超音速壓縮機啟動支持系統(tǒng)及相關啟動方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超音速壓縮機，所述超音速壓縮機包括流體入口、流體出口以及延伸在兩者之間的流體導管，所述流體導管內(nèi)設有超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括第一端壁以及與第一端壁連接的多片葉片。每對所述葉片限定流體流動通道。所述流體流動通道限定流動通道入口開口和流動通道出口開口，并且包括喉部部分。所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子還包括第二端壁以及與所述轉(zhuǎn)子鄰接的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置。所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置配置用于阻塞所述喉部部分，并且包括可插入所述喉部部分的至少一部分內(nèi)的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起。
【專利說明】超苜速壓纟伯機啟動支持系統(tǒng)及相關啟動方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種超音速壓縮機系統(tǒng)，確切地說，涉及一種用于超音速壓縮機系統(tǒng)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。
【背景技術】
[0002]至少一些已知的超音速壓縮機系統(tǒng)包括驅(qū)動組件、驅(qū)動軸以及用于壓縮流體的至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。所述驅(qū)動組件通過驅(qū)動軸連接到超音速壓縮機轉(zhuǎn)子，以旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動軸和所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。
[0003]已知的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括連接到轉(zhuǎn)子盤的多片葉片。每片葉片周向圍繞在轉(zhuǎn)子盤周圍并且相鄰葉片之間形成流動通道。至少一些已知的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括連接到所述轉(zhuǎn)子盤的超音速壓縮斜面。已知的超音速壓縮斜面位于所述流動通道內(nèi)以形成喉部區(qū)域并配置用于在所述流動通道內(nèi)形成壓縮波。
[0004]在已知超音速壓縮機系統(tǒng)的啟動操作中，所述驅(qū)動組件以初始低速旋轉(zhuǎn)所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子并將所述轉(zhuǎn)子加速到高旋轉(zhuǎn)速度。流體被輸送到超音速壓縮機轉(zhuǎn)子，以便流動通道入口處的流體具有相對于超音速啊壓縮機轉(zhuǎn)子的初始亞音速，然后隨著轉(zhuǎn)子加速，流動通道入口處的流體具有相對于超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的超音速。在已知的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子中，隨著流體流過流動通道，超音速壓縮機斜坡促使形成由流動通道會聚部分內(nèi)的傾斜沖擊波以及流動通道發(fā)散部分內(nèi)的常規(guī)沖擊波構(gòu)成的系統(tǒng)。喉部區(qū)域位于流動通道內(nèi)會聚部分與發(fā)散部分之間的最窄部分中。喉部區(qū)域較寬有助于在啟動期間在喉部區(qū)域內(nèi)建立超音速流，但是會降低穩(wěn)態(tài)條件下的性能。較窄喉部區(qū)域有助于穩(wěn)態(tài)性能，但是會增加在喉部區(qū)域內(nèi)建立超音速流的難度。此外，許多已知的超音速壓縮機具有固定的喉部幾何結(jié)構(gòu)。例如，已知的超音速壓縮機系統(tǒng)在分別于2005年3月28日和2005年3月23日提交的第7，334，990和7，293，955號美國專利以及2009年I月16日提交的美國專利申請案2009/0196731中有所描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一方面，本發(fā)明提供一種超音速壓縮機。所述超音速壓縮機包括流體入口、流體出口以及延伸在兩者之間的流體導管，所述流體導管內(nèi)設有超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括第一端壁以及與其連接的多片葉片。每對葉片限定流體流動通道。所述流體流動通道設有流動通道入口開口以及流動通道出口開口，并且包括喉部部分。所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子還包括第二端壁以及與所述轉(zhuǎn)子鄰接的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置。所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置配置用于阻塞所述喉部部分并且包括可插入所述喉部部分的至少一部分內(nèi)的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起。
[0006]另一方面，提供一種用于超音速壓縮機的啟動支持系統(tǒng)。所述超音速壓縮機包括至少一個流體入口、至少一個流體出口、延伸在兩者之間的流體導管、置于所述流體導管內(nèi)的至少一個超音速壓縮機以及流動通道入口開口和流動通道出口開口，兩者之間設有喉部部分。所述啟動支持系統(tǒng)包括與所述轉(zhuǎn)子鄰接的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置。所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置配置用于至少部分阻塞流過所述喉部部分的流體流。所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置包括可插入所述喉部部分的至少一部分內(nèi)的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起。
[0007]另一方面，提供一種用于啟動超音速壓縮機的方法。所述方法包括提供超音速壓縮機。所述超音速壓縮機包括與至少一個流體源流體連通的流體入口、流體出口以及至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。所述至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括第一端壁以及連接到所述第一端壁的多片葉片。所述多片葉片中的每對葉片限定延伸穿過其中的流體流動通道。所述流體流動通道設有流動通道入口開口以及流動通道出口開口。所述流體流動通道包括喉部部分。所述至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子還包括第二端壁以及與所述轉(zhuǎn)子鄰接的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置。所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置配置用于至少部分阻塞所述喉部部分。所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置包括可插入所述喉部部分的至少一部分內(nèi)的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起。所述方法還包括在所述超音速壓縮機的啟動操作模式中，將所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置軸向移動到大體打開所述喉部部分的第一位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]在參考附圖閱讀以下詳細說明后，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點，在附圖中，類似的符號代表所有附圖中類似的部分，其中:
[0009]圖1是示例性超音速壓縮機系統(tǒng)的示意圖；
[0010]圖2是可用于圖1所示超音速壓縮機中的示例性超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的透視圖；
[0011]圖3是圖2所示超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的分解透視圖；
[0012]圖4是沿線4-4截取的圖2所示超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的截面圖；
[0013]圖5是沿區(qū)域5截取的圖4所示超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的局部放大截面圖；
[0014]圖6是可用于圖1所示超音速壓縮機中的替代超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的局部透視圖；
[0015]圖7是超音速壓縮機啟動支持系統(tǒng)的側(cè)視圖，所述超音速壓縮機啟動支持系統(tǒng)包括可用于圖6所示超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置以及第一定位裝置；
[0016]圖8是可用于圖6所示超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置以及第二定位裝置；
[0017]圖9是圖7和8中所示的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置的一部分以及超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分的截面透視圖；
[0018]圖10是沿線10-10截取的圖9所示軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置的一部分以及超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分的截面圖；
[0019]圖11是沿線11-11截取的圖9所示軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置的一部分以及超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分的截面圖；
[0020]圖12是沿線12-12截取的圖10所示軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置的一部分以及超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分的截面圖；以及
[0021]圖13是沿線13 - 13截取的圖11所示軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置的一部分以及超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的一部分的截面圖。
[0022]除非另作說明，否則本說明書中提供的附圖用于示出本發(fā)明的關鍵發(fā)明特征。可以相信這些關鍵發(fā)明特征適用于包括本發(fā)明一個或多個實施例的各種系統(tǒng)。因此，附圖并不包括所屬領域中的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。
【具體實施方式】
[0023]在以下說明和隨附權(quán)利要求中，將參考多個術語，這些術語的定義如下。
[0024]除非上下文明確另作規(guī)定，否則單數(shù)“一個”、“一種”和“所述”包括復數(shù)參考。
[0025]“可選”或“可選地”意指后續(xù)描述的事件或情況可能會或可能不會發(fā)生，并且所述描述同時包括事件發(fā)生或者不發(fā)生的情況。
[0026]本說明書中和權(quán)利要求書中所用的近似語言可用于修飾任何定量表示，這些定量表示可在許可范圍內(nèi)變動，而不改變相關的基本功能。因此，由一個或多個“約”和“大體上”等術語修飾的值并不限于所指定的精確值。在至少一些情況下，近似語言可能與用于測量值的儀器的精度對應。此處以及在整個說明書和權(quán)利要求書中，范圍限制可以相結(jié)合和/或交替，除非上下文或語言另作規(guī)定，否則此類范圍均指示并且包括本說明書中包含的所有子范圍。
[0027]本說明書中所用的術語“超音速壓縮機轉(zhuǎn)子”是指包括置于超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的流體流動通道內(nèi)的超音速壓縮機斜坡的壓縮機轉(zhuǎn)子。此外，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子稱為“超音速”的原因是它們被設計成圍繞旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，以使在置于所述轉(zhuǎn)子的流動通道內(nèi)的超音速壓縮斜坡處與旋轉(zhuǎn)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子碰撞的移動流體，例如移動氣體的相對流體速度為超音速。相對流體速度可以定義為超音速壓縮斜坡處的轉(zhuǎn)子速度與進入超音速壓縮斜坡之前的流體速度的矢量和。此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，所述速度是進氣速度與置于超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的流動通道內(nèi)的超音速壓縮斜坡的切向速度之和。所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子被設計成在非常高的切向速度下工作，例如從300米/秒至800米/秒的切向速度下工作。
[0028]通過提供一種具有可變喉部幾何結(jié)構(gòu)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子以促進在流體流動通道內(nèi)的適當位置中形成和維護常規(guī)沖擊波，本說明書中所述的示例性系統(tǒng)和方法克服了已知超音速壓縮機的缺點。具體來說，本說明書中所述的實施例包括一種具有流體控制裝置的超音速壓縮轉(zhuǎn)子，所述控制裝置用于在啟動操作中調(diào)整喉部區(qū)域的大小。
[0029]圖1是示例性超音速壓縮機系統(tǒng)10的示意圖。在示例性實施例中，超音速壓縮機系統(tǒng)10包括進氣部分12、連接進氣部分12下游的壓縮機部分14、連接在壓縮機部分14下游的排氣部分16以及驅(qū)動組件18。壓縮機部分14通過轉(zhuǎn)子組件20連接到驅(qū)動組件18，所述驅(qū)動組件包括驅(qū)動軸22。在示例性實施例中，進氣部分12、壓縮機部分14和排氣部分16各自置于壓縮機外殼24內(nèi)。具體來說，壓縮機外殼24包括流體入口 26、流體出口 28和限定空腔32的內(nèi)表面30?？涨?2延伸在流體入口 26與流體出口 28之間并且配置用于將流體從流體入口 26輸送到流體出口 28。進氣部分12、壓縮機部分14和排氣部分16各自置于空腔32內(nèi)?；蛘?，進氣部分12和/或排氣部分16可以不置于壓縮機外殼24內(nèi)。
[0030]在示例性實施例中，流體入口 26配置用于將流體流從流體源34輸送到進氣部分
12。流體可以是任何流體，例如氣體、氣體混合物和/或液體氣體混合物。進氣部分12與壓縮機部分14流體連通，以將流體從流體入口 26輸送到壓縮機部分14。進氣部分12配置用于調(diào)節(jié)具有一個或多個預定參數(shù)的流體流，例如速度、質(zhì)量流速、壓力、溫度和/或任何合適的流動參數(shù)。在示例性實施例中，進氣部分12包括連接在流體入口 26與壓縮機部分14之間的入口導葉組件36，用于將流體從流體入口 26輸送到壓縮機部分14。入口導葉組件36包括一個或多個入口導葉38，所述入口導葉連接到壓縮機外殼24并且相對于壓縮機部分14固定。
[0031]壓縮機部分14連接在進氣部分12與排氣部分16之間，用于將至少一部分流體從進氣部分12輸送到排氣部分16。在示例性實施例中，壓縮機部分14包括以可旋轉(zhuǎn)方式連接到驅(qū)動軸22的至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40。在圖示的實施例中，可以使用包括驅(qū)動軸22的一對同心驅(qū)動軸(未圖示)來驅(qū)動超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40 (158)，同心驅(qū)動軸配置用于驅(qū)動以相反方向示出的一對超音速壓縮機轉(zhuǎn)子(即，在超音速壓縮機轉(zhuǎn)子運作時旋轉(zhuǎn)方向相反)?；蛘撸羲賶嚎s機10也可以包括至少一個替代超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158 (如下文進一步描述)。超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40配置用于提高流體壓力、減小流體體積和/或提高流向排氣部分16的流體溫度。排氣部分16包括出口導葉組件42，所述出口導葉組件連接到壓縮機部分14與流體出口 28之間，用于將流體從超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40 (158)輸送到流體出口28。出口導葉組件42包括一個或多個出口導葉43，所述出口導葉連接到壓縮機外殼24并且相對于壓縮機部分14固定。流體出口 28配置用于將流體從出口導葉組件42和/或超音速壓縮機10輸送到輸出系統(tǒng)44，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(qū)動組件18配置用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸22以使超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40旋轉(zhuǎn)。如上所述，在圖1所示的構(gòu)造中，可以使用一對同心驅(qū)動軸來反向旋轉(zhuǎn)一對超音速壓縮機轉(zhuǎn)子，例如，一對串聯(lián)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。
[0032]在操作中，進氣部分12將流體從流體源34輸送到壓縮機14。壓縮機部分14壓縮所述流體并將壓縮流體排放到排氣部分16。排氣部分16經(jīng)由流體出口 28將壓縮流體從壓縮機部分14輸送到輸出系統(tǒng)44。
[0033]圖2是示例性超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40的透視圖。圖3是超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40的分解透視圖。圖4是沿剖面線4-4截取的圖2所示超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40的截面圖。圖3和圖4中所示的相同部件使用與圖2中所用的相同參考數(shù)字標示。出于簡明性的考慮，圖4示出X軸以指示第一徑向方向、y軸以指示與X軸垂直的第二徑向方向以及z軸以指示與X軸和y軸垂直的軸向方向。以下將使用這些參考軸進行說明。在圖4中，z軸向頁面之外延伸。在示例性實施例中，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40包括連接到轉(zhuǎn)子盤48的多片葉片46。具體來說，出于簡明性的考慮，如示例性實施例中所示，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40包括六片葉片46?；蛘?，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40包括使超音速壓縮機10具有本說明書中所述功能的任何數(shù)量的葉片46。
[0034]轉(zhuǎn)子盤48包括限定內(nèi)腔52的環(huán)形盤體50，所述內(nèi)腔沿中心軸54大體軸向延伸穿過盤體50。盤體50包括徑向內(nèi)表面56、徑向外表面58和端壁60。徑向內(nèi)表面56限定內(nèi)腔52。內(nèi)腔52具有大體圓柱形形狀并且圍繞中心軸54定向。驅(qū)動軸22通過多個轉(zhuǎn)子支桿51以可旋轉(zhuǎn)方式連接到轉(zhuǎn)子盤48，所述轉(zhuǎn)盤限定供驅(qū)動軸22插入其中的孔53。端壁60在徑向內(nèi)表面56與徑向外表面58之間從內(nèi)腔52徑向向外延伸。端壁60在垂直于中心軸54的徑向64上具有寬度62。
[0035]在示例性實施例中，每片葉片46連接到端壁60并沿大體平行于中心軸54的軸向66從端壁60向外延伸。每片葉片46包括入口邊緣68和出口邊緣70。入口邊緣68與徑向內(nèi)表面56鄰接。出口邊緣70與徑向外表面58鄰接。在示例性實施例中，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40包括一對74葉片46。每片葉片46經(jīng)定向以限定入口開口 76、出口開口 78以及位于每對74相鄰葉片46之間的流動通道80。流動通道80延伸在入口開口 76與出口開口78之間并且限定從入口開口 76到出口開口 78的流動通道，用箭頭82表示(如圖4所示)。流動通道82大體平行于葉片46。流動通道80的大小、形狀和方向均經(jīng)過設置，以在徑向64上沿流動通道82將流體從入口開口 76輸送到出口開口 78。入口開口 76限定在入口邊緣68與相鄰葉片46之間。出口開口 78限定在出口邊緣70與相鄰葉片46之間。每片葉片46大體軸向延伸在入口邊緣68和出口邊緣70之間，以使葉片46延伸在徑向內(nèi)表面56與徑向外表面58之間。此外，每片葉片46包括外表面84和相對的內(nèi)表面86。葉片46延伸在外表面84與內(nèi)表面86之間，以限定流動通道80的軸向高度88。
[0036]參見圖2和圖3，在示例性實施例中，圍帶組件90連接到每片葉片46的外表面84，以使流動通道80 (如圖4所示)限定在圍帶組件90與端壁60之間。圍帶組件90包括內(nèi)邊緣92和外邊緣94。內(nèi)邊緣92限定大體呈圓柱形的開口 96。圍帶組件90大體與轉(zhuǎn)子盤48共軸，以使圓柱形內(nèi)腔52與開口 96共軸。圍帶組件90連接到每片葉片46，以使葉片46的入口邊緣68與圍帶組件90的內(nèi)邊緣92鄰接，并且葉片46的出口邊緣70與圍帶組件90的出口邊緣94鄰接。
[0037]此外，在示例性實施例中，圍帶組件90限定多個穿孔或者貫穿件97。每個貫穿件97穿過圍帶組件90延伸到相關流動通道80的喉部部分124。喉部部分124將在下文中更詳細地描述。因此，貫穿件97的數(shù)量等于葉片46的數(shù)量等于流動通道80和相關喉部區(qū)域124的數(shù)量。
[0038]參見圖4，在示例性實施例中，至少一個超音速壓縮斜坡98置于流動通道80內(nèi)。超音速壓縮斜坡98位于入口開口 76與出口開口 78之間，其大小、形狀和方向經(jīng)設置以使流動通道80內(nèi)形成一個或多個壓縮波100。
[0039]在超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40的運行期間，進氣部分12 (如圖1所示)將流體102輸送到流動通道80的入口開口 76。在進入入口開口 76之前，流體102具有第一速度，即接近速度。超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40以第二速度，即旋轉(zhuǎn)速度圍繞中心軸54旋轉(zhuǎn)，如圖中的方向箭頭104所示，以使進入流動通道80的流體102在入口開口 76處具有第三速度，即入口速度，所述速度為相對于葉片46的超音速。隨著流體102以超音速流過流動通道80，超音速壓縮斜坡98使流動通道80內(nèi)形成壓縮波100以促進對流體102的壓縮，從而使流體102的壓力和溫度增加以及/或者在出口開口 78處的體積減小。
[0040]圖5是沿區(qū)域5截取的圖4所示超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40的局部放大截面圖。圖5中所示的相同部件用圖2和圖4中所用的相同參考數(shù)字標示。出于簡明性的考慮，圖5示出X軸以指示第一徑向方向、y軸以指示垂直于X軸的第二徑向方向以及z軸以指示垂直于X軸和y軸的軸向方向。在圖5中，z軸向頁面之外延伸。在示例性實施例中，每片葉片46包括第一或壓力側(cè)106和相對的第二或吸入側(cè)108。每個壓力側(cè)106和吸入側(cè)108延伸在入口邊緣68與出口邊緣70之間。
[0041]在示例性實施例中，每片葉片46圍繞圓柱形內(nèi)腔52周向隔開，以使流動通道80大體徑向定向在入口開口 76與出口開口 78之間。每個入口開口 76在入口邊緣68處延伸在葉片46的壓力側(cè)106與相鄰吸入側(cè)108之間。每個出口開口 78在出口邊緣70處延伸在壓力側(cè)106與相鄰吸入側(cè)108之間，以使流動通道82沿徑向64從徑向內(nèi)表面56徑向向外延伸到徑向外表面58?；蛘撸噜徣~片46可以定向成使入口開口 76位于徑向外表面58處，并且出口開口 78位于徑向內(nèi)表面56處，從而使流動通道82從徑向外表面58徑向向內(nèi)延伸到徑向內(nèi)表面56。在示例性實施例中，流動通道80包括周向?qū)挾?10，所述周向?qū)挾任挥趬毫?cè)106與相鄰吸入側(cè)108之間，并且垂直于流動通道82。入口開口 76具有大于出口開口 78的第二周向?qū)挾?14的第一周向?qū)挾?12。或者，入口開口 76的第一周向?qū)挾?12可以小于或等于出口開口 78的第二周向?qū)挾?14。在示例性實施例中，每片葉片46形成為弧形并且定向成使流動通道80具有螺旋形狀并且向內(nèi)會聚在入口開口 76與出口開口78之間。
[0042]在示例性實施例中，流動通道80具有沿流動通道82變化的截面區(qū)域116。流動通道80的截面區(qū)域116垂直于流動通道82，并且等于流動通道的周向?qū)挾?10乘以流動通道80的軸向高度88 (如圖3所示)。流動通道80包括位于第一區(qū)域，即入口開口 76處的入口截面區(qū)域118 ;第二區(qū)域，即位于出口開口 78處的出口截面區(qū)域120 ;以及第三區(qū)域，即位于入口開口 76與出口開口 78之間的最小截面區(qū)域122。在示例性實施例中，最小截面區(qū)域122小于入口截面區(qū)域118和出口截面區(qū)域120。在一個實施例中,最小截面區(qū)域122等于出口截面區(qū)域120，其中每個出口截面區(qū)域120和最小截面區(qū)域122小于入口截面區(qū)域118。
[0043]在示例性實施例中，超音速壓縮斜坡98連接到葉片46的壓力側(cè)106，并且限定流動通道80的喉部區(qū)域124。喉部區(qū)域124限定流動通道80的最小截面區(qū)域122。在替代實施例中，超音速壓縮斜坡98可以連接到葉片46的吸入側(cè)108、端壁60和/或圍帶組件90。在進一步替代實施例中，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40包括多個超音速壓縮斜坡98，這些斜坡各自連接到壓力側(cè)106、吸入側(cè)108、端壁60和/或圍帶組件90。在此類實施例中，每個超音速壓縮斜坡98可以限定喉部區(qū)域124?；蛘撸瑑蓚€或更多個超音速壓縮機斜坡可以限定超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的流動通道內(nèi)的喉部區(qū)域。
[0044]在示例性實施例中，喉部區(qū)域124限定小于入口截面區(qū)域118的最小截面區(qū)域122，以使流動通道80的面積比，即定義為入口截面區(qū)域118除以最小截面區(qū)域122的比例在約1.01與1.10之間。在一個實施例中，所述面積比在約1.07與1.08之間。
[0045]在示例性實施例中，超音速壓縮斜坡98包括壓縮表面126和發(fā)散表面128。壓縮表面126包括第一邊緣或前緣130以及第二邊緣或后緣132。前緣130相對于后緣132更接近入口開口 76。壓縮表面126延伸在前緣130與后緣132之間，并且以斜角134定向在徑向內(nèi)表面56與壓縮表面126之間。壓縮表面126向相鄰吸入側(cè)108會聚，以使壓縮區(qū)域136位于前緣130與后緣132之間。壓縮區(qū)域136包括流動通道80的截面區(qū)域138，所述截面區(qū)域沿流動通道82從前緣130向后緣132減小。壓縮表面126的后緣132限定喉部區(qū)域124。
[0046]發(fā)散表面128連接到壓縮表面126，并且從壓縮表面126的下游向出口開口 78延伸。發(fā)散表面128包括第一端140和第二端142，并且第二端相對于第一端140更接近出口開口 78。發(fā)散表面128的第一端140連接到壓縮表面126的后緣132。發(fā)散表面128延伸在第一端140與第二端142之間。發(fā)散表面128限定擴散區(qū)域146，所述擴散區(qū)域包括從壓縮表面126的第二端142向出口開口 78增大的發(fā)散截面區(qū)域148。擴散區(qū)域146從喉部區(qū)域124延伸到出口開口 78。在替代實施例中，超音速壓縮斜坡不包括發(fā)散表面128。在此替代實施例中，壓縮表面126的后緣132與葉片46的出口邊緣70鄰接，以使喉部區(qū)域124與出口開口 78鄰接。
[0047]在超音速壓縮機轉(zhuǎn)子40的運行過程中，流體102以相對于轉(zhuǎn)子盤48的超音速從圓柱形內(nèi)腔52流入入口開口 76中。從圓柱形內(nèi)腔52進入流動通道80的流體102與超音速壓縮斜坡98的前緣130接觸，以形成第一傾斜沖擊波152。超音速壓縮斜坡98的壓縮區(qū)域136配置用于使第一傾斜沖擊波152與從前緣130延伸到相鄰葉片46的流動通道82成傾斜角，并進入流動通道80內(nèi)。隨著第一傾斜沖擊波152與相鄰葉片46接觸，第二傾斜沖擊波154以相對于流動通道82的傾斜角從相鄰葉片46向超音速壓縮斜坡98的喉部區(qū)域124反射。在一個實施例中，壓縮表面126經(jīng)定向以使第二傾斜沖擊波154從相鄰葉片46處的第一傾斜沖擊波152向限定喉部區(qū)域124的后緣132延伸。超音速壓縮斜坡98配置用于使第一傾斜沖擊波152的第二傾斜沖擊波154各自形成于壓縮區(qū)域136內(nèi)。
[0048]隨著流體102流過壓縮區(qū)域136，流體102的速度隨流體102流過每個第一傾斜波152和第二傾斜沖擊波154而減小。此外，流體102的壓力增大，流體102的體積減小。在一個實施例中，超音速壓縮斜坡98配置用于調(diào)整流體102以使其在出口開口 78處的出口速度為相對于轉(zhuǎn)子盤48的超音速。在替代實施例中，超音速壓縮斜坡98配置用于使常規(guī)沖擊波156形成于喉部區(qū)域124的下游和流動通道80內(nèi)。常規(guī)沖擊波156是垂直于流動通道82的沖擊波，以在流體流過常規(guī)沖擊波156時將流體102的速度減小到相對于轉(zhuǎn)子盤48的亞音速。
[0049]圖6是可用于超音速壓縮機系統(tǒng)10(如圖1所示)中的替代超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的局部透視圖。出于簡明性的考慮，圖6示出X軸以指示第一徑向方向、y軸以指示與X軸垂直的第二徑向方向以及z軸以指示與X軸和y軸垂直的軸向方向。此外，出于簡明性的考慮，在圖6中，轉(zhuǎn)子支桿51、孔53和軸22 (全部如圖3所示)未示出。此外，在圖6以及這點上，圍帶組件90是指第一端壁160并且端壁60是指第二端壁162。除非另作說明，否則圖6中相同的部件用圖1到5中所用的相同參考數(shù)字標示。
[0050]在示例性實施例中，相對于轉(zhuǎn)子40的六片葉片46 (如圖2、3和4所示)，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158包括至少二十片葉片46。超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158包括使超音速壓縮機系統(tǒng)10具有本說明書中所述功能的任何數(shù)量的葉片46。葉片46連接到分別連接到第一端壁160和第二端壁162。第一端壁160包括由外邊緣94 (如圖3所示)周向限定的第一外邊界164以及由內(nèi)邊緣92 (如圖3所示)周向限定的第一內(nèi)邊界166。第二端壁162包括由外表面58 (如圖3所示)周向限定的第二外邊界168以及由內(nèi)表面56 (如圖3所示)周向限定的第二內(nèi)邊界170。超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158如方向箭頭104所示旋轉(zhuǎn)。
[0051]圖7是超音速壓縮機啟動支持系統(tǒng)171的側(cè)視圖。在示例性實施例中，系統(tǒng)171包括軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172和第一定位裝置174，所述第一定位裝置可用于超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158。出于簡明性的考慮，圖7示出指向頁面內(nèi)的X軸，即，圖6所示的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158以與y軸成約45度角的角度向觀察者旋轉(zhuǎn)。在示例性實施例中，第一定位裝置174是使軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172如本說明書中所述運作的離合器式機構(gòu)，包括，但不限于壓盤離合器、電磁離合器和液壓離合器。第一定位裝置174偏置以使軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172背離超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158偏移，并且克服此類偏置以使軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172向超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158偏移，背離和朝向轉(zhuǎn)子158的所述兩個運動在圖中均用軸向轉(zhuǎn)移箭頭176表示。
[0052]此外，在示例性實施例中，第一定位裝置174以可旋轉(zhuǎn)方式連接到驅(qū)動軸22。軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172操作性地連接到第一定位裝置174并且以旋轉(zhuǎn)方式連接到驅(qū)動軸22。
[0053]第一定位裝置174操作性地連接到超音速壓縮機啟動支持系統(tǒng)171內(nèi)的控制系統(tǒng)175?？刂葡到y(tǒng)175使用足夠的模擬和離散邏輯，包括算法進行編程，并且以促進包括第一定位裝置174的超音速壓縮機系統(tǒng)10 (如圖1所示)如本說明書中所述方式操作的方式實施。在示例性實施例中，控制系統(tǒng)175包括至少一個處理器，包括，但不限于駐留在個人計算機、遠程服務器、可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)機箱內(nèi)的處理器。
[0054]在運行過程中，驅(qū)動軸22如方向箭頭104所示旋轉(zhuǎn)，并且第一定位裝置174和流體流動控制裝置172與超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158同步旋轉(zhuǎn)。在與第一定位裝置174接合后，第一定位裝置174將流體流動控制裝置172向超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158軸向轉(zhuǎn)移。在與第一定位裝置174解除接合后，第一定位裝置174將流體流動控制裝置172向背離超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的方向轉(zhuǎn)移。
[0055]此外，在示例性實施例中，流體流動控制裝置172包括至少一個軸向可轉(zhuǎn)移構(gòu)件或者突起178。每個軸向可轉(zhuǎn)移突起178的大小、構(gòu)造和方向經(jīng)過設置，以可至少部分插入到流動通達80內(nèi)，具體來說，插入喉部區(qū)域124內(nèi)。此外，軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172直接連接到第二端壁162以限定多個開口(未圖示)，這些開口的大小、方向和構(gòu)造經(jīng)過設置，以在超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的運行過程中接納軸向可轉(zhuǎn)移突起178。流體流動控制裝置172和軸向可轉(zhuǎn)移突起178將在下文中進一步描述。
[0056]此外，在示例性實施例中，單個流體流動控制裝置172與第二端壁162鄰接?；蛘?，流體流動控制裝置172和相關的第一定位裝置174與第一端壁160連接。此外，或者，流體流動控制裝置172和相關的第一定位裝置174與第一端壁160和第二端壁162中的每一者鄰接。在替代實施例中，流體流動控制裝置172和相關的第一定位裝置174可以一致或獨立地運作。
[0057]圖8是可用于超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172和第二定位裝置180的側(cè)視圖。與圖7類似，圖8示出了指向頁面內(nèi)的X軸。第二定位裝置180是至少一個液壓活塞式機構(gòu)，其中在示例性實施例中，圖示了兩個第二定位裝置180。這兩個第二定位裝置180可以一致或獨立運作，其中一個第二定位裝置180可以用作冗余或備
田悲晉
/Tl 目.ο
[0058]在示例性實施例中，每個第二定位裝置180包括液壓流體源或者儲罐182。每個第二定位裝置180還包括通過至少一個液壓流體導管186與儲罐182流體連通的液壓缸184以及至少一個液壓流體流動控制閥188 (每個第二定位裝置180圖示為只有一個)。儲罐182以預定壓力填充有預定體積的液壓流體(未圖示)。每個第二定位裝置180進一步包括置于液壓缸184內(nèi)的液壓活塞190。此外，每個液壓活塞190通過活塞控制構(gòu)件或桿192操作性地連接到軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172。此外，在示例性實施例中，每個液壓流體流動控制閥188操作性地連接到控制系統(tǒng)175，所述控制系統(tǒng)可定位閥188以在儲罐182與液壓缸184之間輸送液壓流體。每個液壓缸184還包括偏置機構(gòu)196，例如彈簧，以偏置第二定位裝置180，從而將軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172向背離超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的方向偏移。流向液壓缸184的液壓流體克服所述偏置，以將軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172向超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158偏移。這兩種運動在附圖中均用軸向轉(zhuǎn)移箭頭176表示。
[0059]此外，在示例性實施例中，每個第二定位裝置180操作性地連接到軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172。軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172以旋轉(zhuǎn)方式連接到驅(qū)動軸22。因此，每個第二定位裝置180配置用于隨流體流動控制裝置172旋轉(zhuǎn)。
[0060]在運行過程中，驅(qū)動軸22如方向箭頭104旋轉(zhuǎn)并且第二定位裝置180與超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158和軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172同步旋轉(zhuǎn)。在致動第二定位裝置180之后，液壓流體通過通道186從儲罐182輸送到液壓缸184，并且以預定流動速率和壓力至少部分打開液壓流體流動控制閥188。此類流體流在附圖中用液壓流動箭頭198表示。隨著頂向液壓活塞190的壓力增大，其上將產(chǎn)生力并且克服偏執(zhí)機構(gòu)196產(chǎn)生的偏置，液壓活塞190和位置控制桿192將流體流動控制裝置172向超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158軸向轉(zhuǎn)移。在停用第二定位裝置180之后，液壓流體流動控制閥188至少部分閉合以減小液壓活塞190上的力，使偏執(zhí)機構(gòu)196在液壓活塞190上產(chǎn)生足夠的力，從而將液壓流體輸送回儲罐182(此類流體流也用液壓流體箭頭198表示)并且將流體流動控制裝置172向背離超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的方向轉(zhuǎn)移。
[0061]此外，在示例性實施例中，單個流體流動控制裝置172與第二端壁162鄰接。或者，流體流動控制裝置172和相關的第二定位裝置174與第一端壁160連接。此外，或者，流體流動控制裝置172和相關的第二定位裝置174與第一端壁160和第二端壁162中的每一者鄰接。在替代實施例中，流體流動控制裝置172和相關的第二定位裝置180可以一致或獨立地運作。
[0062]圖9是軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172的一部分和超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的一部分的截面透視圖。出于簡明性的考慮，圖9中僅示出軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置172的一部分。在示例性實施例中，軸向可轉(zhuǎn)移構(gòu)件或突起178被圖示為至少部分延伸穿過第二端壁162并且至少部分插入兩片相鄰葉片46的流動通道80中。具體來說，突起178被圖示為至少部分穿過貫穿件97延伸到喉部區(qū)域124中。突起178的大小和形狀大體經(jīng)過設置，以促進在通道80的喉部區(qū)域124中至少部分地進一步限制或阻塞流體流動，同時緩解與葉片46的任何部分的接觸，包括壓縮斜坡98、第二端壁162的第二內(nèi)邊界170和端壁162的第二外邊界168。突起178由使軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172如本說明書中所述運作的任何材料制成。
[0063]圖10是沿圖9中的線10 - 10截取的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172的一部分和超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的一部分的截面圖。具體來說，圖10示出了軸向可轉(zhuǎn)移突起178，所述軸向可轉(zhuǎn)移突起完全縮進到第二端壁162的貫穿件97內(nèi)并且從流動通道80的喉部區(qū)域124完全抽出。出于簡明性的考慮，圖10示出了指向頁面內(nèi)的X軸并且未圖示壓縮斜坡98。
[0064]圖11是沿圖9中的線11-11截取的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172的一部分和超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的一部分的截面圖。具體來說，圖11示出了軸向可轉(zhuǎn)移突起178，所述軸向可轉(zhuǎn)移突起至少部分延伸穿過第二端壁162的貫穿件97內(nèi)并且至少部分插入流動通道80的喉部區(qū)域124中。出于簡明性的考慮，圖11示出了進入頁面內(nèi)的X軸并且未圖不壓縮斜坡98。
[0065]圖12是沿圖10中的線12-12截取的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172的一部分和超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的一部分的截面圖。具體來說，圖12示出了軸向可轉(zhuǎn)移突起178，所述軸向可轉(zhuǎn)移突起完全縮進穿過第二端壁162的貫穿件97并且從流動通道80的喉部區(qū)域124完全抽出。出于簡明性的考慮，圖12示出了指向頁面內(nèi)的y軸并且未圖示壓縮斜坡98。
[0066]圖13是沿圖11中的線13-13截取的軸向可轉(zhuǎn)移流體流動控制裝置172的一部分和超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的一部分的截面圖。具體來說，圖13示出了軸向可轉(zhuǎn)移突起178，所述軸向可轉(zhuǎn)移突起經(jīng)由第二端壁162的貫穿件97部分插入流動通道80的喉部區(qū)域124中。出于簡明性的考慮，圖13示出了指向頁面內(nèi)的y軸并且未圖示壓縮斜坡98。
[0067]圖10到13示出了大體呈平面的葉片46和大體呈平行/矩形的軸向可轉(zhuǎn)移突起178,以便圖示和描述。葉片46和軸向可轉(zhuǎn)移突起178具有使超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158如本說明書中所述運作的任何大小、形狀、構(gòu)造和方向。此外，貫穿件97也將具有使超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158如本說明書中所述運作的任何大小、形狀、構(gòu)造和方向。此外，還使用使超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158可如本說明書中所述運作的任何密封布置，以便緩解從此類貫穿件的流體損失。
[0068]通常情況下，在超音速壓縮機的啟動操作過程中，使用第一預定喉部開口來促使流體在超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的低旋轉(zhuǎn)速度下具有低初始流體流動速度。隨著超音速壓縮機加速旋轉(zhuǎn)，流體的入口馬赫數(shù)隨著轉(zhuǎn)子速度的逐漸加速而逐漸增大。此外，隨著流體流的入口馬赫數(shù)增大，促進傾斜和常規(guī)沖擊波的適當形成和維持的預定喉部區(qū)域?qū)p小。因此，低超音速速度所需的理想喉部面積大于高超音速速度所需的理想喉部面積。
[0069]一起參見圖10到圖13，在超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158的啟動操作過程中，超音速壓縮機啟動支持系統(tǒng)171的軸向可轉(zhuǎn)移突起178完全從喉部區(qū)域124縮進，如圖10和12所示，并且喉部區(qū)域124完全打開并且具有第一預定喉部面積。隨著超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158加速旋轉(zhuǎn)，軸向可轉(zhuǎn)移突起178部分插入喉部區(qū)域124中，如圖11和13所示，并且喉部區(qū)域124的面積相對于第一喉部面積減小，從而提供可變的喉部面積。軸向可轉(zhuǎn)移突起178可以基于多個變量而由控制系統(tǒng)175插入和抽出(如圖7和8所示)，所述變量包括但不限于轉(zhuǎn)子速度、質(zhì)量流體流動速度、流體排出壓力和時間參數(shù)。
[0070]在示例性實施例中，軸向可轉(zhuǎn)移突起178具有足夠的徑向長度，以促進預定氣流特征遍布流動通道80內(nèi)?；蛘?，軸向可轉(zhuǎn)移突起178具有使超音速壓縮機轉(zhuǎn)子158可本說明書中所述運作的任何長度。
[0071]在示例性實施例中，減小具有本說明書中所述可變喉部幾何構(gòu)造的喉部面積可有助于通過調(diào)整喉部面積值而調(diào)整喉部面積與入口面積的比例。因此，對于超音速流體流的指定馬赫數(shù)而言，預定效率和預定壓力損失的預定比例可以通過相應地調(diào)整喉部面積來實現(xiàn)。
[0072]上述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子提供了一種成本有效且可靠的方法來提高超音速壓縮機系統(tǒng)在啟動操作過程中的性能效率。此外，超音速壓縮機轉(zhuǎn)子有助于通過減少穿過常規(guī)沖擊波的壓力損失來提高超音速壓縮機系統(tǒng)的運行效率。具體來說，超音速壓縮轉(zhuǎn)子包括可變喉部幾何結(jié)構(gòu)，有助于在流體流動通道內(nèi)的適當位置形成和維持常規(guī)沖擊波。此外，具體來說，上述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括流體控制裝置，所述流體控制裝置調(diào)制為在啟動操作過程中改變喉部區(qū)域的大小并且在其他時候根據(jù)需要調(diào)整喉部區(qū)域的大小。
[0073]上文還詳細描述了用于啟動超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的示例性系統(tǒng)和方法的實施例。所述系統(tǒng)和方法并不限于本說明書中所述的特定實施例，相反，本說明書中所述系統(tǒng)的部件和/或方法的步驟可以獨立于其他部件和/或步驟使用。例如，所述系統(tǒng)和方法還可以與其他旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機系統(tǒng)和方法結(jié)合使用，并不限于僅使用本說明書中所述的超音速壓縮機系統(tǒng)進行實踐。但是，示例性實施例可以結(jié)合許多其他旋轉(zhuǎn)式系統(tǒng)應用來實施和使用。
[0074]盡管本發(fā)明多個實施例的特定特征可以在一些附圖中示出而在其他附圖中未示出，但這僅用于簡要地說明。此外，上述描述中對“一個實施例”的參考并不旨在解釋為排除存在同樣包含所述特征的額外實施例。根據(jù)本發(fā)明的原則，附圖中的任何特征可以接合其他任何附圖中的任何特征來參考和/或提出權(quán)利要求。
[0075]本說明書使用了各種實例來披露本發(fā)明，包括最佳模式，同時也讓所屬領域的任何技術人員可實踐本發(fā)明，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實施所涵蓋的任何方法。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定，并可包含所屬領域的技術人員想出的其他實例。如果其他此類實例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類實例包含的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實質(zhì)差別，則此類實例也應在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超音速壓縮機，包括: 至少一個流體入口； 至少一個流體出口； 延伸在所述流體入口與所述流體出口之間的流體導管； 置于所述流體導管內(nèi)的至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括: 第一端壁； 連接到所述第一端壁的多片葉片，所述多片葉片中的每對葉片限定延伸穿過其中的流體流動通道，所述流體流動通道限定流動通道入口開口和流動通道出口開口，所述流體流動通道包括喉部部分；以及 第二端壁；以及 與所述轉(zhuǎn)子鄰接的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置，所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置配置用于至少部分阻塞所述喉部部分，所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置包括: 可插入所述喉部部分的至少一部分內(nèi)的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速壓縮機，其中所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置可從所述超音速壓縮機的第一運行模式期間的第一位置移動到所述超音速壓縮機的第二運行模式期間的第二位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超音速壓縮機，其中所述第一位置包括在所述超音速壓縮機的啟動操作模式期間，所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置可相對于所述流體流動通道完全縮進的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超音速壓縮機，其中所述第二位置包括在所述超音速壓縮機的啟動后操作模式期間，所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置可相對于所述流體流動通道部分縮進的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速壓縮機，其中所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置進一步包括連接到所述軸向可轉(zhuǎn)移突起的軸向定位裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速壓縮機，其中所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起包括以下項中的至少一項: 可延伸穿過所述第一端 壁的第一突起；以及 可延伸穿過所述第二端壁的第二突起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音速壓縮機，包括至少兩個反向旋轉(zhuǎn)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。
8.一種超音速壓縮機的啟動支持系統(tǒng)，所述超音速壓縮機包括至少一個流體入口、至少一個流體出口、延伸在兩者之間的流體導管、置于所述流體導管內(nèi)的至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子以及流動通道入口開口和流動通道出口開口和兩者之間的喉部部分，所述啟動支持系統(tǒng)包括: 與所述轉(zhuǎn)子鄰接的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置，所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置配置用于至少部分阻塞流過所述喉部部分的流體流，所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置包括: 可插入所述喉部部分的至少一部分內(nèi)的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的啟動支持系統(tǒng)，其中所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置可從所述超音速壓縮機的第一運行模式期間的第一位置移動到所述超音速壓縮機的第二運行模式期間的第二位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的啟動支持系統(tǒng)，其中所述超音速壓縮機的第一運行模式期間的所述第一位置包括在所述超音速壓縮機的啟動操作模式期間，所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置的完全縮進位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的啟動支持系統(tǒng)，其中所述第二位置包括在所述超音速壓縮機的啟動后操作模式期間，所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置的部分縮進位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的啟動支持系統(tǒng)，其中所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置進一步包括連接到所述軸向可轉(zhuǎn)移突起的軸向定位裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的啟動支持系統(tǒng)，其中所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起包括以下項中的至少一項: 可延伸穿過第一端壁的第一突起；以及 可延伸穿過第二端壁的第二突起。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的啟動支持系統(tǒng)，其中所述超音速壓縮機系統(tǒng)包括至少兩個反向旋轉(zhuǎn)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子。
15.—種用于啟動超音速壓縮機的方法,所述方法包括: 提供超音速壓縮機，所述超音速壓縮機包括: 與至少一個流體源流體連通的流體入口； 流體出口 ； 至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子，所述超音速壓縮機轉(zhuǎn)子包括: 第一端壁； 連接到所述第一端壁的多片葉片，所述多片葉片中的每對葉片限定延伸穿過其中的流體流動通道，所述流體流動通道限定流動通道入口開口和流動通道出口開口，所述流體流動通道包括喉部部分； 第二端壁；以及 與所述至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子鄰接的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置，所述軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置配置用于至少部分阻塞所述喉部部分，所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置包括: 可插入所述喉部部分的至少一部分內(nèi)的至少一個軸向可轉(zhuǎn)移突起；以及 在所述超音速壓縮機的啟動操作模式期間，將所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置軸向移動到大體打開所述喉部部分的第一位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中將所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置軸向移動到第一位置包括以下項中的至少一項: 將延伸穿過所述第一端壁的第一突起從位于所述多片葉片中的一對葉片之間的所述流體流動通道內(nèi)抽出以打開所述喉部部分；以及 將延伸穿過所述第二端壁的第二突起從位于所述多片葉片中的一對葉片之間的所述流體流動通道內(nèi)抽出以打開所述喉部部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中提供包括至少一個超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的超音速壓縮機包括提供包括兩個反向旋轉(zhuǎn)的超音速壓縮機轉(zhuǎn)子的超音速壓縮機。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括在所述超音速壓縮機的啟動后操作模式期間，將所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置軸向移動到至少部分阻塞所述喉部部分的第二位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中將所述至少一個軸向可轉(zhuǎn)移流體控制裝置軸向移動到第二位置包括以下項中的至少一項: 將穿過所述第一端壁的第一突起插入位于所述多片葉片中的一對葉片之間的所述流體流動通道內(nèi)以至少部分阻塞所述喉部部分；以及 將穿過所述第二端壁的第二突起插入位于所述多片葉片中的一對葉片之間的所述流體流動通道內(nèi)以至少部分阻塞所述喉部部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括將氣體混合物和氣體液體混合物中的至少一個從所述流體源輸送到所述喉部部分。
【文檔編號】F04D21/00GK103620226SQ201280025976
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月27日
【發(fā)明者】D.C.霍菲爾, D.戈塔普 申請人:通用電氣公司