[发明专利]具有非恒定返回通道叶片螺距的返回通道和包括所述返回通道的离心涡轮机

说明书

本发明公开了一种用于离心涡轮机(1)的返回通道(15)。该返回通道包括围绕返回通道轴(A‑A)布置的多个返回通道叶片(15.1)。每个返回通道叶片(15.1)包括：在距返回通道轴(A‑A)的第一距离处的前缘(15.3)、在距返回通道轴的第二距离处的后缘(15.5)，第二距离小于第一距离。在每对相邻布置的返回通道叶片(15.1)之间限定相应的流动通路。返回通道叶片(15.1)围绕返回通道轴(A‑A)以非恒定螺距布置。

说明书

技术领域

本公开涉及径向涡轮机。更具体地，本公开的实施方案涉及离心涡轮机，诸如离心压缩机和/或离心泵，包括一个或多个新颖的叶片式(bladed/vaned)返回通道。

背景技术

离心压缩机用于多种应用中以增强气体的压力。离心压缩机包括固定部件诸如壳体，和被布置成在壳体中旋转的一个或多个叶轮。递送到叶轮的机械能通过旋转的叶轮以动能的形式传递到气体。由叶轮加速的气体流通过周向围绕每个叶轮的漫射器，其收集气体流并降低其速度，从而将动能转换为气体压力。如果压缩机包括多个叶轮，则返回通道布置在上游叶轮的漫射器与下游叶轮的入口之间，以将气体从上游叶轮向下游叶轮输送。

为了更好地引导气体流通过漫射器和返回通道并改进压力恢复，已经开发了叶片式漫射器和叶片式返回通道。在改进压缩机效率的同时，叶片式(bladed/vaned)返回通道产生压力脉冲，所述压力脉冲激发布置在返回通道下游的叶轮的叶片的振动。叶轮振动可能由于高周疲劳(HCF)引起叶轮故障。当由布置在其下游的叶轮中的叶片式返回通道激发的振动的频率接近叶轮的临界频率或与其一致，使得可生成谐振现象时，这一问题尤为突出。目前，为了限制这个问题，选择返回通道叶片的数量，使得由下游叶轮上的返回通道诱导的振动的频率不与叶轮的谐振频率一致。

在本领域中将欢迎一种改进的返回通道设计，旨在更有效地减小压缩机叶轮中的振动。

发明内容

根据一个方面，本文公开了一种用于离心涡轮机(具体地是离心压缩机)的新颖的叶片式(bladed/vaned)返回通道。所述返回通道包括围绕返回通道轴布置的多个返回通道叶片。每个返回通道叶片包括前缘和后缘。在每对相邻布置的，即连续返回通道叶片之间限定相应的流动通路。返回通道叶片围绕返回通道轴以非恒定螺距布置。

根据另一方面，本文公开了一种离心涡轮机，具体地是离心压缩机，其包括固定部件，诸如壳体，和至少两个叶轮，所述至少两个叶轮被布置成在固定部件(即，在壳体中)旋转。漫射器布置在每个叶轮的下游。此外，如上所述的新颖的叶片式返回通道布置在第一叶轮和第二叶轮之间。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将容易地获得对本发明所公开的实施方案及其许多伴随的优点的更全面的理解，这同样变得更好理解，其中：

图1示出了压缩机的一部分的示意性截面图；

图2示出了在一个实施方案中根据与旋转轴正交的平面的返回通道的示意性截面图；

图3示出了返回通道的一部分的等距视图；

图4示出了在另一实施方案中根据与旋转轴正交的平面的返回通道的示意性截面图；并且

图5和图6示出了显示对根据背景技术的实施方案和图2和图4的实施方案中的叶轮振动的谐波量分析的比较图。

具体实施方式

为了减小离心涡轮机(具体地是离心压缩机)中的叶轮叶片的振动，涡轮机的一个、一些或全部返回通道的叶片(blade/vane)根据非恒定螺距布置，即限定返回通道流动通路的至少一对返回通道叶片之间的间距不同于限定另一返回通道流动通路的至少另一对返回通道叶片之间的间距。在减小叶轮叶片振动的振幅方面，非恒定螺距具有有益的影响，如下文将详细描述。