專利名稱：超音速壓縮機及其組裝方法
技術領域：
本文描述的主題大體涉及超音速壓縮機系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及用于超音速壓縮機系統(tǒng)的超音速壓縮機轉子。
背景技術：
至少一些已知的超音速壓縮機系統(tǒng)包括驅動組件、傳動軸和用于壓縮流體的至少一個超音速壓縮機轉子。驅動組件通過傳動軸來聯接到超音速壓縮機轉子上，而使傳動軸和超音速壓縮機轉子旋轉。已知的超音速壓縮機轉子包括聯接到轉子盤上的多個導葉。各個導葉在轉子盤周圍沿周向定向，并且在相鄰的導葉之間限定流動通道。至少一些已知的超音速壓縮機轉子包括聯接到轉子盤上的超音速壓縮坡道(ramp)。已知的超音速壓縮坡道定位在流徑內而形成喉部區(qū)，并且構造成在流徑內形成壓縮波。在已知的超音速壓縮機系統(tǒng)的運行期間，驅動組件使超音速壓縮機轉子最初以低的速度旋轉，并且使轉子加速到高的旋轉速度。流體被引導到超音速壓縮機轉子，使得流體在流動通道入口處以相對于超音速壓縮機轉子最初為亞音速的速度為特征，以及然后，在轉子加速時，流體在流動通道入口處以相對于超音速壓縮機轉子為超音速的速度為特征。 在已知的超音速壓縮機轉子中，在流體被引導通過流動通道時，超音速壓縮機坡道導致在流動通道的會聚部分內形成一系列的斜沖擊波，以及在流動通道的擴張部分中形成法向沖擊波。喉部區(qū)限定在會聚部分和擴張部分之間的流動通道的最窄部分中。另外，在已知的超音速壓縮機系統(tǒng)的運行期間，跨過導葉的徑向最外部部分的流體泄漏是超音速壓縮機的效率損失的主要原因之一，尤其是由于跨越導葉的較大的壓力梯度的原因。為了有給定的流量容量和增壓比，至少一些已知的超音速壓縮機具有較大的物理覆蓋區(qū)域。在例如分別于2005年3月沘日和2005年3月23日提交的美國專利No. 7，334，990和No. 7，293, 955 以及2009年1月16日提交的美國專利申請2009/0196731中描述了已知的超音速壓縮機系統(tǒng)。

發(fā)明內容
在一方面，提供了一種超音速壓縮機。該超音速壓縮機包括流體入口和流體出口。 該超音速壓縮機還包括在流體入口和流體出口之間延伸的流體管道。該超音速壓縮機進一步包括設置在超音速壓縮機的流體管道內的至少一個超音速壓縮機轉子。超音速壓縮機轉子包括至少一個轉子盤。轉子盤具有在徑向內表面和徑向外表面之間延伸的基本圓柱形本體。轉子盤還包括聯接到本體上的多個導葉。導葉從該至少一個轉子盤沿徑向向外延伸， 并且相鄰的導葉形成導葉對。轉子盤進一步包括在該至少一個轉子盤的至少一部分周圍延伸的套罩。套罩聯接到該多個導葉中的各個的至少一部分上。徑向外表面、相鄰的導葉對和套罩定向成使得流體流通道限定在它們之間。流體流通道包括流體入口開口和流體出口開口。轉子盤還包括定位在流體流通道內的多個相鄰的超音速壓縮坡道。該多個相鄰的超音速壓縮坡道中的各個構造成調節(jié)被引導通過流體流通道的流體，使得流體在入口開口處以第一速度為特征以及在出口開口處以第二速度為特征。第一速度相對于轉子盤表面是超音速的。轉子盤進一步包括在套罩的至少一部分周圍延伸的套殼。在另一方面，提供了一種超音速壓縮機轉子。超音速壓縮機轉子包括至少一個轉子盤，該至少一個轉子盤包括在徑向內表面和徑向外表面之間延伸的基本圓柱形本體。該超音速壓縮機轉子還包括聯接到本體上的多個導葉。導葉從該至少一個轉子盤沿徑向向外延伸，并且相鄰的導葉形成導葉對。該超音速壓縮機轉子進一步包括在該至少一個轉子盤的至少一部分周圍延伸的套罩。套罩聯接到該多個導葉中的各個的至少一部分上。徑向外表面、相鄰的導葉對和套罩定向成使得流體流通道限定在它們之間。流體流通道包括流體入口開口和流體出口開口。該超音速壓縮機轉子還包括定位在流體流通道內的多個相鄰的超音速壓縮坡道。該多個相鄰的超音速壓縮坡道中的各個構造成調節(jié)被引導通過流體流通道的流體，使得流體在入口開口處以第一速度為特征以及在出口開口處以第二速度為特征。第一速度相對于轉子盤表面是超音速的。在又一方面，提供一種用于組裝超音速壓縮機的方法。該方法包括提供限定流體入口、流體出口和在它們之間延伸的流體管道的套殼。該方法還包括將至少一個超音速壓縮機轉子設置在超音速壓縮機的流體管道內。該方法進一步包括提供包括在徑向內表面和徑向外表面之間延伸的基本圓柱形本體的至少一個轉子盤。該方法還包括將多個導葉聯接到本體上。導葉從該至少一個轉子盤沿徑向向外延伸，并且相鄰的所述導葉形成導葉對。 該方法進一步包括將套罩聯接到該多個導葉中的各個的至少一部分上，以及使套罩在該至少一個轉子盤的至少一部分周圍延伸。套殼在套罩的至少一部分周圍延伸。該方法還包括將徑向外表面、相鄰的導葉對和套罩定位成使得流體流通道限定在它們之間。該流體流通道包括流體入口開口和流體出口開口。該方法進一步包括將多個相鄰的超音速壓縮坡道定位在流體流通道內。該多個相鄰的超音速壓縮坡道中的各個構造成調節(jié)被引導通過流體流通道的流體，使得流體在入口開口處以第一速度為特征以及在出口開口處以第二速度為特征。第一速度相對于轉子盤表面是超音速的。


當參照附圖來閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同符號在圖中表示相同部件，其中圖1是示例性超音速壓縮機系統(tǒng)的示意圖；圖2是可用于圖1中顯示的超音速壓縮機的示例性超音速壓縮機轉子的透視圖；圖3是圖2中顯示的超音速壓縮機轉子的一部分的放大俯視圖，并且其為沿著線 3-3得到的；圖4是可用于圖2和3中顯示的超音速壓縮機轉子的流體流通道的一部分的示意圖；圖5是圖4中顯示的流體流通道的部分的俯視圖；圖6是圖4和5中顯示的流體流通道的部分的通道方向的視圖，并且其為沿著線 6-6得到的；圖7是可用于圖2和3中顯示的超音速壓縮機轉子的流體流通道的一部分的示意圖；圖8是沿著線8-8得到的圖7中顯示的流體流通道的部分的通道方向的視圖；圖9是可用于圖2和3中顯示的超音速壓縮機轉子的流體流通道的一部分的示意圖；圖10是沿著線10-10得到的圖9中顯示的流體流通道的部分的通道方向的視圖；圖11是可用于圖2和3中顯示的超音速壓縮機轉子的流體流通道的一部分的示意圖；圖12是沿著線12-12得到的圖11中顯示的流體流通道的部分的通道方向的視圖；圖13是可用于圖2和3中顯示的超音速壓縮機轉子的流體流通道的一部分的通道方向的視圖；圖14是圖2中顯示的超音速壓縮機轉子的一部分的放大俯視圖，并且其為沿著線 14-14得到的；圖15是圖14中顯示的超音速壓縮機轉子的一部分的示意圖；圖16是沿著線16-16得到的圖14中顯示的超音速壓縮機轉子的部分的示意圖；圖17是備選的超音速壓縮機系統(tǒng)的一部分的示意圖；以及圖18是沿著線18-18得到的圖17中顯示的超音速壓縮機系統(tǒng)的部分的示意圖。除非作出其它指示，本文提供的圖意圖示出本發(fā)明的關鍵的有創(chuàng)造性的特征。相信這些關鍵的有創(chuàng)造性的特征能夠應用于各種各樣的系統(tǒng)中，包括本發(fā)明的一個或多個實施例。因而，圖不意圖包括本領域普通技術人員已知的實踐本發(fā)明所需的所有傳統(tǒng)特征。部件列表10超音速壓縮機系統(tǒng)12進入區(qū)段14壓縮機區(qū)段16排出區(qū)段18驅動組件20轉子組件22傳動軸24壓縮機殼體26流體入口28流體出口30內表面32 腔體；34流體源36入口導葉組件38入口導葉40超音速壓縮機轉子42出口導葉組件43出口導葉
44輸出系統(tǒng)46多個導葉48轉子盤50盤本體M中心線軸線55轉子腔體56徑向內表面58徑向外表面64徑向方向66軸向方向68導葉入口邊緣70導葉出口邊緣74相鄰的導葉對76流動通道入口開口78流動通道出口開口80流體流通道98超音速壓縮坡道102 流體104旋轉方向箭頭106導葉(第一)壓力側107導葉徑向最外部部分108導葉(第二 )吸力側124喉部區(qū)126壓縮表面1 擴張表面130壓縮表面(第一)前緣132壓縮表面(第二)后緣136壓縮區(qū)140擴張表面第一端142擴張表面第二端146擴張區(qū)152第一斜沖擊波154第二斜沖擊波156法向沖擊波158上游表面160下游表面162 寬度164軸向流徑(箭頭)166通路寬度
168第一通路寬度170第二通路寬度200 套罩202環(huán)形流體入口通路204徑向開口長度208上游表面210下游表面212徑向外表面214徑向內表面224兩側式喉部區(qū)226兩側式壓縮表面228兩側式擴張表面324三側式喉部區(qū)326三側式壓縮表面3 三側式擴張表面似4四側式喉部區(qū)426四側式壓縮表面500密封機構502 齒504 通道506密封條600壓縮機系統(tǒng)6M外部上游殼體部分625殼體部分6 外部下游殼體部分627內部上游殼體部分6 外部上游殼體部分6 上游空隙630下游空隙650徑向密封件652徑向密封件6M徑向密封件656徑向密封件680上游流體流通道682下游流體流通道
具體實施例方式在以下說明書和所附權利要求中，將對許多用語作出參照，這些用語應限定為具有以下含義。
單數形式“一個”、“一種”和“該”包括復數個參照物，除非上下文清楚地作出其它規(guī)定?！翱蛇x的”或“可選地”意味著可出現或可不出現后面描述的事件或情形，以及該描述包括出現該事件的情形和不出現該事件的情形。如本文所用，貫穿說明書和權利要求，可應用近似語來修飾允許可有所變化的任何數量表示，而不導致與其相關的基本功能的改變。因此，由諸如“大約”和“基本”的用語或多個用語修飾的值不限于指定的確切值。在至少一些情形中，近似語可對應于用于測量該值的儀器的精度。在此處以及貫穿說明書和權利要求，可組合和/或相互交換范圍限制， 這樣的范圍被確認且包括包含在其中的所有子范圍，除非上下文或語言作出其它規(guī)定。如本文所用，用語“超音速壓縮機轉子”指的是壓縮機轉子，該壓縮機轉子包括設置在超音速壓縮機轉子的流體流通道內的超音速壓縮坡道。此外，超音速壓縮機轉子是“超音速的”，因為它們設計成繞著旋轉軸線以高速旋轉，使得在設置在轉子流動通道內的超音速壓縮坡道處遇到旋轉的超音速壓縮機轉子的運動流體(例如運動氣體)據說具有為超音速的相對流體速度。可根據在超音速壓縮坡道處的轉子速度和正好在遇到超音速壓縮坡道之前的流體速度的向量和來限定相對流體速度。這個相對流體速度有時稱為“局部超音速入口速度”，在某些實施例中，其為入口氣體速度和設置在超音速壓縮機轉子的流動通道內的超音速壓縮坡道的切向速度的組合。超音速壓縮機轉子設計成以非常高的切向速度工作，例如在300米/秒至800米/秒的范圍中的切向速度。本文描述的示例性系統(tǒng)和方法通過提供這樣的超音速壓縮機轉子而克服了已知的超音速壓縮機的缺點該超音速壓縮機轉子通過減小跨過導葉的徑向外部部分的流體流損耗來提高超音速壓縮機系統(tǒng)的運行效率。更具體而言，超音速壓縮轉子包括定位在導葉的徑向外部頂部上面的套罩，從而分開由相鄰的導葉限定的多個流體流徑。另外，軸向和徑向密封裝置進一步降低流體流到預定的流體流通道外部的可能性。圖1是示例性超音速壓縮機系統(tǒng)10的示意圖。在該示例性實施例中，超音速壓縮機系統(tǒng)10包括進入區(qū)段12、聯接到進入區(qū)段12下游的壓縮機區(qū)段14、聯接到壓縮機區(qū)段 14下游的排出區(qū)段16，以及驅動組件18。壓縮機區(qū)段14通過轉子組件20來聯接到驅動組件18上，轉子組件20包括傳動軸22。在該示例性實施例中，進入區(qū)段12、壓縮機區(qū)段14 和排出區(qū)段16中的各個均定位在壓縮機殼體M內。更具體而言，壓縮機殼體M包括流體入口 26、流體出口 28和限定腔體32的內表面30。腔體32在流體入口沈和流體出口 28 之間延伸，并且構造成將流體從流體入口沈引導到流體出口觀。進入區(qū)段12、壓縮機區(qū)段 14和排出區(qū)段16中的各個均定位在腔體32內。備選地，進入區(qū)段12和/或排出區(qū)段16 可不定位在壓縮機殼體M內。在該示例性實施例中，流體入口沈構造成將來自流體源34的流體流引導到進入區(qū)段12。流體可為任何流體，諸如例如氣體、氣體混合物、含顆粒氣體和/或液體-氣體混合物。進入區(qū)段12聯接成與壓縮機區(qū)段14處于流連通，以將流體從流體入口沈引導到壓縮機區(qū)段14。進入區(qū)段12構造成調節(jié)具有一個或多個預定的參數(例如速度、質量流率、 壓力、溫度和/或任何適當的流參數)的流體流。在該示例性實施例中，進入區(qū)段12包括入口導葉組件36，該入口導葉組件36在流體入口沈和壓縮機區(qū)段14之間聯接到壓縮機殼體對上，以將流體從流體入口沈引導到壓縮機區(qū)段14。入口導葉組件36包括相對于壓縮機區(qū)段14固定的一個或多個入口導葉38。壓縮機區(qū)段14聯接在進入區(qū)段12和排出區(qū)段16之間，以將流體的至少一部分從進入區(qū)段12引導到排出區(qū)段16。壓縮機區(qū)段14包括可旋轉地聯接到傳動軸22上的至少一個超音速壓縮機轉子40。超音速壓縮機轉子40構造成提高流體的壓力，減小流體的體積，以及/或者提高被引導到排出區(qū)段16的流體的溫度。排出區(qū)段16包括出口導葉組件 42，該出口導葉組件42在超音速壓縮機10和流體出口 28之間聯接到壓縮機殼體M上，以將流體從超音速壓縮機10引導到流體出口觀。出口導葉組件42包括相對于壓縮機區(qū)段 14固定的一個或多個出口導葉43。流體出口 28構造成將流體從出口導葉組件42和/或超音速壓縮機10引導到輸出系統(tǒng)44，諸如例如，渦輪發(fā)動機系統(tǒng)、流體處理系統(tǒng)和/或流體存儲系統(tǒng)。驅動組件18構造成使傳動軸22旋轉，以促使超音速壓縮機轉子40旋轉。在運行期間，進入區(qū)段12將來自流體源34的流體引導向壓縮機區(qū)段14。壓縮機區(qū)段14壓縮流體，并且將壓縮流體排向排出區(qū)段16。排出區(qū)段16通過流體出口觀而將來自壓縮機區(qū)段14的壓縮流體引導到輸出系統(tǒng)44。圖2是可用于超音速壓縮機系統(tǒng)10 (在圖1中顯示)的示例性超音速壓縮機轉子 40的透視圖。圖3是沿著線3-3 (在圖2中顯示)得到的超音速壓縮機轉子40的一部分的放大俯視圖。圖3中顯示的相同構件標有圖2中使用的相同參考標號。在該示例性實施例中，超音速壓縮機轉子40包括聯接到轉子盤48上的多個導葉46。轉子盤48包括環(huán)形盤本體50，該環(huán)形盤本體50限定中心線軸線54，并且包括徑向內表面56和徑向外表面58。徑向內表面56限定形狀為基本圓柱形且在中心線軸線M周圍定向的轉子腔體55。傳動軸 22 (在圖1中顯示)通過轉子腔體55而可旋轉地聯接到轉子盤48上，傳動軸22插入通過該轉子腔體陽。而且，在該示例性實施例中，轉子盤48包括上游表面158、下游表面160，并且在上游表面158和下游表面160之間沿軸向方向66延伸。上游表面158和下游表面160中的各個均在徑向內表面56和徑向外表面58之間延伸。徑向外表面58在轉子盤48周圍沿周向延伸，并且在上游表面158和下游表面160之間延伸。徑向外表面58具有沿軸向方向66 而限定的寬度162。另外，在該示例性實施例中，各個導葉46均聯接到徑向外表面58上，并且沿大體垂直于中心線軸線M的徑向方向64從徑向外表面58向外延伸。各個導葉46均聯接到徑向外表面58上，并且在轉子盤48周圍沿周向延伸成螺旋形形狀。各個導葉46均包括入口邊緣68和出口邊緣70。此外，在該示例性實施例中，超音速壓縮機轉子40包括導葉46對74。各個導葉46 均定向成限定入口開口 76、出口開口 78，以及在各個沿軸向相鄰的導葉46對74之間的流體流通道80。流體流通道80在入口開口 76和出口開口 78之間延伸，并且限定從入口開口 76到出口開口 78的流徑，其由箭頭164表示。流徑164定向成大體平行于導葉46。流體流通道80大小設置成、成形成和定向成沿大體軸向方向66沿著流徑164將流體從入口開口 76引導到出口開口 78。入口開口 76限定在相鄰的導葉46的相鄰的入口邊緣68之間。 出口開口 78限定在相鄰的導葉46的相鄰的出口邊緣70之間。各個導葉46對74定向成使得入口開口 76限定在上游表面158處，而出口開口 78限定在下游表面160處。導葉46 沿著徑向外表面58在入口邊緣68和出口邊緣70之間沿周向延伸，使得導葉46沿徑向方向64從徑向外表面58沿徑向向外延伸。參看圖3，在該示例性實施例中，至少一個超音速壓縮坡道98定位在流體流通道 80內。超音速壓縮坡道98定位在入口開口 76和出口開口 78之間，并且大小設置成、成形成和定向成使得能夠在流體流通道80內形成一個或多個壓縮波(未顯示)。參看圖2和3兩者，在超音速壓縮機轉子40的運行期間，進入區(qū)段12 (在圖1中顯示)將流體102引導向流體流通道80的入口開口 76。流體102正好在進入入口開口 76 之前包括第一(或靠近)速度。超音速壓縮機轉子40以由方向箭頭104表示的第二(或旋轉)速度繞著中心線軸線M旋轉，使得進入流體流通道80的流體102在入口開口 76處包括相對于超音速壓縮機轉子40為超音速的第三(或入口)速度。在流體102被以超音速速度引導通過流體流通道80時，超音速壓縮坡道98使得能夠在流體流通道80內形成沖擊波(未在圖2和3中顯示)，以幫助壓縮流體102，使得流體102在出口開口 78處包括提高的壓力和溫度，以及/或者包括減小的體積。在該示例性實施例中，各個導葉46均包括壓力側106和相對的吸力側108。各個壓力側106和吸力側108均在入口邊緣68和出口邊緣70之間延伸。此外，各個導葉46均在徑向外表面58周圍沿周向隔開，使得流體流通道80在入口開口 76和出口開口 78之間大體沿軸向而定向。各個入口開口 76均在入口邊緣68處在導葉46的壓力側106和相鄰的吸力側108之間延伸。各個出口開口 78均在出口邊緣70處在壓力側106和相鄰的吸力側108之間延伸。此外，各個導葉46均包括在壓力側106和吸力側108之間延伸的導葉46 中的各個的徑向最外部部分107。而且，在該示例性實施例中，流體流通道80包括限定在導葉46的壓力側106和相鄰的吸力側108之間且基本垂直于軸向流徑164的通路寬度166。入口開口 76具有大于出口開口 78的第二通路寬度170的第一通路寬度168。備選地，入口開口 76的第一通路寬度 168可小于或等于出口開口 78的第二通路寬度170。另外，在該示例性實施例中，超音速壓縮機轉子40包括在轉子盤48的至少一部分周圍的延伸的套罩200。為了清楚的目的，套罩200被示出為透明的，以幫助顯示沿徑向在套罩200下方的構件。套罩200聯接到各個導葉46的徑向最外部部分107上，并且沿軸向方向66在上游表面158和下游表面160之間延伸。除了第一導葉46的壓力側106、相鄰的第二導葉46的相對的吸力側108和徑向外表面58之外，各個流體流通道80進一步由套罩 200限定。超音速壓縮轉子40還包括兩個環(huán)形流體入口通路202。上游環(huán)形流體入口通路 202由上游表面158和套罩200限定。下游環(huán)形流體入口通路202由下游表面160和套罩 200限定。各個入口通路202限定具有使得壓縮機轉子40能夠如本文描述的那樣運行的任何值的徑向開口長度204。在該示例性實施例中，套罩部分200包括軸向上游表面208、軸向下游表面210、徑向外表面212和多個徑向內表面214。軸向上游表面208和軸向下游表面210定向成大體垂直于軸向方向箭頭66。而且，在該示例性實施例中，徑向外表面212和徑向內表面214與徑向外表面58基本同心。另外，在該示例性實施例中，徑向外表面58同心地定向在腔體32 內的內表面30(在圖1中顯示了兩者)周圍。備選地，徑向外表面212和徑向內表面214 可相對于徑向外表面58和/或內表面30或者會聚或者擴張。此外，在該示例性實施例中，通過包括(無限制)鍛造和鑄造的方法來將套罩200
11制造成整體式零件。備選地，套罩200由通過包括(無限制)焊接和銅焊的方法而聯接到彼此上的多個套罩構件(均未顯示)制成。而且，在該示例性實施例中，軸向上游表面208形成為使得鄰近上游表面158的表面208的部分與表面158對準，使得軸向上游表面208不沿軸向在表面158的上游延伸。類似地，軸向下游表面210形成為使得鄰近下游表面160的表面210的部分與表面160對準， 使得軸向下游表面210不沿軸向在表面160的下游延伸。另外，在該示例性實施例中，徑向內表面214是與壓力側106、吸力側108和徑向外表面58協(xié)作而限定流體流通道80的套罩200的部分。圖4是可用于超音速壓縮機轉子40 (在圖2和3中顯示)的流體流通道80的一部分的示意圖。圖5是流體流通道80的該部分的俯視圖。為了清楚，未在圖5中顯示套罩200。圖6是在圖4和5中顯示的流體流通道80的部分的通道方向的視圖，并且其為沿著線6-6得到的。為了清楚的目的，圖4、5和6中將流體流通道80顯示為較直的，但是， 如圖2和3中顯示的以及如上面描述的那樣，流體流通道80基本是拱形的，因為其外接 (circumscribe)徑向夕卜表面58。在該示例性實施例中，多個超音速壓縮坡道98定位在流體流通道80內。為了清楚，圖4、5和6顯示了第一壓縮坡道98，并且在下面進一步論述了多個壓縮坡道98。在該示例性實施例中，壓縮坡道98聯接到徑向外表面58上。備選地，壓縮坡道98聯接到限定流體流徑80的任何導葉46的壓力側106、限定流體流通道80的任何相鄰的導葉46的吸力側108和/或徑向內表面214上。此外，在該示例性實施例中，超音速壓縮坡道98包括壓縮表面1 和擴張表面 128。壓縮表面1 包括第一(或前)緣130和第二(或后)緣132。前緣130定位成比后緣132更接近入口開口 76。壓縮表面1 在前緣130和后緣132之間延伸，并且定向成以斜角(未顯示)從徑向外表面58進入流徑164中。壓縮表面1 朝向徑向內表面214而會聚，使得壓縮區(qū)136限定在前緣130和后緣132之間。壓縮區(qū)136包括從前緣130到后緣132沿著流徑164而減小的流動通道80的截面積(未顯示)。壓縮表面126的后緣132 限定喉部區(qū)124。如圖4、5和6中顯示的那樣，喉部區(qū)124限定第一喉部通道高度H1和第一喉部通道寬度W1,其中，為了在下面進一步論述，使用高度H1和寬度W1作為基準。擴張表面1 聯接到壓縮表面1 上，并且從壓縮表面126向下游延伸向出口開口 78。擴張表面1 包括第一端140和比第一端140更接近出口開口 78的第二端142。擴張表面128的第一端140聯接到壓縮表面126的后緣132上。擴張表面1 在第一端140 和第二端142之間延伸，并且定向成以斜角(未顯示)從壓縮表面126的第二端142朝向徑向外表面58。擴張表面128限定包括從壓縮表面126的第二端132增加到出口開口 78 的擴張截面積(未顯示)的擴張區(qū)146。擴張區(qū)146從喉部區(qū)124延伸到出口開口 78。在一個備選實施例中，超音速壓縮坡道98不包括擴張表面128。在這個備選實施例中，壓縮表面126的后緣132定位成鄰近導葉46的出口邊緣70，使得喉部區(qū)IM限定成鄰近出口開口 78。在超音速壓縮機轉子40的運行期間，流體102被以相對于轉子盤48 (在圖2和3 中顯示)為超音速的第一速度從流體入口 26(在圖1中顯示)引導到入口開口 76中。從流體入口 26 (在圖1中顯示)進入流體流通道80的流體102接觸超音速壓縮坡道98的前緣130而形成第一斜沖擊波152。超音速壓縮坡道98的壓縮區(qū)136構造成使第一斜沖擊波152定向成相對于流徑164以斜角從前緣130朝向相鄰的導葉46，以及進入流動通道80 中。在第一斜沖擊波152接觸徑向內表面214時，第二斜沖擊波IM相對于流徑164以斜角從徑向內表面214反射，以及朝向超音速壓縮坡道98的喉部區(qū)124。在一個實施例中，壓縮表面1 定向成使第二斜沖擊波IM從徑向內表面214處的第一斜沖擊波152延伸到限定喉部區(qū)IM的后緣132。超音速壓縮坡道98構造成使各個第一斜沖擊波152和第二斜沖擊波巧4形成于壓縮區(qū)136內。另外，壓縮坡道98還可構造成使得有額外的沖擊波155。在流動通道80引導流體102通過壓縮區(qū)136時，流體102的速度在流體102傳送通過各個第一斜沖擊波152和第二斜沖擊波IM時減小。此外，流體102的壓力增加，并且流體102的體積在流體102被引導通過壓縮區(qū)136時減少。在該示例性實施例中，在流體 102被引導通過喉部區(qū)124時，超音速壓縮坡道98構造成調節(jié)被引導通過壓縮區(qū)136的流體102，以在擴張區(qū)146中包括相對于轉子盤48為超音速的第二(或出口)速度。超音速壓縮坡道98進一步構造成使法向沖擊波156形成于喉部區(qū)124的下游和流動通道80內。 法向沖擊波156是定向成垂直于流徑164的沖擊波，并且在流體傳送通過法向沖擊波156 以及隨后通過出口開口 78而離開流動通道80時，相對于轉子盤48而將流體102的速度降低為亞音速。圖7是可用于超音速壓縮機轉子40 (在圖2和3中顯示)的流體流通道80的一部分的示意圖。圖8是沿著線8-8(在圖7中顯示)得到的流體流通道80的該部分的通道方向的視圖。如上面描述的那樣，圖7和8顯示了流體流通道80為較直的，但是，流體流通道80基本是拱形的，因為其外接徑向外表面58。在該示例性實施例中，如圖7和8中顯示的那樣，相對的超音速壓縮坡道98對定位在流體流通道80內。第一壓縮坡道98聯接到徑向外表面58上，如上面描述的那樣，而相對的第二壓縮坡道98聯接到徑向內表面214上。備選地，相對的壓縮坡道98聯接到限定流體流徑80的導葉46的壓力側106和限定流體流通道80的相鄰的導葉46的相對的吸力側108上。壓縮坡道98是基本類似的，并且協(xié)作來限定喉部區(qū)124，如圖7和8中顯示的那樣，喉部區(qū)124限定第二喉部通道高度吐和第二喉部通道寬度W2，其中，高度吐小于高度 W1 (在圖4和6中顯示)，而寬度W2基本類似于寬度W1 (在圖5和6中顯示)。與具有高度 H1和寬度W1的構造相比，具有高度評2和寬度W2的這種構造有助于使流體流通道80內有增大的壓力。但是，這樣的較小的尺寸可限制通過其中的流體流率，并且在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。備選地，高度H2等于或大于高度W1,而寬度W2等于或大于寬度 W1,從而也在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。因此，高度H2和寬度W2具有使得超音速壓縮機轉子40能夠如本文描述的那樣運行的任何值。備選實施例可包括沿軸向相對的超音速壓縮坡道98，其中，第一超音速壓縮坡道 98聯接到第一導葉46的壓力側106上，而第二超音速壓縮坡道98聯接到相鄰的第二導葉 46的相對的吸力側108上。在超音速壓縮機轉子40和具有兩個相對的超音速壓縮坡道98的流體流通道80 的運行期間，流體102被以相對于轉子盤48 (在圖2和3中顯示)為超音速的第一速度從流體入口 26(在圖1中顯示)引導到入口開口 76中。從流體入口 26(在圖1中顯示)進入流體流通道80的流體102接觸相對的超音速壓縮坡道98兩者的各個相對的前緣130而形成第一相對的斜沖擊波152，這樣的相對的沖擊波152基本彼此反射，如下面進一步描述的那樣。在各個第一斜沖擊波152接觸相對的壓縮表面126時，相對的第二斜沖擊波IM 對從相對的壓縮表面126反射向相對的超音速壓縮坡道98。如下面進一步描述的那樣，與具有僅一個超音速壓縮坡道98的實施例相比，第二斜沖擊波巧4被減弱，如上面描述的那樣。在流體流通道80引導流體102通過壓縮區(qū)136時，流體102的速度在流體102傳送通過各個相對的第一斜沖擊波152和第二斜沖擊波154時降低。此外，在流體102被引導通過壓縮區(qū)136時，流體102的壓力提高，并且流體102的體積減少。在該示例性實施例中，在流體102被引導通過喉部區(qū)124時，相對的超音速壓縮坡道98構造成調節(jié)被引導通過壓縮區(qū)136的流體102，以在擴張區(qū)146中包括相對于轉子盤48為超音速的第二(或出口)速度。相對的超音速壓縮坡道98進一步構造成協(xié)作來使法向沖擊波156形成于喉部區(qū)124的下游和流動通道80內。在流體傳送通過法向沖擊波156以及隨后通過出口開口 78而離開流動通道80時，法向沖擊波156將流體102的速度相對于轉子盤48而降低成亞首速。大體上，相對的沖擊波彼此相互作用來降低由于邊界層和沖擊邊界層相互作用造成的流場畸變的原因而引起的壓縮循環(huán)內的內部寄生損失。由于沖擊邊界層相互作用的原因而引起的這樣的損失可為重大的。此外，除了前面提到的損失之外，用于超音速壓縮的流體流通道的有效截面積由于沖擊邊界層相互作用和流分離的原因而有效地減小。在該示例性實施例中，相對的超音速壓縮坡道98形成第一相對的斜沖擊波152對和反射的相對的第二斜沖擊波巧4對。也就是說，產生了兩個斜沖擊而非一個，并且它們彼此反射，而非從相對的表面反射。相對的沖擊波之間的這種相互作用顯著地降低來自相對的表面的沖擊反射，從而顯著地減小相關聯的沖擊邊界層相互作用及其邊界層損失。因此，如本文描述的那樣使用相對的沖擊波有效地減小了相對的表面與沖擊波的相互作用所引起的這樣的寄生損失，從而增加超音速壓縮機轉子的流體流通道內的有效流動面積。此外，減小這樣的損失提高了超音速壓縮機的效率，從而提高超音速壓縮機的流量容量和加壓比，以及從而減小每單元流量的壓縮機覆蓋區(qū)域的值。圖9是可用于超音速壓縮機轉子40 (在圖2和3中顯示)的流體流通道80的一部分的示意圖。圖10是沿著線10-10 (在圖9中顯示的)得到的流體流通道80的該部分的通道方向的視圖。如上面描述的那樣，圖9和10顯示了流體流通道80為較直的，但是， 流體流通道80基本是拱形的，因為其外接徑向外表面58。在該示例性實施例中，多個超音速壓縮坡道98定位在流體流通道80內。圖9和 10顯示了相鄰的壓縮坡道98。第一壓縮坡道98聯接到徑向外表面58上，如上面描述的那樣。此外，在該示例性實施例中，相鄰的第二壓縮坡道98聯接到導葉46的壓力側106和套罩200的徑向內表面214上，從而限定流體流通道80。各個壓縮坡道98均為基本類似的。 相鄰的壓縮表面126形成兩側式壓縮表面226。類似地，相鄰的擴張表面1 形成兩側式擴張表面228。另外，相鄰的喉部區(qū)124限定兩側式喉部區(qū)224。而且，在該示例性實施例中，以及如在圖9和10中顯示的那樣，喉部區(qū)2M限定第三喉部通道高度H3和第三喉部通道寬度W3,其中，高度H3小于高度H1 (在圖4和6中顯示)，而寬度W3小于寬度W1 (在圖5和6中顯示)。以類似于針對圖7和8中顯示的相對的坡道實施例所描述的方式，與具有高度H1和寬度W1的構造相比，使用具有高度H3和寬度W3的相鄰的超音速壓縮坡道98有助于增加流體流通道80內的壓力。但是，這樣的較小的尺寸可限制通過其中的流體流率，并且在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。備選地，高度H3等于或大于高度H1,而寬度W3等于或大于寬度W1,從而也在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。因此，高度H3和寬度W3具有使得超音速壓縮機轉子40如能夠如本文描述的那樣運行的任何值。在超音速壓縮機轉子40和具有兩個相鄰的超音速壓縮坡道98的流體流通道80 的運行期間，流體102被以相對于轉子盤48 (在圖2和3中顯示)為超音速的第一速度從流體入口 26(在圖1中顯示)引導到入口開口 76中。從流體入口 26(在圖1中顯示)進入流體流通道80的流體102接觸相鄰的超音速壓縮坡道98兩者的各個相鄰的前緣130而形成第一相鄰的斜沖擊波152，這樣的相鄰的沖擊波152基本穿過彼此，如下面進一步描述的那樣。在各個第一斜沖擊波152接觸徑向內表面214和限定流體流通道80的導葉46的吸力側108時，相鄰的第二斜沖擊波IM對從徑向內表面214和吸力側108反射向各個相應的超音速壓縮坡道98。如下面進一步描述的那樣，與如上面描述的那樣具有僅一個超音速壓縮坡道98的實施例相比，與相鄰的超音速壓縮坡道98相關聯的第二斜沖擊波IM被減弱。在流體流通道80引導流體102通過壓縮區(qū)136時，流體102的速度在流體102傳送通過各個相對的第一斜沖擊波152和第二斜沖擊波154時降低。此外，在流體102被引導通過壓縮區(qū)136時，流體102的壓力提高，并且流體102的體積減少。在該示例性實施例中，在流體102被引導通過喉部區(qū)124時，相鄰的超音速壓縮坡道98構造成調節(jié)被引導通過壓縮區(qū)136的流體102，以在擴張區(qū)146中包括相對于轉子盤48為超音速的第二(或出口)速度。相鄰的超音速壓縮坡道98進一步構造成協(xié)作來使法向沖擊波(未在圖9和10 中顯示)形成于喉部區(qū)224的下游和流動通道80內。在流體傳送通過法向沖擊波以及隨后通過出口開口 78而離開流動通道80時，法向沖擊波將流體102的速度相對于轉子盤48 而降低成亞音速。如上面針對相對的沖擊波所描述的那樣，大體上，相鄰的沖擊波彼此相互作用來降低由于邊界層和沖擊邊界層相互作用造成的流場畸變的原因而引起的壓縮循環(huán)內的內部寄生損失。在該示例性實施例中，相鄰的超音速壓縮坡道98形成第一相鄰的斜沖擊波 152對和反射的相鄰的第二斜沖擊波IM對。也就是說，產生了兩個斜沖擊而非一個，并且它們彼此反射，而非從相對的表面反射。相鄰的沖擊波之間的這種相互作用顯著地降低來自相對的表面的沖擊反射，從而顯著減小相關聯的沖擊邊界層相互作用及其邊界層損失。 因此，如本文描述的那樣使用相鄰的沖擊波有效地減小了相對的表面與沖擊波的相互作用所引起的這樣的寄生損失，從而增加超音速壓縮機轉子的流體流通道內的有效流動面積。 此外，減小這樣的損失提高了超音速壓縮機的效率，從而提高超音速壓縮機的流量容量和加壓比，以及從而減小每單元流量的壓縮機覆蓋區(qū)域的值。圖11是可用于超音速壓縮機轉子40 (在圖2和3中顯示)的流體流通道80的一部分的示意圖。圖12是沿著線12-12(在圖11中顯示的)得到的流體流通道80的該部分的通道方向的視圖。如上面描述的那樣，圖11和12顯示了流體流通道80為較直的，但是，流體流通道80基本是拱形的，因為其外接徑向外表面58。在該示例性實施例中，多個超音速壓縮坡道98定位在流體流通道80內。圖11和 12顯示了三個超音速壓縮坡道98，其中存在兩個相對的超音速壓縮坡道98和接觸相對的壓縮坡道98中的各個的第三壓縮坡道98。第一壓縮坡道98聯接到徑向外表面58上。此外，在該示例性實施例中，第二壓縮坡道98聯接到導葉46的壓力側106和套罩200的徑向內表面214上，從而部分地限定流體流通道80。另外，在該示例性實施例中，第三壓縮坡道 98聯接到導葉46的吸力側108和套罩200的徑向內表面214上，從而進一步限定流體流通道80。第一和第二壓力坡道98是相鄰的，第一和第三壓力坡道98是相鄰的，而第二和第三壓力坡道98是相對的。多個壓縮表面1 形成三側式壓縮表面326。類似地，多個擴張表面1 形成三側式擴張表面328。另外，多個喉部區(qū)124限定三側式喉部區(qū)324。而且，在該示例性實施例中，以及如在圖11和12中顯示的那樣，喉部區(qū)3M限定第四喉部通道高度H4和第四喉部通道寬度W4,其中，高度H4小于高度H1 (在圖4和6中顯示)，而寬度W4小于寬度W1 (在圖5和6中顯示)。以類似于針對圖7和8中顯示的相對的坡道實施例和圖9和10中顯示的相鄰的坡道實施例所描述的方式，與具有高度H1和寬度 W1的構造相比，使用相鄰的和相對的超音速壓縮坡道98有助于增加流體流通道80內的壓力。但是，這樣的較小的尺寸可限制通過其中的流體流率，并且在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。備選地，高度H4等于或大于高度H1,而寬度W4等于或大于寬度W1,從而也在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。因此，高度H4和寬度W4具有使得超音速壓縮機轉子40如能夠如本文描述的那樣運行的任何值。在超音速壓縮機轉子40和具有三個超音速壓縮坡道98的流體流通道80的運行期間，流體102被以相對于轉子盤48 (在圖2和3中顯示)為超音速的第一速度從流體入口 26(在圖1中顯示)引導到入口開口 76中。從流體入口 26(在圖1中顯示)進入流體流通道80的流體102接觸三個超音速壓縮坡道98的各個相鄰的前緣130而形成第一相鄰的斜沖擊波152，這樣的相鄰的沖擊波152基本穿過彼此，如下面進一步描述的那樣。在各個第一斜沖擊波152接觸相對的超音速壓縮坡道98和/或徑向內表面214時，三個第二斜沖擊波IM從徑向內表面214和相對的超音速壓縮坡道98反射向各個相應的超音速壓縮坡道98。如下面進一步描述的那樣，與如上面描述的那樣具有僅一個超音速壓縮坡道98的實施例相比，與三個超音速壓縮坡道98相關聯的第二斜沖擊波巧4被減弱。在流體流通道80引導流體102通過壓縮區(qū)136時，流體102的速度在流體102傳送通過各個第一斜沖擊波152和第二斜沖擊波154時降低。此外，在流體102傳送通過壓縮區(qū)136時，流體102的壓力提高，并且流體102的體積減少。在該示例性實施例中，在流體102傳送通過喉部區(qū)3 時，超音速壓縮坡道98構造成調節(jié)傳送通過壓縮區(qū)136的流體 102，以在擴張區(qū)146中包括相對于轉子盤48為超音速的第二(或出口)速度。超音速壓縮坡道98進一步構造成協(xié)作來使法向沖擊波(未在圖11和12中顯示)形成于喉部區(qū)3M 的下游和流動通道80內。在流體傳送通過法向沖擊波以及隨后通過出口開口 78而離開流動通道80時，法向沖擊波將流體102的速度相對于轉子盤48降低成亞音速。圖13是流體流通道80的一部分的通道方向的視圖。在該示例性實施例中，四個超音速壓縮坡道98定位在流體流通道80內。第一壓縮坡道98聯接到徑向外表面58上， 第二壓縮坡道98聯接到限定流體流通道80的導葉46的壓力側106上，第三壓縮坡道98聯接到限定流體流通道80的導葉46的吸力側108上，而第四壓縮坡道98聯接到徑向內表面214上。四個超音速壓縮坡道98為各自相鄰的，并且與其它超音速壓縮坡道98相對。各個壓縮坡道98是基本類似的。多個壓縮表面1 形成四側式壓縮表面426。類似地，多個擴張表面1 形成四側式擴張表面(未顯示)。另外，多個喉部區(qū)124限定四側式喉部區(qū)424。喉部區(qū)424限定第五喉部通道高度H5和第五喉部通道寬度W5,其中，高度H5 小于高度H1 (在圖4和6中顯示)，而寬度W5小于寬度W1 (在圖5和6中顯示)。以類似于針對圖7和8中顯示的相對的坡道實施例和圖9和10中顯示的相鄰的坡道實施例所描述的方式，與具有高度H1和寬度W1的構造相比，使用相鄰的和相對的超音速壓縮坡道98有助于增加流體流通道80內的壓力。但是，這樣的較小的尺寸可限制通過其中的流體流率，并且在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。備選地，高度H5等于或大于高度H1，而寬度W5等于或大于寬度W1,從而也在流體加壓和流體通過量之間建立預定的平衡。因此， 高度H5和寬度W5具有使得超音速壓縮機轉子40能夠如本文描述的那樣運行的任何值。在超音速壓縮機轉子40和具有三個超音速壓縮坡道98的流體流通道80的運行期間，流體102被以相對于轉子盤48(在圖2和3中顯示)為超音速的第一速度從流體入口 26(在圖1中顯示)引導到入口開口 76中。從流體入口 26(在圖1中顯示)進入流體流通道80的流體102接觸四個超音速壓縮坡道98的各個相鄰的前緣130而形成第一相鄰的斜沖擊波152，這樣的相鄰的沖擊波152基本穿過彼此，如下面進一步描述的那樣。在各個第一斜沖擊波152接觸相對的超音速壓縮坡道98時，四個第二斜沖擊波IM從相對的超音速壓縮坡道98反射向各個相應的超音速壓縮坡道98。如上面描述的那樣，與如上面描述的那樣具有僅一個超音速壓縮坡道98的實施例相比，與三個超音速壓縮坡道98相關聯的第二斜沖擊波1 被減弱。在流體流通道80引導流體102通過壓縮區(qū)136時，流體102 (在圖3中顯示)的速度在流體102傳送通過各個第一斜沖擊波152和第二斜沖擊波IM時降低。此外，在流體102被引導通過壓縮區(qū)136 (在圖4中顯示)時，流體102的壓力提高，并且流體102的體積減少。在該示例性實施例中，在流體102被引導通過喉部區(qū)4 時，超音速壓縮坡道98 構造成調節(jié)被引導通過壓縮區(qū)136的流體102，以在擴張區(qū)146中包括相對于轉子盤48 (在圖2和3中顯示)為超音速的第二(或出口)速度。超音速壓縮坡道98進一步構造成協(xié)作來使法向沖擊波(未在圖13中顯示)形成于喉部區(qū)424的下游和流動通道80內。在流體傳送通過法向沖擊波以及隨后通過出口開口 78而離開流動通道80時，法向沖擊波將流體102的速度相對于轉子盤48降低成亞音速。圖14是沿著線14-14(在圖2中顯示)得到的超音速壓縮機轉子40的一部分的放大俯視圖。圖15是圖14中顯示的超音速壓縮機轉子40的一部分的示意圖。圖16是沿著線16-16(在圖14中顯示)得到的超音速壓縮機轉子40的該部分的示意圖。在該示例性實施例中，套罩200定位在導葉46的壓力側106和相鄰的導葉46的吸力側108之間。在該示例性實施例中，軸向密封機構500的至少一部分定位在套罩200的徑向外表面212上。 密封機構500是使得超音速壓縮系統(tǒng)10 (在圖1中顯示)能夠如本文描述的那樣運行的任何密封機構，包括(無限制)迷宮齒型裝置和刷型裝置。密封機構500包括在壓縮機殼體M內、在其之間限定至少一個通道504的迷宮齒 502的多個徑向內部部分。密封機構500還包括通過使得密封機構500能夠如本文描述的那樣運行的任何方法(包括(無限制)粘合劑、緊固硬件以及插入限定在套罩200內的通道中(均未顯示))來聯接到套罩200的徑向外表面212上的密封條506。密封機構500的備選實施例包括使用刷條而非密封條506、齒502和通道504，其中，刷條聯接到套罩200的徑向外表面212上，如上面針對密封條506所描述的那樣，并且刷條定位成、定向成和構造成輕柔地接觸壓縮機殼體M的內表面30。大體上，跨過各個導葉46的徑向最外部部分107的流體泄漏是超音速壓縮機的效率損失的主要原因之一，尤其是由于跨越導葉46的較大的壓力梯度的原因。套罩200有助于減小這種流體泄漏。此外，密封機構500通過將套罩200和內部殼體表面30之間的潛在的流體流徑的大小降低到齒502和條506之間的那些容差來幫助減小殼體腔體32內的流體流損失。此外，增加密封件506和齒502的數量有助于形成較曲折的流徑，從而進一步降低其中有流體流損失的可能性。圖17是備選的超音速壓縮機系統(tǒng)600的一部分的示意圖。圖18是沿著線 18-18(在圖16顯示)得到的超音速壓縮機系統(tǒng)600的該部分的示意圖。在這個備選的示例性實施例中，系統(tǒng)600包括如上面描述的那樣的超音速壓縮機轉子40，該超音速壓縮機轉子40包括(無限制)限定在轉子盤48和套罩200之間的流體流通道80。而且，在這個備選實施例中，超音速壓縮機系統(tǒng)600包括類似于壓縮機殼體24(在圖1中顯示)的壓縮機殼體624，只是殼體6M包括徑向外部上游殼體部分625、徑向外部下游殼體部分626、徑向內部上游殼體部分627和徑向內部下游殼體部分628。殼體部分625和627限定上游流體流通道480，而殼體部分6 和6 限定下游流體流通道482。流體流通道680、80和682 聯接成處于流體連通。徑向內部上游殼體部分627和轉子盤48限定上游空隙629，而徑向內部下游殼體部分6 和轉子盤48限定下游空隙630。另外，在這個備選的示例性實施例中，套罩200沿軸向定位在殼體部分625和6 之間。另外，在這個備選實施例中，套罩200 沿徑向與殼體部分625和6 基本齊平。備選地，套罩200在殼體624內沿徑向向內延伸， 或者沿徑向向外延伸超過殼體624。在這個備選的示例性實施例中，超音速壓縮機系統(tǒng)包括多個基本圓形的徑向密封件650、652、6M和656。密封件650沿周向定位在徑向外部上游殼體部分625和套罩200 之間，并且有助于減少從流體流通道680和80到殼體6 外部的環(huán)境的流體流。密封件 652沿周向定位在徑向外部下游殼體部分6 和套罩200之間，并且有助于減少從流體流通道80和682到殼體6 外部的環(huán)境的流體流。密封件6M沿周向定位在徑向內部上游殼體部分627和轉子盤48之間，并且有助于減少從流體流通道680和80進入空隙629中的流體流。密封件656沿周向定位在徑向內部下游殼體部分6 和轉子盤48之間，并且有助于減少從流體流通道80和682進入空隙630中的流體流。在這個備選的示例性實施例中，在運行中，套罩200以較高的旋轉速度在密封件 650,652,654和656周圍旋轉，如上面描述的那樣。因此，密封件650,652,654和656操作性地聯接到套罩200和轉子盤48上，并且包括使得超音速壓縮機系統(tǒng)600能夠如本文描述的那樣運行的任何密封裝置。此外，在這個備選的示例性實施例中，在超音速壓縮機系統(tǒng) 600內使用四個徑向密封件。備選地，使用使得超音速壓縮機系統(tǒng)600能夠如本文描述的那樣運行的任何數量的徑向密封件。上面描述的超音速壓縮機轉子提供了成本有效和可靠的方法來在流體壓縮運行的所有階段期間提高超音速壓縮機系統(tǒng)的性能的效率。此外，超音速壓縮機轉子通過減小跨過導葉的徑向外部部分的流體流損失來幫助提高超音速壓縮機系統(tǒng)的運行效率。更具體而言，超音速壓縮機轉子包括定位在導葉的徑向外部頂部上面的套罩，從而分開由相鄰的導葉限定的多個流體流徑。而且，更具體而言，上面描述的超音速壓縮機轉子包括沿軸向或沿徑向定位在套罩和轉子殼體之間的密封機構，以減小轉子殼體內的流損失。上面詳細描述了用于組裝和運行超音速壓縮機轉子的系統(tǒng)和方法的示例性實施例。系統(tǒng)和方法不限于本文描述的特定的實施例，而是相反，系統(tǒng)的構件和/或方法的步驟可獨立地并且與本文描述的其它構件和/或步驟分開來使用。例如，系統(tǒng)和方法還可與其它旋轉式發(fā)動機系統(tǒng)和方法結合起來使用，并且不限于僅用本文描述的超音速壓縮機系統(tǒng)來實踐。相反，可結合許多其它旋轉式系統(tǒng)應用來實現和利用示例性實施例。雖然可能在一些圖中顯示了本發(fā)明各種實施例的特定的特征，而在其它圖中未顯示，但這僅是為了方便。此外，在以上描述中對“一個實施例”的參照不意圖解釋為排除也結合了所敘述的特征的額外的實施例的存在。根據本發(fā)明的原理，圖的任何特征可結合任何其它圖的任何特征來參照和/或要求保護。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域任何技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結合的方法。本發(fā)明的可授予專利權的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有不異于權利要求的字面語言的結構元素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構元素，則這樣的其它實例意圖處于權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種超音速壓縮機(10)，包括 流體入口 (26)；流體出口 (28)；在所述流體入口和所述流體出口之間延伸的流體管道(32)；設置在所述超音速壓縮機的所述流體管道內的至少一個超音速壓縮機轉子(40)，其包括包括在徑向內表面(56)和徑向外表面(58)之間延伸的基本圓柱形本體(50)的至少一個轉子盤(48)；聯接到所述本體上的多個導葉(46)，所述導葉從所述至少一個轉子盤沿徑向向外延伸，相鄰的所述導葉形成一對；在所述至少一個轉子盤的至少一部分周圍延伸的套罩000)，所述套罩聯接到所述多個導葉中的各個的至少一部分上，其中，所述徑向外表面、所述相鄰的導葉對和所述套罩定向成使得在它們之間限定流體流通道(80)，所述流體流通道包括流體入口開口(76)和流體出口開口(78)；以及定位在所述流體流通道內的多個相鄰的超音速壓縮坡道(98)，所述多個相鄰的超音速壓縮坡道中的各個構造成調節(jié)被引導通過所述流體流通道的流體，使得所述流體在所述入口開口處以第一速度為特征以及在所述出口開口處以第二速度為特征，所述第一速度相對于所述轉子盤表面是超音速的；以及在所述套罩的至少一部分周圍延伸的套殼04)。
2.根據權利要求1所述的超音速壓縮機(10)，其特征在于，所述多個相鄰的超音速壓縮坡道(98)包括下者中的至少一個兩個相鄰的坡道； 三個相鄰的坡道；以及四個相鄰的坡道。
3.根據權利要求1所述的超音速壓縮機(10)，其特征在于，所述多個相鄰的超音速壓縮坡道(98)包括聯接到至少一個徑向壓縮坡道(98)上的至少一個軸向壓縮坡道(98)； 聯接到至少一個徑向喉部部分(124)上的至少一個軸向喉部部分(124)；以及聯接到至少一個徑向擴張部分(128)上的至少一個軸向擴張部分(1 )。
4.根據權利要求1所述的超音速壓縮機(10)，其特征在于，所述多個相鄰的超音速壓縮坡道(98)構造成形成多個軸向斜沖擊波(152/154)；以及多個徑向斜沖擊波(152/1M)。
5.根據權利要求1所述的超音速壓縮機(10)，其特征在于，所述套罩(200)包括聯接到其上的至少一個密封機構(500)。
6.根據權利要求5所述的超音速壓縮機(10)，其特征在于，所述至少一個密封機構 (500)包括下者中的至少一個至少一個軸向密封件(506)；以及至少一個徑向密封件(650/652/654/656)
7.根據權利要求5所述的超音速壓縮機(10)，其特征在于，所述至少一個徑向密封件 (650/652/654/656)沿徑向在下者中的至少一個之間延伸所述套殼04)和所述套罩O00)；以及所述套殼04)和所述至少一個轉子盤G8)。
8.根據權利要求1所述的超音速壓縮機(10)，其特征在于，所述多個超音速壓縮坡道 (98)中的一個的至少一部分聯接到所述套罩(200)上。
9.一種超音速壓縮機轉子(40)，包括包括在徑向內表面(56)和徑向外表面(58)之間延伸的基本圓柱形本體(50)的至少一個轉子盤(48)；聯接到所述本體上的多個導葉(46)，所述導葉從所述至少一個轉子盤沿徑向向外延伸，相鄰的所述導葉形成一對；在所述至少一個轉子盤的至少一部分周圍延伸的套罩000)，所述套罩聯接到所述多個導葉中的各個的至少一部分上，其中，所述徑向外表面、所述相鄰的導葉對和所述套罩定向成使得在它們之間限定流體流通道(80)，所述流體流通道包括流體入口開口(76)和流體出口開口(78)；以及定位在所述流體流通道內的多個相鄰的超音速壓縮坡道(98)，所述多個相鄰的超音速壓縮坡道中的各個構造成調節(jié)被引導通過所述流體流通道的流體，使得所述流體在所述入口開口處以第一速度為特征以及在所述出口開口處以第二速度為特征，所述第一速度相對于所述轉子盤表面是超音速的。
10.根據權利要求9所述的超音速壓縮機轉子(40)，其特征在于。所述多個相鄰的超音速壓縮坡道(98)包括下者中的至少一個兩個相鄰的坡道；三個相鄰的坡道；以及四個相鄰的坡道。
全文摘要
本發(fā)明涉及超音速壓縮機及其組裝方法。一種超音速壓縮機(10)包括流體入口(26)、流體出口(28)、在它們之間延伸的流體管道(32)，以及設置在流體管道內的超音速壓縮機轉子(40)。轉子包括包含在徑向內表面(56)和徑向外表面(58)之間延伸的基本圓柱形本體(50)的轉子盤(48)，以及聯接到本體上的、從轉子盤沿徑向向外延伸的多個導葉(46)，相鄰的導葉形成一對。轉子盤進一步包括在轉子盤周圍延伸的套罩(200)。套罩聯接到該多個導葉中的各個的至少一部分上。徑向外表面、相鄰的導葉對和套罩定向成使得流體流通道(80)限定在它們之間。轉子盤還包括定位在流體流通道內的多個相鄰的超音速壓縮坡道(98)。
文檔編號F04D21/00GK102562620SQ20111043771
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者D·C·霍菲爾, D·G·霍爾姆斯, R·G·德維, Z·W·納格爾 申請人:通用電氣公司