具有保護元件的葉輪和離心壓縮機的制作方法
【專利摘要】葉輪包括主要本體，該主要本體具有根部(1)、圍帶(2)、和連接根部和圍帶的多個葉片(3)；保護元件(10)與葉片(3)相關(guān)且至少構(gòu)成葉片(3)的前部；保護元件(10)可由分開的本體構(gòu)成，且可一起分組以形成一個或更多個保護本體；有利地，保護元件的材料與主要本體的材料不同，且例如可為具有大于20%的鉻含量的鈷基合金或具有大于12%的鉻含量的鎳基合金。
【專利說明】
具有保護元件的葉輪和離心壓縮機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]在本文中公開的主題的實施例大體上涉及具有保護元件的葉輪和用于保護葉輪的方法、以及離心壓縮機和機械。
[0002]這些構(gòu)件和系統(tǒng)已被構(gòu)思出，且在“油氣(Oil&Gas)”領(lǐng)域中是特別有用的，因為它們相對于例如液體微滴腐蝕得到保護。
【背景技術(shù)】
[0003]像眾所周知的那樣，葉輪經(jīng)歷腐蝕;在一些情況或一些操作狀態(tài)下，腐蝕例如是因在葉輪的進口處且相對于葉輪的表面碰撞的固體顆粒(諸如砂粒)引起的;在其他情況或其他操作狀態(tài)下，腐蝕例如是因在葉輪的進口處且相對于葉輪的表面碰撞的液體微滴引起的；當(dāng)然，存在其他類型的腐蝕。
[0004]減少腐蝕的第一途徑是借助于與葉輪的進口在其上游處連接的過濾器和/或分離器。
[0005]減少腐蝕的第二途徑是通過選擇葉輪的材料，以便其表面可耐受固體顆粒和/或液體微滴的撞擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]過濾器和分離器是昂貴的且體積大的，且要求維護。
[0007]在抵抗腐蝕方面非常優(yōu)秀的材料通常在機械特性方面不是非常優(yōu)秀的；因此，葉輪的材料是作為其表面的腐蝕抗性和其本體的機械抗性之間的折衷而選擇的。
[0008]必須考慮，在一些應(yīng)用中，葉輪通常在其進口處沒有顆粒且沒有微滴的情況下操作，且其僅是有時在其進口處具有顆粒和/或微滴的情況下操作。
[0009]因此，一般需要對腐蝕，具體而言是離心壓縮機中的液體微滴腐蝕問題的解決方案。
[0010]通過在葉輪葉片的前部處布置與葉輪葉片相關(guān)的保護元件，有效地解決該問題。這允許對葉輪的主要本體和對保護元件的本體或多個本體使用不同的材料。
[0011]本發(fā)明的第一方面是葉輪。
[0012]葉輪的實施例包括主要本體，該主要本體具有根部、圍帶、和連接根部和圍帶的多個葉片;保護元件與葉片相關(guān)且至少構(gòu)成葉片的前部。
[0013]本發(fā)明的第二方面是離心壓縮機。
[0014]離心壓縮機的實施例包括如前所述的葉輪。
[0015]本發(fā)明的第三方面是壓縮機機器。
[0016]用于在其進口處壓縮輸入流體的機器的實施例包括如前所述的離心壓縮機以用于壓縮輸入流體。
[0017]本發(fā)明的第四方面是保護方法。
[0018]—種相對于輸入流體流中的液體微滴的撞擊來保護離心壓縮機的葉輪的前側(cè)的方法的實施例包括在葉輪的前側(cè)處永久地布置保護元件;保護元件由鈷基合金、鎳基合金、鈦基合金、沉積硬化不銹鋼、馬氏體不銹鋼制成。
【附圖說明】
[0019]并入本文中并組成說明書的一部分的附圖例示了本發(fā)明的示范實施例，且與【具體實施方式】一起解釋這些實施例。在圖中:
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的離心葉輪的立體圖；
圖2示出了圖1的葉輪的細(xì)節(jié)的立體圖，具體而言，該圖如同葉輪的其余部分已切掉那樣示出僅一個葉片以及根部的鄰近部分和圍帶的鄰近部分；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的離心葉輪的立體圖；
圖4示出了圖3的葉輪的第一細(xì)節(jié)；
圖5示出了圖3的葉輪的第二細(xì)節(jié)；
圖6示出了圖3的葉輪的構(gòu)件，即保護元件；
圖7在放大視圖中示出了圖3的葉輪的第三細(xì)節(jié)；
圖8在放大視圖中示出了圖3的葉輪的第四細(xì)節(jié);且
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的環(huán)形單一保護本體的三個不同視圖(圖9A=前視圖，圖9B=側(cè)視圖，圖9C=前立體圖)。
【具體實施方式】
[0020]示范實施例的下列描述參照附圖。
[0021]下列描述不限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0022]遍及說明書對“一個實施例”、或“實施例”的引用指的是與實施例結(jié)合地描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性被包括在公開的主題的至少一個實施例中。因此，短語“在一個實施例中”或“在實施例中”的在貫穿說明書的各種位置中的出現(xiàn)不一定指相同的實施例。而且，具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合在一個或更多個實施例中。
[0023]圖1(還見圖2)的葉輪是封閉型離心葉輪，且包括主要本體，該主要本體具有根部
1、圍帶2和多個葉片3;葉片3連接根部I和圍帶2。根據(jù)本解決方案，具有與根部I分開且連接于根部I的轂4;通常它們形成一般簡稱為“轂”的單一件。根部1、圍帶2和多個葉片3限定用于葉輪操作期間的流體流的多個通路。流體根據(jù)圖2中由箭頭5示出的基本上軸向的方向進入通路中，沿該通路流動，且根據(jù)圖2中由箭頭6示出的基本上徑向的方向從該通路離開。因此，考慮流體流，葉輪的前部限定為包括根部7的前部、圍帶8的前部和各葉片的前部，其從葉片的前緣9開始且在距離前緣9 一定距離處終止(見圖2中的虛線)；葉輪的前部是與在葉輪進口處提供的流體接觸的第一部分。
[0024]將參照圖3至8在下面描述改進的葉輪的實施例。應(yīng)注意的是，圖3的葉輪的形狀、大小和表面對應(yīng)于圖1的葉輪的形狀、大小和表面;具體而言，其根部與轂是一體的；區(qū)別在于其機械構(gòu)造和其材料。
[0025]該改進的葉輪包括保護元件10，保護元件10與葉片3相關(guān)，且至少構(gòu)成葉片3的前部。圖3整體地示出了與對應(yīng)的多個葉片相關(guān)的多個保護元件10;圖4更詳細(xì)地示出了一些保護元件10的第一端(即“圍帶端”);圖5更詳細(xì)地示出了一些保護元件10的第二端(即“根部端”)。
[0026]圖6示出了從葉輪的主要本體移除的圖3的葉輪的保護元件10中的一個;其由分開的本體構(gòu)成，即，其不是層或簡單的涂層，且因此其是自支持的;其具體而言為單一件本體。其包括根部部分12(還見圖7)、圍帶部分11(還見圖8)和葉片部分13。
[0027]保護元件10還至少部分地構(gòu)成根部I的前部;這是元件10的根部部分12(還見圖8)的用途。圖8示出了，根據(jù)本實施例，相鄰元件10的圍帶部分12遠(yuǎn)離彼此。
[0028]保護元件10還至少部分地構(gòu)成圍帶2的前部;這是元件10的圍帶部分11(還見圖8)的用途。圖7示出了，根據(jù)本實施例，相鄰元件10的圍帶部分11理想地鄰近彼此，以便在內(nèi)部，圍帶2的前部完全由元件10制成。
[0029]在圖6的實施例中，保護元件部分地構(gòu)成根部和圍帶二者。
[0030]在圖3的實施例中，葉輪的主要本體由金屬制成;其可由碳鋼、低合金鋼、沉積硬化不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鈦基合金或鎳基合金制成。這些材料具有良好的機械抗性。
[0031]在圖3的實施例中，保護元件10由金屬制成；它們可由鈷基合金、鎳基合金、鈦基合金、沉積硬化不銹鋼、馬氏體不銹鋼制成。這些材料具有良好的腐蝕抗性，特別是對液體微滴腐蝕的抗性;因此，這些元件提供相對于碰撞的液體微滴的保護，因為它們能夠耐受這些沖擊，且還提供對葉輪其余部分(即主要本體)的保護。
[0032]如果使用鈷基合金，則有利地還提供大于20%的鉻含量。
[0033]如果使用鎳基合金，則有利地還提供大于12%的鉻含量。
[0034]這兩種材料(尤其是當(dāng)它們包含鉻時)對于用于用在具有潮濕操作的高風(fēng)險和/或具有高水分率但短暫的那些應(yīng)用中而言是特別有用的。
[0035]通常，保護元件的材料與葉輪主要本體的材料不同，但它們都是金屬材料。
[0036]存在生產(chǎn)此種保護元件的兩個有利的途徑:
-添加制造，
-粉末冶金，特別是熱等靜壓。
[0037]這些制造工藝，特別是第二個，還可用于制造主要本體。
[0038]保護元件永久地附接至葉輪的主要本體;事實上，對于葉輪的大部分操作時間，在葉輪的進口處沒有(或有很少的)微滴或顆粒，保護元件的材料的適當(dāng)選擇對于保護元件的非常長的壽命且對于整個葉輪的非常長的壽命而言是足夠的。
[0039]保護元件可附接至葉輪的主要本體的葉片和/或根部和/或圍帶。對于此種附接而言存在各種可能性:硬焊、焊接、膠粘、收縮配合。而且，多于一個技術(shù)可用于相同的葉輪;例如，保護元件的葉片部分可通過收縮配合而附接于主要本體的葉片，保護元件的根部部分可通過焊接而附接于主要本體的根部，且保護元件的圍帶部分可通過焊接而附接于主要本體的圍帶。
[0040]在當(dāng)前描述的實施例中，主要本體(特別是其葉片)包括突起，以用于有助于保護元件(特別是它們的葉片部分)對主要本體的附接；圖7示出了通過主要本體的突起14和保護元件的凹口而與主要本體葉片附接的保護元件的葉片部分13的截面。該情況可顛倒，SP，保護元件的突起和主要本體的凹口。而且，這兩種可能性的組合例如可用于保護元件和主要本體的不同部分中。
[0041 ]在圖3和圖6的實施例中，保護元件10中的各個由單一本體構(gòu)成。
[0042]備選地，可能的是，保護元件可分組成多個單一本體;例如，如果葉輪包括24個葉片，則將使用24個保護元件，且如果2個保護元件形成單一本體則12個單一本體，或者如果3個保護元件形成單一本體則8個單一本體，或者如果4個保護元件形成單一本體則6個單一本體，或者...0
[0043]在圖9的實施例中，所有的保護元件形成環(huán)形的單一保護本體15。本體15包括根部部分、圍帶部分、和將根部部分和圍帶部分連接的多個葉片部分。
[0044]本體15附接至葉輪的主要本體的前側(cè)。
[0045]出于已闡述的原因，此種附接優(yōu)選地是永久的(S卩，不可移除或替換的)。
[0046]此種附接可如已描述的那樣實現(xiàn)。總之，在環(huán)形單一保護本體的情況下，可產(chǎn)生附接且可使用螺栓;在該情況下，例如，螺母和螺栓可用于將保護本體的圍帶部分附接到葉輪的主要本體的圍帶部分并且/或者將保護本體的根部部分附接到葉輪的主要本體的根部部分。
[0047]具有保護元件的葉輪通常用于離心壓縮機。
[0048]由于保護元件的用途，如果壓縮機包括多個串聯(lián)的葉輪，則至少對或僅對最可能發(fā)生腐蝕的第一葉輪有利地使用保護元件。
[0049]為了實現(xiàn)良好的保護，保護元件優(yōu)選地因此定形且布置為以便接收來自壓縮機進口的所有的輸入流體流。
[0050]此種壓縮機用于機器中，以用于在其進口處壓縮輸入流體。
[0051]由于保護元件，機器的進口可直接連接于壓縮機的進口；換言之，在該機器中可以有利地消除過濾器和分離器。
[0052]基于剛公開的實施例，相對于輸入流體流中的液體微滴的撞擊來保護離心壓縮機的葉輪的前側(cè)的方法包括在葉輪的前側(cè)處永久地布置保護元件。通常，如已說的，保護元件由鈷基合金、鎳基合金、鈦基合金、沉積硬化不銹鋼、馬氏體不銹鋼制成。
【主權(quán)項】
1.一種葉輪，其包括主要本體，所述主要本體具有根部(I)、圍帶(3)、和連接所述根部和所述圍帶的多個葉片(3)，其中，保護元件(10)與所述葉片(3)相關(guān)且至少構(gòu)成所述葉片(3)的前部、至少部分地構(gòu)成所述根部(I)的前部且至少部分地構(gòu)成所述圍帶(2)的前部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪，其中，所述主要本體由金屬制成，具體而言是碳鋼、低合金鋼、沉積硬化不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鈦基合金或鎳基合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的葉輪，其中，所述保護元件(10)由金屬制成，具體而言是鈷基合金、鎳基合金、鈦基合金、沉積硬化不銹鋼、馬氏體不銹鋼。4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的葉輪，其中，所述保護元件通過添加制造來生產(chǎn)。5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的葉輪，其中，至少所述保護元件是通過粉末冶金，具體而言是通過熱等靜壓來生產(chǎn)的。6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的葉輪，其中，所有的所述保護元件形成環(huán)形的單一保護本體(15)。7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的葉輪，其中，所述保護元件永久地附接至所述主要本體。8.—種離心壓縮機，其包括根據(jù)前述權(quán)利要求1至7中的任一項的葉輪。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離心壓縮機，包括多個串聯(lián)的葉輪，其中，至少或僅第一葉輪是按照前述權(quán)利要求1至9中的任一項的。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的離心壓縮機，其中，所述保護元件延伸，至少以便接收來自壓縮機進口的所有的輸入流體流。11.一種用于在其進口處壓縮輸入流體的機器，包括根據(jù)前述權(quán)利要求8至10中的任一項的離心壓縮機以用于壓縮所述輸入流體。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機器，其中，其進口直接連接于所述離心壓縮機的進口。13.一種相對于輸入流體流中的液體微滴的撞擊來保護離心壓縮機的葉輪的前側(cè)的方法，包括在所述葉輪的前側(cè)處永久地布置保護元件(10)，其中，所述保護元件(10)的材料具有良好的腐蝕抗性且所述葉輪的材料具有良好的機械抗性。14.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的保護方法，其中，所述保護元件(10)由鈷基合金、鎳基合金、鈦基合金、沉積硬化不銹鋼、或馬氏體不銹鋼制成。
【文檔編號】F04D29/02GK106062376SQ201480069345
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】M.貝拉奇, A.馬西尼, M.詹諾茲, I.焦文內(nèi)蒂
【申請人】諾沃皮尼奧內(nèi)股份有限公司