[发明专利]轻质量型无叶片式压缩机安全壳设计

说明书

背景技术

本发明涉及用于容纳破裂的叶轮或叶轮碎片的系统，尤其是，包括无叶扩压器的安全壳系统。

无叶片式压缩机安全壳设计通常比带有扩压器叶片的相同设计要重。原因是由于最坏的三轮毂破裂(tri-hub burst)的碎片未从三轮毂片段(tri-hub pieces)非常多地减少，如果原始叶轮不设计为带有保险件的易碎轮以便所有叶片通过扩压器叶片及相关的紧固件从与轴保持在一起的轮毂脱落。如果壁尺寸不是设计为用于由大碎片刺穿，较大的碎片达到最后的安全壳壁可以具有足够的动能径向或切向地冲出。

如图1A和1B描述的现有技术的压缩机30，可包括与转轴32接触的一个或多个叶轮31。壳体结构35，其可包括由壳体紧固件36紧固在一起的一个或多个部件，壳体结构35可封装叶轮31。扩压器叶片34被示出为使用穿过扩压器叶片的紧固件36连接壳体结构35和盖板37。壳体结构35可包括径向外壁33或蜗壳法兰，如图1B和2所示。在一些情形中，由于例如腐蚀、缺陷或疲劳，叶轮31在运行中可能从轴32断裂和破裂。在叶轮断裂的情形中，叶轮31可能断裂为两块、三块或更多的大的碎片，由于离心力，它们从轴32通过扩压器叶片34和紧固件36并朝着径向外壁33或蜗壳法兰径向向外地甩出。叶轮31的碎片能够穿透径向外壁33的薄壁部分。如图3所述，破裂的叶轮碎片能够形成穿过径向外壁33的孔38。孔38可以使得叶轮碎片从壳体35脱离。为了最小化或防止飞出物的损毁，现有技术中已经描述了用于容纳破裂的叶轮碎片的系统。

如图4所示的另一现有技术的压缩机40，包括多个紧固件或通道障碍物41，它们以压缩机40的一个半径，从叶轮42径向地向外布置。

美国专利号6695574公开了一种能量吸收器和偏转装置，其用于偏转来自燃气涡轮发动机核心的发动机残骸碎片。偏转装置包括径向间隔开并适于覆盖发动机的任何转动部件的偏转板。公开的装置可用来容纳风扇叶片碎片、转子碎片、断裂轴碎片、压缩机碎片、涡轮叶片碎片或涡轮转子碎片。不幸地是，该偏转板增加了发动机的重量并增加了发动机的包络空间。

另一种碎片安全壳方法包括增加盖板材料强度和/或增加壳体壁的厚度。不幸地是，这两种方法也增加了系统的重量。

对于某些压缩机，包含叶片式扩压器可以提供足够的碎片容纳。不幸地是，叶片式扩压器可能并不适于所有压缩机设计。

可以看到，有必要改进无叶片式扩压器压缩机安全壳系统。此外，需要安全壳系统不有害地影响发动机/机器的重量和包络空间。

发明内容

本发明的一方面，用于叶轮的系统包括环绕叶轮的壳体；由壳体限定的扩压器通道；以及第一和第二组紧固件或具有阻碍部分的通道障碍物，阻碍部分穿过扩压器通道延伸，其中，第一组紧固件或通道障碍物以第一半径圆周地布置；第二组紧固件或通道障碍物以第二半径圆周地布置；并且，第一半径小于第二半径。

本发明的另一方面，用于带有无叶扩压器的压缩机的安全壳系统包括第一和第二组紧固件或具有阻碍部分的通道障碍物，阻碍部分穿过扩压器通道延伸，其中，第一组紧固件或通道障碍物以第一半径圆周地布置；第二组紧固件或通道障碍物以第二半径圆周地布置；并且，第一半径小于第二半径。

本发明的再一方面，容纳破裂叶轮碎片的方法包括利用第一和第二组紧固件或具有阻碍部分的通道障碍物阻碍破裂叶轮碎片的路径，第一组紧固件或通道障碍物以第一半径圆周地布置；第二组紧固件或通道障碍物以第二半径圆周地布置；并且，第一半径小于第二半径；至少吸收破裂叶轮碎片的部分能量。

本发明的这些和其它特征、方面和优点将参照随后的附图、说明和权利要求更好的理解。

附图说明

图1A为带有无叶扩压器的现有技术压缩机的剖面图；

图1B为带有扩压器叶片的现有技术压缩机的剖面图；

图2是图1A现有技术压缩机的透视图；

图3是穿过现有技术压缩机涡室外壳的孔的透视图；

图4是无叶扩压器现有技术压缩机的剖面图；

图5是根据本发明实施例的带有安全壳系统的无叶扩压器压缩机剖面图；

图6A和6B显示图4和图5的两个无叶扩压器压缩机安全壳系统并排的对比；和

图7是根据本发明实施例描述方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述是目前最好的实施本发明典型实施的设想模式。由于本发明的范围由所附的权利要求书最佳的限定，本说明不以限制的观念被理解，而是仅仅用于说明本发明的一般原理的目的。