渦殼，其中，所述殼體包括第一殼體部分和第二 殼體部分，兩者配合共同限定所皿口流道和所述流皿集流道。
22. 如權(quán)禾腰求20所述的渦殼，還包括舌部，所述舌部被置于所述收集流 道和所述排出通道之間，且可操作以將流體分成^il所述收集流道的第一流體 流和涼過所述排出鵬的第二流^^。
23. 如權(quán)禾腰求22所述的渦殼，其中，所述排出部分和所述舌部與所述第 二殼體部h體地形成為單件式構(gòu)件。
24. 如權(quán)利要求22所述的渦殼，其中，所述舌部包括前緣，所述前緣包括 圓角。
25. 如權(quán)利要求24所述的渦殼，其中，所述舌部限定了第一壁部分和第二 壁部分，且所述圓角限定了在所述第一壁部分和所述第二壁部分之間變化的圓 角尺寸。
26. 如權(quán)利要求22所述的渦殼，其中，所述舌部限定了第一壁部分、第二 壁部分和中心部分，且所述舌部被成形為使得所述中心部分位于所述第一壁部 分和所述第二壁部分的下游。
27. 如權(quán)利要求26所述的渦殼，其中，所述中心部分被定位，以在穿過所 述第一壁部分和所述第二壁部分的第一徑向線與穿過所述中心部分的第二徑向 線之間限定一個角，所述角介于約15度至30度之間。
28. 如權(quán)利要求27所述的渦殼，其中，所述角約為25度。
29. 如權(quán)利要求20所述的渦殼，其中，所述流體收集流道具有第一角位置 處的第一橫截面面積和第二角位置處的第二橫截面面積，在所述第一角位置到 所述第二角位置之間，橫截面面積呈非線性增大。
全文摘要
一種用于離心式壓縮機的渦殼，該離心式壓縮機包括葉輪。渦殼包括殼體，殼體限定了進口流道和流體收集流道。中心孔適合接收葉輪，使得葉輪將流體排出到進口流道。進口流道將流體流導(dǎo)入收集流道。排出部分被連接到殼體，且包括排出通道，該排出通道與收集流道流體連通，以排出流體。舌部置于收集流道和排出部分之間。舌部可操作以將流體分成流過收集流道的第一流體流和流過排出通道的第二流體流。
文檔編號F04D29/42GK101365883SQ200680033334
公開日2009年2月11日 申請日期2006年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者C·徐 申請人:英格索爾-蘭德公司