具有可變空氣動力輪廓的壓縮機單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離心壓縮機單元，并且更具體地涉及嵌入式離心壓縮機單元，其中壓縮機和壓縮機的馬達驅(qū)動器件在共用的殼體中組裝成相對于由壓縮機處理的氣體密封。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)嵌入式壓縮機單元包括馬達器件，其大體上包括電驅(qū)動馬達，以及具有一個或更多個壓縮級的離心壓縮機。
[0003]各個壓縮級包括安裝在聯(lián)接于驅(qū)動馬達的轉(zhuǎn)子的從動軸上的葉輪。
[0004]在某些應用中，并且具體對于低壓應用，提出了可變節(jié)距的葉輪的使用，以根據(jù)氣體流速來修改由壓縮級所做的功。這使得有可能將壓縮機的功保持為對于較寬范圍的氣體流速而言恒定。因此，專利申請FR 1061391提出了將可變節(jié)距的葉輪置于壓縮機葉輪上游和壓縮機級的擴散器中兩者。
[0005]機械裝置可用于修改葉片的定向，例如，通過使一組葉片與由蝸輪裝置驅(qū)動的環(huán)形齒輪配合，或通過使各個葉片與專用于該葉片的直接驅(qū)動器件配合。
[0006]馬達接著用于促動機械裝置，用于控制葉片的定向。
[0007]因此，插入在氣流中的可移動葉片經(jīng)受關(guān)于其旋轉(zhuǎn)軸線的相當大偏轉(zhuǎn)應力，并且使各個葉片定向需要顯著的轉(zhuǎn)矩。葉片及其驅(qū)動系統(tǒng)需要相應地確定尺寸。因此，添加可移動葉片系統(tǒng)代表應當理想地降低的成本，如果壓縮機具有若干級，則所述成本甚至更大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服這些缺陷，特別是對于具有若干級的壓縮機，通過提出具有可變空氣動力輪廓的嵌入式壓縮機單元，該嵌入式壓縮機單元的實施需要制造較便宜的較小可移動元件，同時提供至少同樣大的操作范圍。
[0009]本發(fā)明提出了一種壓縮機單元，其至少包括驅(qū)動壓縮級的至少一個葉輪旋轉(zhuǎn)的第一馬達。在葉輪的出口處，壓縮機單元包括設(shè)計成離心地導送來自葉輪的氣體的擴散器部分，以及擴散器下游的向心返回通道。返回通道包括至少一個可移動葉片部分，其在移動時，可改變來自返回通道的氣體的速度的切向分量。在該情況中，離心移動或裝置意思是趨于使氣體移離葉輪的軸線的移動或裝置。在該情況中，向心移動或裝置意思是趨于使氣體朝葉輪的軸線移動的移動或裝置。在給定點處的氣體的速度的切向分量意思是該速度與以葉輪的軸線為中心且穿過該點的圓相切的分量。壓縮機可包括若干壓縮級，以及用于各個壓縮級的至少一個葉輪。
[0010]返回通道為導管部分，其設(shè)計成將氣體從對應于離心擴散器的出口的返回通道的環(huán)形入口朝葉輪的幾何軸線傳送。返回通道具有通過圍繞葉輪的軸線旋轉(zhuǎn)為周期性的幾何形狀。返回通道的包線可圍繞葉輪的軸線由兩個回轉(zhuǎn)表面限定。
[0011]例如，返回通道可包括兩個盤形平行面之間，或一個盤形面與一個截頭圓錐面之間，或兩個截頭圓錐面之間的容積。
[0012]根據(jù)優(yōu)選實施例，返回通道具有固定葉片，可移動葉片部分為固定葉片的延伸部。作為優(yōu)選，可移動葉片部分為位于固定葉片下游的固定葉片的延伸部。
[0013]根據(jù)另一個備選實施例，返回通道包括一組固定葉片，該組中的各個固定葉片在為固定葉片的上游延伸部的第一可移動葉片部分之后，并且后接為固定葉片的下游延伸部的第二可移動葉片部分。
[0014]根據(jù)另一個備選實施例，可移動葉片部分可為另一個可移動葉片部分的延伸部。在該情況中，使用了用語葉片部分，因為葉片部分為另一個葉片部分的延伸部，所以兩個葉片部分(一個為另一個的延伸部)可認作形成單個可變幾何形狀的葉片。各個部分還可認作是單獨的葉片，而不影響本發(fā)明的內(nèi)容?！ㄑ由觳俊ㄒ馑际莾蓚€葉片中的一個或兩個葉片部分的偏轉(zhuǎn)表面大致為另一個的延伸部，使得在整個氣流上，氣體由葉片或葉片部分中的一個偏轉(zhuǎn)，接著由另一個葉片或葉片部分偏轉(zhuǎn)。
[0015]根據(jù)特別有利的實施例，返回通道包括從返回通道中的各個固定葉片延伸的可移動葉片部分。根據(jù)特別有利的實施例，各個可移動葉片部分在固定葉片的下游。根據(jù)另一個備選實施例，各個可移動葉片部分在固定葉片的上游。根據(jù)有利實施例，返回通道包括設(shè)定在離葉輪的幾何軸線的相同徑向距離處的第一組成角等距的固定葉片，以及從第一組的各個固定葉片延伸的可移動葉片部分。根據(jù)另一個實施例，返回通道包括設(shè)定在離葉輪的軸線的相同徑向距離處的第一組成角等距的固定葉片，以及僅從第一組固定葉片中的一些延伸的可移動葉片部分，可移動葉片部分與彼此成角等距?？梢苿尤~片部分的數(shù)量優(yōu)選為偶數(shù)，例如，在18到22之間。例如，可存在16、18、20或22個可移動葉片。
[0016]作為優(yōu)選，可移動葉片部分能夠移動成關(guān)于大致平行于葉輪的幾何軸線的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0017]根據(jù)特別有利的實施例，返回通道具有若干可移動葉片部分，其能夠同時采用中性角位置，對于該中性角位置，來自返回通道的氣體具有大致零的切向速度分量。
[0018]各個可移動葉片部分接著可能夠在中性角位置的任一側(cè)上的兩個極限位置之間轉(zhuǎn)動。根據(jù)優(yōu)選實施例，極限位置與彼此分開10°到60°之間的角間隙，并且優(yōu)選20°到40°之間。角間隙可例如為大約30°。
[0019]作為優(yōu)選，可移動葉片部分或多個部分的軸向?qū)挾却笾碌扔诜祷赝ǖ赖妮S向?qū)挾取?br>[0020]返回通道可包括可由單個控制馬達移動的若干可移動葉片部分。可移動葉片部分可例如聯(lián)結(jié)于單個促動環(huán)形齒輪，其通過控制馬達經(jīng)由蝸輪移動。
[0021]根據(jù)另一個備選實施例，返回通道包括一組固定葉片、作為固定葉片的延伸部位于上游的第一組可移動葉片部分，以及作為固定葉片的延伸部位于下游的第二組可移動葉片部分。根據(jù)另一個變型，固定葉片中的一些可配備有作為其延伸部位于固定葉片下游的可移動葉片部分，并且第一組中的其它固定葉片可配備有作為其延伸部位于固定葉片上游的可移動葉片部分。
[0022]成組的第一可移動葉片優(yōu)選能夠在第一中性角位置的任一側(cè)上轉(zhuǎn)動，并且成組的第二可移動葉片部分優(yōu)選能夠在第二中性角位置的任一側(cè)上轉(zhuǎn)動，兩組都能夠獨立于彼此轉(zhuǎn)動。當兩組可移動葉片部分置于其相應中性位置時，來自返回通道的氣體的切向速度分量大致為零。
[0023]根據(jù)備選實施例，壓縮機單元可包括若干離心壓縮級，其中離心壓縮級中的至少兩個均具有一個葉輪、一個擴散器部分，以及設(shè)有可移動葉片部分的一個返回通道。這些可移動葉片部分可自然地與返回通道的固定葉片部分相關(guān)聯(lián)。
[0024]根據(jù)特別有利的實施例，由第一馬達、葉輪、擴散器部分、返回通道和控制馬達形成的一套在共用的殼體中組裝成相對于由壓縮單元處理的氣體密封。作為優(yōu)選，第一馬達和葉輪的至少一部分經(jīng)受大致相同的氣體壓力，或換言之，第一馬達浸沒在與葉輪下游的區(qū)域相同的氣體容積中。該布置消除了容納第一馬達的殼體與容納壓縮級(包括葉輪)的單獨殼體之間的密封問題。如果壓縮機包括若干壓縮級，則第一馬達經(jīng)受與定位成接近馬達的壓縮機葉輪中的一個大致相同的氣體壓力。壓縮機可包括若干驅(qū)動馬達來驅(qū)動若干壓縮級葉輪。所有這些驅(qū)動馬達接著在共用的殼體中，并且各個在與壓縮機的葉輪中的一個的入口或出口大致相同的氣體壓力下。接著，壓縮級中的各個的返回通道中可存在一組可移動葉片。根據(jù)備選實施例，位于壓縮機下游的壓縮級或多個壓縮級的返回通道或多個返回通道中可存在一組可移動葉片。
[0025]壓縮機單元還可包括殼體外的電子控制單元，其使用穿過殼體的電源和控制線纜經(jīng)由密封的線纜架設(shè)(run)連接于控制馬達。
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點在以下描述中陳述，該以下描述僅經(jīng)由非限制性實例并且參照附圖給出，在該附圖中:
[0027]圖1為單級壓縮機單元的大體構(gòu)架的示意圖；
[0028]圖2為根據(jù)本發(fā)明的壓縮機單元的細節(jié)；
[0029]圖3a為圖2中的壓縮機單元的調(diào)整元件的局部截面圖；
[0030]圖3b為圖3a的元件的隔離視圖；
[0031]圖4為示出對于圖3a中的調(diào)整元件的不同位置，由壓縮機單元根據(jù)進入氣體流速所做的功率和功的趨勢的圖表。
【具體實施方式】
[0032]圖1中所示的壓縮機單元25包括驅(qū)動馬達1，其例如包括驅(qū)動轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)的可變速電動機，轉(zhuǎn)子2自身在相同速度下驅(qū)動從動軸3，一個或更多個葉輪4組裝在從動軸3上。
[0033]在所示實例中，壓縮機單元具有僅一個壓縮級，其包括離心葉輪4，離心葉輪4吸收從輸送導管5輸送的氣體，以增大其壓力并且將其輸送至出口5'。根據(jù)備選實施例，壓縮機單元可包括若干級，葉輪的下游出口與隨后的葉輪的輸送導管連通。葉輪可由一個或更多個驅(qū)動馬達驅(qū)動。
[0034]在所示的示例性實施例中，馬達1的轉(zhuǎn)子2由兩個端軸承6和7保持。從動軸3也由兩個端軸承8和9保持。轉(zhuǎn)子2和從動軸3在這里由柔性聯(lián)接件10聯(lián)結(jié)。轉(zhuǎn)子和從動軸可由固定聯(lián)接件聯(lián)結(jié)，而不由此移出本發(fā)明的范圍。在該情況中，可省略軸承中的一個，例如，軸承7或軸承8。
[0035]壓縮機單元可具有止擋件11，其用于限制在葉輪4的旋轉(zhuǎn)的作用下的從動軸3的軸向移動。
[0036]根據(jù)有利實施例，驅(qū)動馬達1和包括葉輪4的壓縮級在共用的殼體12中布置成相對于由壓縮機處理的氣體密封。取決于其關(guān)于葉輪4的位置，驅(qū)動馬達1在對應于至葉輪4的氣體進入壓力的壓力下，或在從葉輪4的氣體輸出壓力下。在圖1中，馬達1在軸向側(cè)上位于葉輪4上游，馬達1在這里在壓縮單元的吸入壓力下。在備選實施例中，馬達還可在葉輪4的輸出壓力下，其中馬達在軸向側(cè)上在葉輪4下游。上游或下游意思是壓縮機單元關(guān)于壓縮機單元內(nèi)的總體氣流方向的上游或下游。
[0037]圖2為對應于圖1中所示的大體原理的、根據(jù)本發(fā)明的壓縮機單元的部分的縱向截面圖。圖2包括與圖1共有的元件，相同元件使用相同附圖標記指示。對應于葉輪4的幾何軸線的幾何軸線XX,代表壓縮機的構(gòu)件中的若干個的旋轉(zhuǎn)對稱軸線，或構(gòu)件圍繞其通過旋轉(zhuǎn)具有周期性的軸線。對于擴散器23和返回通道24，這尤其如此。
[0038]圖2示出了待壓縮的氣體通過其沿箭頭F的方向吸入的氣體進入孔口5，以及在將其向下游輸送至擴散器23之前壓縮氣體的葉輪4，其中氣體通過移離葉輪4的幾何軸線X而引導到沿徑向發(fā)散的通道中。因此，氣體減速，在其輸出之前增大了其