專(zhuān)利名稱(chēng)：用于葉輪軸裝配的復(fù)合材料環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及壓縮機(jī)，并且更具體而言，涉及利用復(fù)合材料環(huán)將一個(gè)或多個(gè)葉輪(impeller)附連到壓縮機(jī)軸。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)是一種通過(guò)使用機(jī)械能而使例如氣體粒子的可壓縮流體粒子加速的機(jī)器。壓縮機(jī)用于許多不同的應(yīng)用中，包括作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的最初級(jí)來(lái)操作。而燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)本身用于大量工業(yè)過(guò)程中，包括發(fā)電、天然氣液化和其它過(guò)程。在用于這些過(guò)程和過(guò)程設(shè)備中的各種類(lèi)型的壓縮機(jī)中存在所謂的離心壓縮機(jī)，其中，機(jī)械能例如通過(guò)使氣體所經(jīng) 過(guò)的離心葉輪旋轉(zhuǎn)而以離心加速的方式作用于到壓縮機(jī)的氣體輸入。離心壓縮機(jī)可裝配有單個(gè)葉輪，即單級(jí)構(gòu)型，或裝配有串聯(lián)的多個(gè)葉輪，在此情況下，壓縮機(jī)經(jīng)常被稱(chēng)為多級(jí)壓縮機(jī)。離心壓縮機(jī)的每一級(jí)通常包括用于待壓縮氣體的入口管道、能賦予輸入氣體動(dòng)能的葉輪、以及將離開(kāi)級(jí)的氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能的擴(kuò)散器。對(duì)離心壓縮機(jī)的不斷增加的性能和輸出要求已經(jīng)導(dǎo)致增加的葉輪軸的軸向旋轉(zhuǎn)速度。過(guò)去首先將葉輪加熱以使其附連直徑膨脹，然后安裝到軸上，并且允許在軸上收縮和冷卻以提供到軸的緊配合，即熱收縮，更大的角速度已經(jīng)暴露出離心壓縮機(jī)的現(xiàn)有設(shè)計(jì)和組裝方法在將一個(gè)或多個(gè)葉輪附連到軸方面的不足。例如，目前角速度達(dá)到這樣的程度，即，使得葉輪半徑相對(duì)于葉輪所安裝到的軸向軸的半徑的差值提供足以生成失效狀態(tài)的離心力差。就這一點(diǎn)而言，葉輪變形可發(fā)生到使葉輪在軸上滑動(dòng)的程度，從而導(dǎo)致性能突降，或在最壞的情形場(chǎng)景中，導(dǎo)致離心壓縮機(jī)的災(zāi)難性失效。隨后的市場(chǎng)壓力促進(jìn)了解決該不足的努力。作為響應(yīng)，技術(shù)發(fā)展到在葉輪附連到軸之后將定位環(huán)施加到每個(gè)葉輪的后部。在短期內(nèi)，該技術(shù)被證明是有效的，但不斷增加的離心壓縮機(jī)性能和輸出要求再一次暴露出該技術(shù)的缺點(diǎn)。更大的角速度允許葉輪在葉輪的前部處變形，同時(shí)葉輪的后部仍然保持被定位環(huán)約束。變形的不均勻分布導(dǎo)致沿軸的軸向足夠的力被施加到定位環(huán)以使定位環(huán)從葉輪脫離，從而對(duì)不具有定位環(huán)的離心壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)允許上述類(lèi)似失效。因此，市場(chǎng)壓力再一次需要用于將一個(gè)或多個(gè)葉輪附連到離心壓縮機(jī)中的軸的方法和系統(tǒng)，這種附連以使葉輪在離心壓縮機(jī)的整個(gè)角速度操作窗口內(nèi)能夠保持附連到軸的方式進(jìn)行
發(fā)明內(nèi)容

示例性實(shí)施例涉及用于將葉輪附連到軸并將復(fù)合材料環(huán)附連到葉輪的前唇部和后唇部?jī)烧咭苑乐谷~輪在軸向旋轉(zhuǎn)負(fù)荷下變形的系統(tǒng)和方法。附連到葉輪的前唇部和后唇部?jī)烧叩膹?fù)合材料環(huán)由具有比構(gòu)成葉輪的材料更大的比剛度和更大的比強(qiáng)度的材料構(gòu)成。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，這種優(yōu)點(diǎn)不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制，除了在一個(gè)或多個(gè)所附權(quán)利要求中明確闡述的程度以外。
根據(jù)示例性實(shí)施例，將預(yù)定數(shù)量的葉輪熱收縮到軸，其中在每對(duì)葉輪之間放置有葉輪隔離件。在將所有要求的葉輪附連到軸之后，將復(fù)合材料環(huán)附連到每個(gè)葉輪的前唇部和后唇部?jī)烧?。在一個(gè)非限制性示例中，將復(fù)合材料環(huán)通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞(filament winding)附連到葉輪。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種用于將一個(gè)或多個(gè)葉輪附連到軸并且附連復(fù)合材料環(huán)以將葉輪限制在軸上的方法包括如下步驟將葉輪熱收縮到軸；將葉輪隔離件鄰近第一葉輪熱收縮到軸；將后續(xù)的葉輪鄰近葉輪隔離件熱收縮到軸；繼續(xù)直到將所有的葉輪附連到軸；以及按照將葉輪附連到軸的順序?qū)?fù)合材料環(huán)附連到葉輪，其中首先將復(fù)合材料環(huán)附連到每個(gè)葉輪的后唇部，然后附連到前唇部。


附圖示出了示例性實(shí)施例，其中
圖I不出尚心壓縮機(jī)；
圖2是利用單個(gè)定位環(huán)附連到軸的葉輪的二分之一剖面；
圖3示出附連到軸的單個(gè)葉輪，其中復(fù)合材料環(huán)附連到葉輪的后唇部和前唇部；
圖4示出附連到軸的葉輪的二分之一剖面，其中復(fù)合材料環(huán)附連到葉輪的后唇部和前唇部；
圖5示出附連到軸的多個(gè)葉輪的二分之一剖面，其中復(fù)合材料環(huán)附連到每個(gè)葉輪的后唇部和前唇部，并且葉輪隔離件附連在兩個(gè)葉輪之間且鄰近兩個(gè)葉輪處；
圖6示出將單個(gè)葉輪附連到軸并將一個(gè)復(fù)合材料環(huán)附連到葉輪的后唇部且將另一個(gè)復(fù)合材料環(huán)附連到葉輪的前唇部的方法；
圖7示出將多個(gè)葉輪附連到軸上并將一個(gè)復(fù)合材料環(huán)附連到每個(gè)葉輪的后唇部且將另一個(gè)復(fù)合材料環(huán)附連到每個(gè)葉輪的前唇部的方法；
圖8至圖10示出根據(jù)示例性實(shí)施例將葉輪安裝到旋轉(zhuǎn)軸的各個(gè)階段；以及 圖11示出具有金屬襯套的復(fù)合材料環(huán)。
具體實(shí)施例方式示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述參考了附圖。不同圖中的相同附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同或類(lèi)似的元件。另外，下列詳細(xì)描述不限制本發(fā)明。而是，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。為了提供關(guān)于根據(jù)這些示例性實(shí)施例的葉輪附連系統(tǒng)的用于隨后討論的背景，圖I示意性地示出了在其中可采用這種葉輪附連的多級(jí)離心壓縮機(jī)10。其中，壓縮機(jī)10包括在其內(nèi)安裝有旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)軸14的箱或殼體(定子)12，壓縮機(jī)軸14設(shè)有多個(gè)葉輪16。轉(zhuǎn)子組件18包括軸14和葉輪16，并且通過(guò)設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件18的任一側(cè)上的支承件20徑向且軸向地支承。多級(jí)離心壓縮機(jī)操作以從管道入口 22取得輸入的過(guò)程氣體，并且最終通過(guò)由使氣體粒子加速的轉(zhuǎn)子組件18的操作來(lái)增加過(guò)程氣體的壓力，且隨后將過(guò)程氣體以高于其輸入壓力的輸出壓力輸送通過(guò)出口管道24。過(guò)程氣體可例如是二氧化碳、硫化氫、丁烷、甲烷、乙烷、丙烷、液化天然氣中的任一種或它們的組合。在葉輪16和支承件20之間，提供密封系統(tǒng)26以防止過(guò)程氣體流到支承件20。殼體12被構(gòu)造成以致覆蓋支承件20和密封系統(tǒng)26兩者，以防止氣體從離心壓縮機(jī)10逸出。在圖I中還可看到平衡鼓27、平衡鼓的迷宮密封28和平衡管路29，平衡鼓27補(bǔ)償由葉輪16生成的軸向推力，平衡管路29將平衡鼓27外側(cè)上的壓力保持在與過(guò)程氣體經(jīng)由管道22進(jìn)入的壓力相同的水平。常規(guī)地，如以上所提及地，通過(guò)使葉輪16熱收縮到軸14而將葉輪16單獨(dú)地附連到軸14。然而在圖2中示出另一種途徑，圖2示意性地示出附連到軸102的單個(gè)葉輪104的二分之一剖面100，其中剖面沿軸102的軸向截取。單個(gè)定位環(huán)106安裝在葉輪的后部唇部上。如此前所討論地，在剖面100中所描述的系統(tǒng)在高角速度下操作中可能失效。例如，角速度增加，達(dá)到葉輪108的前唇部與軸102分離的點(diǎn)，該分離是由于由葉輪相對(duì)于軸的更大的半徑所導(dǎo)致的施加在葉輪上的更大的離心力。相比之下，葉輪的后唇部被定位環(huán)106約束且因此不能與軸102分離。這種不均勻分離的結(jié)果是沿從前唇部108到在葉輪的后部上的定位環(huán)106的方向沿著軸102的軸線(xiàn)的合力，從而使定位環(huán)106從葉輪的后唇部脫離并且潛在地造成葉輪/軸組件的失效。
根據(jù)如圖3所示的示例性實(shí)施例200，葉輪104附連到軸102。葉輪可由包括但不限于金屬、聚合物或復(fù)合材料的材料制造。葉輪104最初可通過(guò)諸如熱收縮工藝的標(biāo)準(zhǔn)制造技術(shù)來(lái)附連到軸102，熱收縮工藝允許將葉輪壓到軸上的期望位置。此外，復(fù)合材料環(huán)202附連到葉輪的后部唇部。復(fù)合材料環(huán)202可由例如(但不限于)玻璃纖維材料或碳纖維材料組成。然而，復(fù)合材料環(huán)202優(yōu)選地由相對(duì)于用于制造葉輪104的材料具有更大比強(qiáng)度和更大比剛度的材料形成。以類(lèi)似的方式，復(fù)合材料環(huán)204附連到葉輪的前唇部，該復(fù)合材料環(huán)204也由比用來(lái)制成葉輪104的材料，例如鋼，具有更大比強(qiáng)度和更大比剛度的材料形成。以下提供了可用來(lái)制造環(huán)202和204的各種其它材料的示例。在非限制性示例中，可將鋼葉輪104加熱并壓到軸102上。然后，可將玻璃纖維復(fù)合材料附連到葉輪104的后部唇部，從而形成復(fù)合材料環(huán)202。在非限制性示例中，復(fù)合材料環(huán)202的形成可通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞操作實(shí)現(xiàn)。以類(lèi)似的方式，可形成另一復(fù)合材料環(huán)204并將其附連到葉輪104的前唇部。在圖4中示出的是在相對(duì)于圖2的葉輪系統(tǒng)100的對(duì)比二分之一剖面圖中的葉輪系統(tǒng)300。葉輪系統(tǒng)300包括通過(guò)此前所描述的方法附連到軸102的葉輪104。而且，復(fù)合材料環(huán)202設(shè)置在葉輪的后唇部上，并且復(fù)合材料環(huán)204設(shè)置在葉輪的前唇部上。本系統(tǒng)300操作以經(jīng)由環(huán)202和204將葉輪104在葉輪104沿著葉輪104的軸向方向的相對(duì)端上的位置處約束到軸102。系統(tǒng)300防止葉輪104沿垂直于軸的軸向方向的方向變形，該變形原本可由高角速度所產(chǎn)生的離心力造成?，F(xiàn)在看圖5，其以二分之一剖面示出了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的多葉輪系統(tǒng)400。葉輪402附連到軸102，并且復(fù)合材料環(huán)404和復(fù)合材料環(huán)406分別附連到葉輪402的后唇部和前唇部。葉輪隔離件408鄰近葉輪402附連到軸102以在葉輪402和隨后附連的葉輪之間保持固定且已知的距離。葉輪410鄰近葉輪隔離件408附連到軸102，并且復(fù)合材料環(huán)412和復(fù)合材料環(huán)414分別附連到葉輪410的后唇部和前唇部。應(yīng)該指出的是，盡管在系統(tǒng)400中示出了兩個(gè)葉輪402、410，但附連到軸且被葉輪隔離件408分離的葉輪402、410的數(shù)量不受限制，并且可提供兩個(gè)以上的葉輪。
參見(jiàn)圖6，示出了將單個(gè)葉輪附連到軸的方法500。在步驟502處開(kāi)始，將葉輪104附連到軸102。在非限制性示例中，將具有相對(duì)于軸直徑的合適的直徑的中心孔的葉輪加熱并壓到軸上。接下來(lái)，在步驟504處，將復(fù)合材料環(huán)202附連到葉輪104的后唇部。在非限制性示例中，使用纏繞樹(shù)脂作為到葉輪104的粘結(jié)劑，通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞將復(fù)合材料環(huán)202附連到葉輪102。執(zhí)行的纏繞次數(shù)關(guān)于形成具有比葉輪104的比強(qiáng)度和比剛度更大的比強(qiáng)度和更大的比剛度的復(fù)合材料環(huán)202基于葉輪104的材料組成。繼續(xù)到步驟506，將復(fù)合材料環(huán)204附連到葉輪104的前唇部。使用與上述用于復(fù)合材料環(huán)202的相同的非限制性示例，長(zhǎng)絲纏繞技術(shù)使用纏繞樹(shù)脂作為到葉輪104的粘結(jié)劑將環(huán)盤(pán)繞在葉輪104的前唇部上。執(zhí)行的纏繞次數(shù)關(guān)于形成具有比葉輪104的比強(qiáng)度和比剛度更大的比強(qiáng)度和更大的比剛度的復(fù)合材料環(huán)204基于葉輪104的材料組成。復(fù)合材料環(huán)202和復(fù)合材料環(huán)204的厚度可以相同但基于葉輪104的構(gòu)型，并且在葉輪104設(shè)計(jì) 因素規(guī)定時(shí)可以不同。根據(jù)一些示例性實(shí)施例，由于葉輪104的后部部分因其更大的質(zhì)量而預(yù)期具有施加到其上的更大的離心力，因此復(fù)合材料環(huán)202比復(fù)合材料環(huán)204更厚?，F(xiàn)在看圖7，示出了根據(jù)示例性實(shí)施例將多個(gè)葉輪附連到軸的方法600。在步驟602處開(kāi)始，通過(guò)如上文在方法500中所描述的示例性技術(shù)將葉輪402附連到軸102。接下來(lái)，在步驟604處，做出關(guān)于是否需要在軸上安裝任何其它葉輪104的決策。如果應(yīng)用要求另一個(gè)葉輪104，則該方法進(jìn)行到步驟606。在步驟606處，將葉輪隔離件408附連到軸?；谌~輪和/或離心壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)，按照葉輪104的厚度和寬度來(lái)為通過(guò)用來(lái)安裝葉輪104的相同方法安裝的葉輪隔離件408定尺寸。該方法然后返回到步驟602并將另一個(gè)葉輪410附連到軸。繼續(xù)交替附連葉輪104和葉輪隔離件408的這個(gè)過(guò)程，直到附連了所有要求的葉輪104。在安裝最后一個(gè)葉輪410之后繼續(xù)，該方法進(jìn)行到步驟608并且將復(fù)合材料環(huán)404附連到最先附連的葉輪402的后唇部。通過(guò)如上文在方法500中所描述的示例性技術(shù)將復(fù)合材料環(huán)404附連到最先附連的葉輪402的后唇部?；谌~輪402的構(gòu)造和離心壓縮機(jī)的操作特性來(lái)確定復(fù)合材料環(huán)404的組成和尺寸。接下來(lái)，在步驟610處，該方法將復(fù)合材料環(huán)406附連到附連在軸102上的第一葉輪402的前唇部。通過(guò)以上所述將復(fù)合材料環(huán)404附連到葉輪402的后唇部的相同的示例性技術(shù)將復(fù)合材料環(huán)406附連到葉輪402的前唇部。如上所述，復(fù)合材料環(huán)404和復(fù)合材料環(huán)406的尺寸不要求相同，而是由葉輪402的設(shè)計(jì)和離心壓縮機(jī)的操作特性規(guī)定。在步驟612處繼續(xù)，做出關(guān)于另外附連的葉輪410是否要求附連復(fù)合材料環(huán)412、414的決策。如果要求附連另外的復(fù)合材料環(huán)412、414，則方法600返回到步驟608并將復(fù)合材料環(huán)412附連到下一個(gè)葉輪410的后唇部。接下來(lái)，方法600進(jìn)行到步驟610并將復(fù)合材料環(huán)414附連到葉輪410的前唇部。該方法繼續(xù)，按照將葉輪104附連到軸102的順序，首先將復(fù)合材料環(huán)202附連到后唇部，然后將復(fù)合材料環(huán)附連到每個(gè)葉輪104的前唇部204。應(yīng)該指出的是，除了復(fù)合材料環(huán)202、204的尺寸可在單個(gè)葉輪上的兩個(gè)復(fù)合材料環(huán)之間變化的可能性之外，在不同葉輪上的復(fù)合材料環(huán)202、204之間的復(fù)合材料環(huán)202、204尺寸也可關(guān)于組成和尺寸而變化。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，前環(huán)和后環(huán)可如圖8至圖10所示安裝在多個(gè)葉輪上以便將葉輪進(jìn)一步固定到它們的軸上。在圖8中，第一葉輪402以上述方式初始固定到軸102。由于制造商這時(shí)可接近葉輪402的兩側(cè)(即，由于還沒(méi)有安裝其它的葉輪)，復(fù)合材料環(huán)404和406可例如以上述方式附連到葉輪402的后唇部和前唇部。在將第二葉輪安裝到軸102上之前，可首先將復(fù)合材料環(huán)412安裝到葉輪隔離件700上。在該示例性實(shí)施例中，葉輪隔離件700的部分702具有減小的直徑，使得復(fù)合材料環(huán)412的內(nèi)徑稍大于葉輪隔離件700的部分702的外徑。也可在隔離件700中安裝復(fù)合材料環(huán)412處的右側(cè)形成斜坡部704，下面將簡(jiǎn)略地說(shuō)明其功能。然后可將下一個(gè)葉輪410安裝到軸上，例如如圖9所示熱收縮到軸上。一旦冷卻，復(fù)合材料環(huán)412可沿著葉輪隔離件700的表面滑上斜坡部704并滑到葉輪410的后唇部上，如箭頭706和圖10所示，圖10示出了處于其最終位置的復(fù)合材料環(huán)412。這樣，能夠使用在將葉輪組裝到軸之前制造的復(fù)合材料環(huán)412將葉輪固定到軸，而不是在將葉輪附連到軸之后制造環(huán)。應(yīng)注意，雖然圖9示出在將后唇部的復(fù)合材料環(huán)412滑上斜坡704之前安裝的前唇部的復(fù)合材料環(huán)414，但該過(guò)程還可以以相反的順序執(zhí)行。
根據(jù)一些示例性實(shí)施例，復(fù)合材料環(huán)404、406、412和414被直接施加到(金屬)葉輪。然而，由于復(fù)合材料環(huán)可以是相對(duì)柔性的，故可能期望通過(guò)提供圍繞復(fù)合材料環(huán)412的金屬襯套或罩(cage)800來(lái)保護(hù)這些環(huán)，如圖11所示，以便例如在復(fù)合材料環(huán)滑上斜坡704之后使復(fù)合材料環(huán)免受用來(lái)將其壓靠在葉輪410的后唇部上的壓力的損壞。應(yīng)當(dāng)理解，在該描述和所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“復(fù)合材料”用來(lái)指若干例如織造成諸如編織模式、縫紉模式的模式或?qū)拥慕M件(且不僅是織造布置)的多種不同纖維結(jié)構(gòu)中的一種或多種，該纖維結(jié)構(gòu)封裝在填充材料內(nèi)。例如，這種纖維結(jié)構(gòu)可由多個(gè)單向或多向纖維制成，且大致實(shí)現(xiàn)為具有至少沿著優(yōu)選的方向高的各向異性。這些纖維可具有大致線(xiàn)狀的形狀，如例如，碳纖維、玻璃纖維、石英、硼、玄武巖、聚合聚乙烯(例如芳香族聚酰胺或伸直鏈聚乙烯)、陶瓷(諸如碳化硅或氧化鋁)或其它。然而，上述描述不排除替代形式，例如，這些纖維結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)為具有兩層或更多層纖維、具有不同類(lèi)型的纖維的組合或者具有不同類(lèi)型的元件，如例如具有顆粒狀、層狀或球狀元件或織造、縫紉、編織、非卷曲(crimp)或其它織物、單向帶或絲束，或任何其它纖維結(jié)構(gòu)。(多個(gè))纖維結(jié)構(gòu)可攜帶于填充材料內(nèi)，在固定到旋轉(zhuǎn)軸的葉輪的操作期間，該填充材料能夠例如保持在一起、在內(nèi)部均勻地分布張力并為纖維結(jié)構(gòu)提供耐高溫性和耐磨性。此外，填充材料可被布置成呈現(xiàn)低比質(zhì)量或密度，以便減少葉輪的重量并因而減小在工作期間產(chǎn)生的離心力。填充材料可例如為有機(jī)、天然或合成聚合物材料，其主要組分是具有高分子量分子的聚合物，并且其由通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合在一起的大量基本單元(單體)形成。在結(jié)構(gòu)上，這些分子可由直鏈或支鏈(彼此纏結(jié)在一起)或三維晶格形成，并且主要由碳原子和氫原子(以及在一些情況下，氧、氮、氯、硅、氟、硫或其它)組成。也可將一種或多種輔助化合物添加到諸如微米粒子或納米粒子的聚合物材料，該聚合物材料具有取決于特定需求的不同功能，例如用于加強(qiáng)、韌化、穩(wěn)定化、保存、液化、著色、漂白聚合物或保護(hù)聚合物不被氧化。根據(jù)一些示例性實(shí)施例，復(fù)合材料環(huán)的聚合物填充材料可至少部分地由諸如下列的熱塑性聚合物構(gòu)成=PPS (聚苯硫醚)、PA (聚酰胺或尼龍)、PMMA (或丙烯酸)、LCP (液態(tài)晶體聚合物)、P0M(乙縮醛)和PAI (聚酰胺酰亞胺)、PEEK (聚醚醚酮)，PEKK (聚醚酮酮)、PAEK (聚芳基醚酮)、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)、PC (聚碳酸)、PE (聚乙烯)、PEI (聚醚酰亞胺)、PES (聚醚)、PPA(聚鄰苯二 (甲)酰胺(poliptalamide))、PVC(聚氯乙烯)、PU(聚氨酯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PP0(聚苯醚(polifenilene oxide))、PI (聚酰亞胺；存在為熱固性物質(zhì))，等等。對(duì)于特別高溫的應(yīng)用，各種聚酰亞胺，諸如聚合的單體反應(yīng)物(PMR)樹(shù)脂、帶有苯乙炔封端的6F-聚酰亞胺(HFPE)，以及苯乙炔封端的酰亞胺(PETI)低聚物可以是優(yōu)選的。 根據(jù)其它示例性實(shí)施例，聚合物填充材料至少部分地由諸如下列的熱固性聚合物構(gòu)成環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛塑料、聚酯、乙烯基酯、胺、呋喃、PI (也存在為熱塑性材料)、BMI (雙馬來(lái)酰亞胺)、CE (氰酸鹽)、酞腈(Pthalanonitrile)、苯并惡嗪等。對(duì)于特別高溫的應(yīng)用而言，諸如聚合的單體反應(yīng)物(PMR)樹(shù)脂、帶有苯乙炔封端的6F-聚酰亞胺(HFPE)，以及苯乙炔封端的酰亞胺(PETI)低聚物的各種熱固性聚酰亞胺可以是優(yōu)選的。根據(jù)其它示例性實(shí)施例，填充材料由陶瓷材料(諸如碳化硅或氧化鋁或其它)構(gòu)成；或甚至至少部分地由金屬(例如鋁、鈦、鎂、鎳、銅或它們的合金)、碳(如在碳-碳復(fù)合材料的情況中)或其它構(gòu)成。另外，雖然上述示例性實(shí)施例是指通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞將復(fù)合材料環(huán)附連到葉輪的唇部，但除長(zhǎng)絲纏繞之外或者作為長(zhǎng)絲纏繞的備選，可使用其它技術(shù)，包括但不限于熱塑性纖維鋪放(TFP)、自動(dòng)纖維鋪放(AFP)、樹(shù)脂傳遞模塑(RTM)和真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑(VARTM)。上述示例性實(shí)施例意圖在各個(gè)方面說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。因此，本發(fā)明在詳細(xì)實(shí)施方式中能夠有許多變型，這些變型可由本領(lǐng)域技術(shù)人員從本文所包含的描述中得到。所有這些變型和修改被認(rèn)為在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。在本申請(qǐng)的描述中所使用的元件、動(dòng)作或指令不應(yīng)解釋為對(duì)于本發(fā)明是關(guān)鍵的或基本的，除非明確地如此描述。另外，如本文所用，冠詞“一”意圖包括一個(gè)或多個(gè)物件。
權(quán)利要求
1.一種離心壓縮機(jī)葉輪系統(tǒng)，包括 軸，所述軸具有附連到其的至少一個(gè)葉輪； 第一復(fù)合材料環(huán)，所述第一復(fù)合材料環(huán)附連到在所述至少一個(gè)葉輪中的每一個(gè)的后部處的唇部，用于將所述至少一個(gè)葉輪中的每一個(gè)的后部固定到所述軸；和 第二復(fù)合材料環(huán)，所述第二復(fù)合材料環(huán)附連到在所述至少一個(gè)葉輪中的每一個(gè)的前部處的唇部，用于將所述至少一個(gè)葉輪中的每一個(gè)的前部固定到所述軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離心壓縮機(jī)葉輪系統(tǒng)，其特征在于，還包括 至少一個(gè)葉輪隔離件，所述至少一個(gè)葉輪隔離件用于在至少兩個(gè)葉輪之間保持指定間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的離心壓縮機(jī)葉輪系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)合材料環(huán)由玻璃纖維或碳纖維中的至少一種類(lèi)型和聚合物組成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的離心壓縮機(jī)葉輪系統(tǒng)，其特征在于，相比所述環(huán)所附連到的至少一個(gè)葉輪中的每一個(gè)，附連到在所述至少一個(gè)葉輪中的每一個(gè)的后部處的唇部的復(fù)合材料環(huán)和附連到在所述至少一個(gè)葉輪中的每一個(gè)的前部處的唇部的復(fù)合材料環(huán)具有更大的比強(qiáng)度和更大的比剛度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的離心壓縮機(jī)葉輪系統(tǒng)，其特征在于，所述第一復(fù)合材料環(huán)和所述第二復(fù)合材料環(huán)中的至少一個(gè)在其外表面上具有金屬襯套。
6.一種用于形成用于在離心壓縮機(jī)中使用的單葉輪系統(tǒng)的方法，所述方法包括 將葉輪附連到軸； 將第一復(fù)合材料環(huán)附連到在所述葉輪的后部上的唇部，以將所述葉輪的后部部分固定到所述軸；以及 將第二復(fù)合材料環(huán)附連到在所述葉輪的前部上的唇部，以將所述葉輪的前部部分固定到所述軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一復(fù)合材料環(huán)和所述第二復(fù)合材料環(huán)通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞附連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，附連所述第一復(fù)合材料環(huán)的步驟還包括如下步驟 將所述第一復(fù)合材料環(huán)從葉輪隔離件滑動(dòng)到在所述葉輪的后部上的所述唇部上。
9.一種用于形成用于在離心壓縮機(jī)中使用的多葉輪系統(tǒng)的方法，所述方法包括 將第一葉輪附連到軸； 將有序的多對(duì)葉輪隔離件和隨后的葉輪附連到所述軸；以及 將有序的多對(duì)第一復(fù)合材料環(huán)和隨后的第二復(fù)合材料環(huán)附連到在所述第一葉輪的后部上的唇部和在所述第一葉輪的前部上的唇部，并且按照所述多個(gè)葉輪附連到所述軸的順序?qū)γ總€(gè)葉輪重復(fù)該過(guò)程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將有序的多對(duì)第一復(fù)合材料環(huán)和隨后的第二復(fù)合材料環(huán)附連到在所述第一葉輪的后部上的唇部和在所述第一葉輪的前部上的唇部的所述步驟還包括 將所述第一復(fù)合材料環(huán)從葉輪隔離件滑動(dòng)到在所述葉輪的后部的所述唇部上。
全文摘要
用于將一個(gè)或多個(gè)葉輪附連到軸且將復(fù)合材料環(huán)附連到在每個(gè)葉輪上的前唇部和后唇部以為高角速度操作而固定葉輪的系統(tǒng)和方法。復(fù)合材料環(huán)由相對(duì)于葉輪的材料提供更大比強(qiáng)度和更大比剛度的材料構(gòu)成。在多葉輪組件中，在每一對(duì)葉輪之間附連有葉輪隔離件。
文檔編號(hào)F04D29/26GK102741556SQ201080063648
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者A.梅西尼, I.焦文內(nèi)蒂, M.吉亞諾茲, M.比吉 申請(qǐng)人:諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司