專利名稱：超音速壓縮機轉子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓縮機和包括壓縮機的系統。具體而 言，本發(fā)明涉及包括超音速壓縮機轉子的超音速壓縮機和包括超音速壓縮機的系統。
背景技術：
常規(guī)的壓縮機系統被廣泛地用于壓縮氣體，并在從制冷單元到噴氣發(fā)動機范圍內的許多普遍采用的技術中找到應用。壓縮機的基本目的是輸送和壓縮氣體。為此，壓縮機通常對處于低壓環(huán)境中的氣體施加機械能，并將氣體輸送至高壓環(huán)境并且在高壓環(huán)境下壓縮氣體，來自高壓環(huán)境的壓縮氣體可用于做功或作為利用高壓氣體的下游過程的輸入。氣體壓縮技術沿用已久，并從離心機械到混流機械再到軸向流動機械而不同。常規(guī)的壓縮機系統雖然非常有用，但是受限于單級壓縮機可達到的壓力比相對較低。在要求高的總壓力比的情況下，可采用包括多個壓縮級的常規(guī)壓縮機系統。然而，包括多個壓縮級的常規(guī)壓縮機系統傾向于大而復雜，且成本高。最近，已經公開了包括超音速壓縮機轉子的壓縮機系統。這種壓縮機系統有時被稱為超音速壓縮機，其通過使入口氣體與具有轉子輪緣表面結構的移動轉子相接觸而輸送并壓縮氣體，該移動轉子將入口氣體從超音速壓縮機轉子的低壓側輸送并壓縮至超音速壓縮機轉子的高壓側。雖然與常規(guī)的壓縮機相比，利用超音速壓縮機可獲得更高的單級壓力t匕，但將非常期望進一步的改進。如本文中詳細所述地，本發(fā)明提供了新穎的超音速壓縮機轉子和新穎的超音速壓縮機，其相對于公知的超音速壓縮機而言，在壓縮機性能方面提供了增強。

發(fā)明內容
在第一方面，本發(fā)明提供了一種超音速壓縮機轉子，其包括(a)第一轉子盤；(b)第二轉子盤；和(C)第三轉子盤；所述第一、第二和第三轉子盤共用公共旋轉軸線；所述第一和第二轉子盤可旋轉地聯接；所述第三轉子盤設置在所述第一與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構；所述第一、第二和第三轉子盤與至少兩個葉片(vane) —起限定包圍第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道；所述流動通道包括超音速壓縮斜坡(ramp)。在第二方面，本發(fā)明提供了一種超音速壓縮機轉子，其包括(a)第一轉子盤；(b)第二轉子盤；(c)第三轉子盤；和(d)轉子支承板；所述第一和第二轉子盤限定內柱形腔體和外轉子輪緣；所述第一、第二和第三轉子盤共用公共旋轉軸線；所述第一和第二轉子盤可旋轉地聯接；所述第三轉子盤設置在所述第一和第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構；所述第一、第二和第三轉子盤與至少兩個葉片和所述轉子支承板一起限定包圍第三轉子盤的凸起的表面結構的徑向流動通道；所述徑向流動通道包括超音速壓縮斜坡；所述徑向流動通道允許在內柱形腔體與所述外轉子輪緣之間徑向地流體連通。在第三方面，本發(fā)明提供了一種超音速壓縮機轉子，其包括(a)第一轉子盤；(b)第二轉子盤；和(C)第三轉子盤；所述第一、第二和第三轉子盤限定超音速壓縮機轉子的外表面，所述第一、第二和第三轉子盤共用公共旋轉軸線；所述第一和第二轉子盤可旋轉地聯接；所述第三轉子盤設置在所述第一與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構；所述第一、第二和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍第三轉子盤的凸起的表面結構的軸向流動通道；所述軸向流動通道包括超音速壓縮斜坡；所述軸向流動通道允許沿超音速壓縮機轉子的外表面軸向地流體連通。在第四方面，本發(fā)明提供了一種超音速壓縮機，其包括(a)流體入口 ；(b)流體出口 ；和(C)至少一個超音速壓縮機轉子，所述超音速壓縮機轉子包括(i)第一轉子盤；
(ii)第二轉子盤；和(iii)第三轉子盤；所述第一、第二和第三轉子盤共用公共旋轉軸線；所述第一和第二轉子盤可旋轉地聯接；所述第三轉子盤設置在所述第一與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構；所述第一、第二和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道；所述流動通道包括超音速壓縮斜坡。在第五方面，本發(fā)明提供了一種壓縮流體的方法，其包括(a)將流體通過低壓氣體入口引入到包括在超音速壓縮機內的氣體導管內；和(b)通過所述超音速壓縮機的高壓氣體出口移除氣體；所述超音速壓縮機包括設置在所述氣體入口與所述氣體出口之間的超音速壓縮機轉子，所述超音速壓縮機轉子包括(i)第一轉子盤；(ii)第二轉子盤；和
(iii)第三轉子盤；所述第一、第二和第三轉子盤共用公共旋轉軸線；所述第一和第二轉子盤可旋轉地聯接；所述第三轉子盤設置在所述第一與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構；所述第一、第二和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道；所述流動通道包括超音速壓縮斜坡。在第六方面，本發(fā)明提供了一種用于起動超音速壓縮機的方法，所述方法包括(a)提供超音速壓縮機，其包括設置在超音速壓縮機的流體導管內的超音速壓縮機轉子；所述超音速壓縮機轉子包括(i)第一轉子盤；(ii)第二轉子盤；和(iii)第三轉子盤；所述第一、第二和第三轉子盤共用公共旋轉軸線；所述第一和第二轉子盤可旋轉地聯接；所述第三轉子盤設置在所述第一與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構；所述第一、第二和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道；所述流動通道包括超音速壓縮斜坡；(b)將第三轉子盤的凸起的表面結構定位在流動通道內，使得當超音速壓縮機轉子在亞音速下旋轉時流動通道的喉區(qū)相對更少地收縮；以及(c)將第三轉子盤的凸起的表面結構再定位在流動通道內，使得當超音速壓縮機轉子在超音速下旋轉時流動通道的喉區(qū)相對更多地收縮。


當參考附圖閱讀以下的詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在所有附圖中相同的標記表示類似的部件，在附圖中
圖I示出由本發(fā)明提供的徑向超音速壓縮機轉子；
圖2示出由本發(fā)明提供的徑向超音速壓縮機轉子的插 圖3示出由本發(fā)明提供的徑向超音速壓縮機轉子的分解視 圖4示出由本發(fā)明提供的超音速壓縮機；
圖5示出由本發(fā)明提供的軸向超音速壓縮機轉子的插 圖6示出由本發(fā)明提供的軸向超音速壓縮機轉子；以及 圖7示出由本發(fā)明提供的軸向超音速壓縮機轉子。在本文中提供的附圖中，相同標記表示相同部件。除非另外指明，否則本文所提供的附圖用來示出本發(fā)明的關鍵發(fā)明特征。這些關鍵發(fā)明特征被認為適用于包括本發(fā)明的一個或多個實施例的廣泛的各種系統。因此，附圖并不意圖包括為實踐本發(fā)明所要求的本領域技術人員公知的所有常規(guī)特征。
具體實施例方式在以下說明和所附的權利要求中，將參考若干用語，它們應定義為具有以下含義。單數形式“一”、“一個”和“該”包括復數指代物，除非背景明確地另外指定?！翱蛇x的”或“可選地”表示隨后描述的事件或情形可以發(fā)生或可以不發(fā)生，并且該描述包括事件發(fā)生的情況和事件不發(fā)生的情況。如在整個說明書和權利要求中所用的近似語言可用于修飾任何定量表示，這些定量表示可容許不會導致其相關的基本功能改變的變化。因此，由諸如“約”和“大致”的一個或者多個用語修飾的值不限于指定的確切值。在至少一些情況下，近似語言可對應于用于測量該值的儀器的精度。在這里以及整個說明書和權利要求書中，范圍限制可組合和/或可互換，這種范圍是確定的且包括其中所含的全部子范圍，除非上下文或語言另外指示。如本文所用，術語“超音速壓縮機轉子”指包括設置在超音速壓縮機轉子的流體流動通道內的超音速壓縮斜坡的壓縮機轉子，超音速壓縮機轉子被構造成使得在操作期間遭遇移動轉子的流體流動通道的流體入口的流體的速度是超音速的。如本文所用，術語“超音速壓縮機”指包括超音速壓縮機轉子的壓縮機。可包括一個或多個超音速壓縮機轉子的公知的超音速壓縮機被構造成在超音速壓縮機轉子的外輪緣和在其中設置超音速壓縮機轉子的流體導管的內壁之間壓縮流體。在這種超音速壓縮機中，流體橫跨超音速壓縮機轉子的外轉子輪緣從流體導管的低壓側輸送到流體導管的高壓側。布置在外轉子輪緣上的葉片(有時被稱為輪箍(strake))提供軸向流動通道，流體通過該通道從超音速壓縮機轉子的一側移動至另一側。包括超音速壓縮機轉子的超音速壓縮機在例如分別提交于2005年3月28日和2005年3月23日的美國專利號7，334，990和7，293，955以及提交于2009年I月16日的美國專利申請2009/0196731中有詳細描述。本發(fā)明的特征在于新穎的超音速壓縮機轉子，在其中流體從流體導管的低壓側至流體導管的高壓側的輸送經由徑向流動通道或軸向流動通道發(fā)生，并且因此包括擁有徑向流動特性或軸向流動特性的超音速壓縮機轉子。由本發(fā)明提供的擁有徑向流動特性的超音速壓縮機轉子包括使超音速壓縮機轉子的內柱形腔體與外轉子輪緣相聯系的徑向流動通道。由本發(fā)明提供的擁有軸向流動特性的超音速壓縮機轉子包括使超音速壓縮機轉子的第一側或第一面與超音速壓縮機轉子的第二側或第二面相聯系的軸向流動通道。不論由本發(fā)明提供的超音速壓縮機轉子是否擁有徑向流動特性或軸向流動特性，由本發(fā)明提供的超音速壓縮機轉子中的每一個都包括“可變頻(dockable) ”的第三轉子盤，該第三轉子盤包括可用來擴大或限制流體流動通道的給定部分內的自由空間的凸起表面結構。所謂“可變頻”是指第三轉子盤可相對于作為超音速壓縮機轉子的構件的第一轉子盤和第二轉子盤獨立地旋轉。這允許凸起的表面結構在流體流動通道內的有限的運動范圍，以便擴大或限制流體流動通道的給定部分內的自由空間。由本發(fā)明提供的超音速壓縮機轉子的新穎設計特征預期會提高包括它們的超音速壓縮機的性能，并且在包括這種新穎超音速壓縮機的系統中提供更大的設計多面性。在各種實施例中，由本發(fā)明提供的擁有徑向流動特性的新穎超音速壓縮機轉子可被構造用于由內向外的壓縮或由外向內的壓縮。擁有徑向流動特性的超音速壓縮機轉子被構造成在操作期間當流體隨著轉子的旋轉從內柱形腔體經徑向流動通道移動至外轉子輪緣時用于由內向外壓縮。該超音速壓縮機轉子被構造成在操作期間當流體隨著轉子旋轉從外轉子輪緣經徑向流動通道移動至內柱形腔體時用于由外向內壓縮。擁有 徑向流動特性的超音速壓縮機轉子是否被構造用于由內向外或由外向內壓縮可通過超音速壓縮斜坡在徑向流動通道內的位置和在徑向流動通道的流體入口處的葉片的構造確定，或者僅僅通過超音速壓縮機轉子的旋轉方向確定。在本文的附圖所示的各種示例中，擁有徑向流動特性的超音速壓縮機轉子示出為構造用于由內向外壓縮。如所指出的那樣，在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種包括第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤的超音速壓縮機轉子，這些轉子盤共用公共的旋轉軸線。這些轉子盤被布置成使得第三轉子盤設置在第一轉子盤與第二轉子盤之間。第一轉子盤和第二轉子盤例如通過公共驅動軸(參見圖7)或通過一個或多個葉片可旋轉地聯接到彼此，使得當第一轉子盤附連到驅動軸且驅動軸設為運動時，第一轉子盤和第二轉子盤兩者作為單個主體旋轉。聯接第一轉子盤和第二轉子盤的葉片設置在轉子盤的表面上且限定流體流動通道。在超音速壓縮機轉子被構造用于徑向流體流的情況中，葉片可被構造成橫跨由第一轉子盤和第二轉子盤形成的表面的螺旋(參見圖I)。在超音速壓縮機轉子被構造用于軸向流體流的情況中，葉片可被構造成以螺紋狀方式橫跨由第一轉子盤和第二轉子盤形成的表面(參見圖6)。第三轉子盤設置在第一和第二轉子盤之間且通常不與葉片接觸。在各種實施例中，期望在第三轉子盤與葉片之間的間隙盡可能小。在第三轉子盤與葉片之間的間隙不一定相同或恒定，但通常為大約幾分之一毫米至幾毫米。在一個實施例中，在第三轉子盤與葉片之間的間隙在從約0. 01毫米至約I毫米的范圍內。第三轉子盤包括至少一個凸起的表面結構。該凸起的表面結構具有尺寸，其使得凸起的表面結構的高度大于在第三轉子盤表面與葉片之間的間隙。因此，第三轉子盤必須被構造成使得當第一和第二轉子盤共同旋轉時，第三轉子盤也必須旋轉，并且通常與第一轉子盤和第二轉子盤共同旋轉。這可以通過允許在第三轉子盤的表面與第一轉子盤的表面中的一個和第二轉子盤的表面中的一個之間接觸而實現。在轉子盤之間的這種摩擦聯接允許所有三個轉子盤在例如第一轉子盤聯接到旋轉的驅動軸時共同旋轉。由于葉片橫過第三轉子盤的表面而不與其接觸，并且由于凸起的表面結構的尺寸使得凸起的表面結構可以不在葉片下面經過，則凸起的表面結構被限定到兩個葉片之間的空間；葉片和轉子盤的表面限定了流動通道。雖然第三轉子盤與第一和第二轉子盤共同旋轉，但第三轉子盤可獨立地旋轉，使得凸起的表面結構的位置可以在由葉片形成的邊界內變化。在某些實施例中，凸起的表面結構的位置在由葉片所限定的邊界內的這種變化可視為凸起的表面結構的潛在位置(參見例如圖I的元件111)?？梢圆捎枚喾N方案以獨立地旋轉或使第三轉子盤相對于第一和第二轉子盤“變頻(clock)”。在一個方案中，附加的力(除了使第三轉子盤與第一和第二轉子盤共同旋轉的力之外)被獨立地施加到第三轉子盤，以便瞬間減小或增加其相對于共同旋轉的第一和第二轉子盤的旋轉速率。在備選方案中，由第一轉子盤和第二轉子盤中的一個或兩個施加到第三轉子盤的力瞬間減小，從而使第三轉子盤相對于第一轉子盤和第二轉子盤的共同旋轉速率改變旋轉速度。本領域技術人員將理解，在操作期間，超音速壓縮機轉子通常在例如10，000 rpm的非常高的旋轉速度下操作。因此，第三轉子盤相對于第一和第 二轉子盤的旋轉速率的瞬間增加或減小將具有非常短的持續(xù)時間(例如，幾分之一秒)。因此，凸起的表面結構在流動通道內的位置可以變化。這允許在超音速壓縮機轉子的起動期間將凸起的表面結構定位在流動通道的一個或多個第一部分中，并且在例如超音速壓縮機轉子的穩(wěn)態(tài)操作期間將凸起的表面結構定位在一個或多個第二位置中。據認為，在起動期間，超音速壓縮機轉子的流體入口(參見例如圖2，元件10)應更少而不是更多地收縮，并且在超音速壓縮機轉子的穩(wěn)態(tài)操作期間可通過收縮流體入口來實現性能優(yōu)點。第三轉子盤的變頻允許從最靠近流體入口的流動通道的部分移除或引入凸起的表面結構，以便“開放”或收縮流體入口。如所指出的那樣，葉片與第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤的表面限定了超音速壓縮機轉子的流動通道。本領域技術人員應理解，為了有用，流動通道必須由至少一個附加表面定界。在某些實施例中，該至少一個附加表面與超音速壓縮機轉子一體。例如，在圖3中所示的實施例中，超音速壓縮機轉子包括提供該至少一個附加表面的轉子支承板(參見元件105)。在備選實施例中，該至少一個附加表面不與超音速壓縮機轉子成一體，如在例如圖6所示類型的超音速壓縮機轉子中那樣，其中當超音速壓縮機轉子設置在超音速壓縮機內時，由在其中設置超音速壓縮機轉子的流體導管的內表面提供該至少一個附加表面。流體流動通道被認為包括在操作期間提供用于在流體流動通道內形成激波的至少一個超音速壓縮斜坡。該超音速壓縮斜坡可位于限定流體流動通道的結構中的任一個上。因此，超音速壓縮斜坡可位于葉片中的一個或多個上、在盤表面上、或在以上討論的至少一個附加表面上。圖I、圖2、圖3、圖5、圖6和圖7示出了超音速壓縮斜坡在流體流動通道內的一些可能的位置。如所指出的那樣，由本發(fā)明提供的超音速壓縮機轉子可被構造用于徑向壓縮，例如如在圖I、圖2、圖3和圖4中所示的實施例中那樣。在這樣的構造中，流體流動通道被稱為徑向流動通道。備選地，由本發(fā)明提供的超音速壓縮機轉子可被構造成用于軸向壓縮，例如如在圖5、圖6和圖7所示的實施例中那樣。在這樣的構造中，流體流動通道被稱為軸向流動通道。在典型實施例中，流體流動通道的數量取決于葉片的數量且等于葉片的數量。因此，在圖I所示實施例中，超音速壓縮機轉子包括兩個葉片和兩個徑向流動通道。在圖3所示實施例中，超音速壓縮機轉子包括六個葉片和六個徑向流動通道。在圖5、圖6和圖7所示實施例中，超音速壓縮機轉子包括兩個葉片和兩個軸向流動通道。在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種包括至少三個軸向流動通道的超音速壓縮機轉子。在備選實施例中，本發(fā)明提供了一種包括至少三個徑向流動通道的超音速壓縮機轉子。凸起的表面結構可具有廣泛的各種形狀和尺寸。例如，凸起的表面結構可以是楔形、斜坡、凸起的菱形、凸起的多邊形(例如，凸起的五邊形、凸起的六邊形或凸起的七邊形)、錐形、半錐形、半橢圓體、不是半橢圓體的橢圓體的一部分、棱錐、柱體、半柱體、不是半柱體的柱體的一部分、半球、不是半球的球體的一部分、或它們的一些組合。除了以上討論的熟知的幾何形狀之外，在某些實施例中，凸起的表面結構可具有不規(guī)則形狀。在一個實施例中，凸起的表面結構為楔形結構。在備選實施例中，凸起的表面結構為斜坡形結構。由于 凸起的表面結構被定位在第三轉子盤的外表面上，所以凸起的表面結構與第三轉子盤接觸的部分將適形(conform)于第三轉子盤的輪廓。因此，在擁有軸向流動特性的超音速壓縮機轉子(參見圖5至圖7)中，嚴格地說，凸起的表面結構與第三轉子盤接觸的部分不是真正水平的表面(相對于真實或假設的基準面)，但為了方便，該部分將描述為水平表面。因此，甚至在其中凸起的表面結構為諸如楔形或半球的熟知的幾何形狀的實施例中，當凸起的表面結構與第三轉子盤接觸的部分適形于轉子盤的表面輪廓，并且凸起的表面結構的配對表面不適形(例如，楔形的凸起的表面結構，其中第一水平表面適形于第三轉子盤的輪廓，而第二水平表面不適形)時，其形狀也將略微不規(guī)則(即，偏離理想幾何形狀)。為了使術語“凸起的表面結構”的含義能更好地被理解，現在將更詳細地描述構成潛在的凸起的表面結構的某些結構。本文將為楔形的凸起的表面結構限定為五面結構，該結構具有兩個等尺寸的水平表面(典型地上表面和下表面)、兩個具有相等尺寸的豎直表面、和第三豎直表面。類似楔形，本文將為斜坡的凸起的表面結構限定為五面結構，但其具有僅一個水平表面、三個豎直表面、以及一個既不水平也不豎直的表面。凸起的菱形被限定為六面結構，其具有兩個菱形水平表面和四個豎直表面。類似地，凸起的六邊形被限定為八面結構，其具有兩個六邊形水平表面和六個豎直表面。凸起的表面結構通常具有如下尺寸，S卩，使得其不寬于第三轉子盤的寬度且不高于限定在其中設置有凸起的表面結構的流動通道的葉片。通常，凸起的表面結構為實心結構，其具有表示為在其中設置有凸起的表面結構的流體流動通道的體積的從約0. 1%至約25%的體積的排代體積。流體流動通道的體積被限定為在限定流體流動通道的葉片之間的轉子盤的表面積乘以限定流體流動通道的葉片的最大高度。在一個實施例中，凸起的表面結構為實心結構，其具有表示為在其中安放有凸起的表面結構的流體流動通道的體積的從約1%至約15%的體積的排代體積。在備選實施例中，凸起的表面結構為實心結構，其具有表示為其中安放凸起的表面結構的流體流動通道的體積的從約5%至約10%的體積的排代體積。由本發(fā)明提供的超音速壓縮機轉子可用作超音速壓縮機的部件。因此，在一個方面，本發(fā)明提供了一種包括本發(fā)明的超音速壓縮機轉子的超音速壓縮機。本發(fā)明提供的超音速壓縮機可包括一個或多個附加特征，諸如常規(guī)離心壓縮機轉子(參見例如圖4)。在某些實施例中，由本發(fā)明提供的超音速壓縮機可包括多個本發(fā)明的超音速壓縮機轉子。因此，在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種包括至少兩個本發(fā)明的超音速壓縮機轉子的超音速壓縮機。由本發(fā)明提供的超音速壓縮機可在多種應用中使用。因此，在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種包括本發(fā)明的超音速壓縮機的燃氣渦輪。在一個方面，本發(fā)明提供了一種壓縮流體的方法。流體可以是易于被超音速壓縮的任何流體，例如，二氧化碳、天然氣、或包含二氧化碳、天然氣的混合物?？筛鶕杀景l(fā)明提供的方法壓縮的其它合適的流體包括鹵代烴、諸如甲烷和乙烯的低分子量烷烴、以及包含天然氣、二氧化碳、水蒸氣和硫化氫的天然氣混合物。因此，根據一個實施例，諸如甲烷-CO2混合物的工藝流體被通過低壓氣體入口引入超音速壓縮機的氣體導管中且被進給到以例如10，000 rpm的高速旋轉的本發(fā)明的旋轉的超音速壓縮機轉子的入口側(低壓側)。遭遇超音速壓縮機轉子的低壓側的工藝流體的一部分行進進入超音速壓縮機轉子的 流動通道，在這里流體被壓縮。被壓縮的流體的一部分在轉子的高壓側離開超音速壓縮機轉子且經由高壓氣體出口從超音速壓縮機被移除。在一個實施例中，本發(fā)明的方法采用包括兩個或更多個流體流動通道的超音速壓縮機轉子。在備選實施例中，本發(fā)明的方法采用包括至少三個流體流動通道的超音速壓縮機轉子。在一個實施例中，流體流動通道為徑向流動通道。在備選實施例中，流體流動通道為軸向流動通道。在一個實施例中，本發(fā)明的方法采用包括多個超音速壓縮機轉子的超音速壓縮機，例如包括串聯布置在超音速壓縮機的流體導管內的兩個反轉的本發(fā)明的超音速壓縮機轉子。在一個實施例中，本發(fā)明的方法采用除了至少一個本發(fā)明的超音速壓縮機轉子之外包括至少一個常規(guī)離心壓縮機轉子的超音速壓縮機?，F在參見圖1，該圖示出本發(fā)明的超音速壓縮機轉子100，該轉子包括第一轉子盤101、第二轉子盤102和第三轉子盤103。轉子盤101-103共用公共的旋轉軸線。第一轉子盤101和第二轉子盤102由兩個葉片150可旋轉地聯接。第三轉子盤103設置在第一轉子盤和第二轉子盤之間且可相對于第一和第二轉子盤獨立地旋轉。第三轉子盤103包括在其表面上的凸起的表面結構110，凸起的表面結構110可沿著如虛線111所示的一系列潛在位置并且在葉片150之間相對于第一轉子盤101和第二轉子盤102變頻。第一轉子盤101經由轉子撐條160聯接到驅動軸300，轉子撐條160將機械能從驅動軸傳遞到第一轉子盤101，第一轉子盤101又經由葉片150可旋轉地聯接到第二轉子盤102。轉子盤101-103和葉片150 —起限定徑向流動通道108，徑向流動通道108包括超音速壓縮斜坡120并在超音速壓縮機轉子的內柱形腔體104和外邊緣(外轉子輪緣，參見圖4的元件112)之間提供流體連通。在操作期間，從內柱形腔體104進入徑向流動通道108的流體以超音速遭遇超音速壓縮斜坡120，這引起斜激波125，斜激波125從相鄰的葉片表面被反射回來，從而形成反射的斜激波127和正激波109。凸起的表面結構110可定位在沿路徑111且在葉片150之間的任何地方。現在參見圖2，該圖示出本發(fā)明的超音速壓縮機轉子100的放大部分。凸起的表面結構110示出為附連到第三轉子盤103的表面的菱形凸起結構(“凸起的菱形”)。在該實施例中，凸起的表面結構110示出為位于葉片150之間相比流體入口 10更靠近流體出口 20處。圖2示出了在超音速下操作的超音速壓縮機轉子，并且指示出超音速壓縮斜坡120的位置，以及當進入徑向流動通道108的流體遭遇超音速壓縮斜坡時形成的斜激波125。圖2還指示出反射的激波127、正激波129和亞音速擴散區(qū)121的存在。現在參見圖3，該圖示出本發(fā)明的示例性超音速壓縮機轉子100的分解視圖。該圖示出設置在第一轉子盤101與第二轉子盤102之間的第三轉子盤103。成組的六個葉片150將第一轉子盤101可旋轉地聯接到第二轉子盤102。轉子盤101-103和葉片150 —起限定成組的六個徑向流動通道108 (參見圖I和圖2)，這些徑向流動通道108限定了流體入口 10和流體出口 20。在圖3中，每個葉片包括單個超音速壓縮斜坡120，并且葉片被布置成使得超音速壓縮斜坡120在鄰近流體入口 10的徑向流動通道108內。在第三轉子盤103的表面上以規(guī)則的間距設置有成組的六個凸起的表面結構110，這些凸起的表面結構110分別包括在徑向流動通道108中的每一個內。轉子支承板105固定到葉片150上且進一步限定徑向流動通道108。通過旋轉經由轉子撐條160機械聯接到第一轉子盤101的驅動軸300， 可以將轉子作為整體旋轉至超音速。驅動軸300經由孔口 303行進通過轉子支承板105。第三轉子盤103可經由驅動軸301獨立地旋轉，驅動軸301經由轉子撐條163連接到第三轉子盤103。在示出的實施例中，驅動軸301不直接聯接到第一或第二轉子盤中的任一個。通過向驅動軸301施加力，凸起的表面結構110在每一個徑向流動通道內的位置可以變化，以限制或打開徑向流動通道108的給定部分。參見圖4，該圖示出了本發(fā)明的實施例及其操作的一些基本屬性。該圖示出超音速壓縮機500，超音速壓縮機500在分解圖中示出為包括本發(fā)明的超音速壓縮機轉子100和容納在壓縮機殼體510內的常規(guī)離心壓縮機轉子405。超音速壓縮機轉子100和常規(guī)離心壓縮機轉子405被認為設置在超音速壓縮機的流體導管內，流體導管至少部分地由壓縮機殼體限定，流體導管包括低壓側520和高壓側522，分別被稱為流體導管的低壓側520和流體導管的高壓側522。常規(guī)離心壓縮機轉子405示出為與超音速壓縮機轉子100的內柱形腔體104分開且在內柱形腔體104上方，在這個意義上圖4所示視圖為“分解的”。在各種實施例中，常規(guī)離心壓縮機轉子405實際上設置在內柱形腔體104內。超音速壓縮機轉子100沿方向310由組合的驅動軸300/301驅動。常規(guī)離心壓縮機轉子405沿方向330被驅動軸320驅動。如圖所示，超音速壓縮機轉子100和常規(guī)離心壓縮機轉子405被構造用于反向的旋轉運動。通過壓縮機入口(未示出)引入的流體(未示出)進入流體導管的低壓側520并遭遇沿方向330旋轉的常規(guī)離心壓縮機轉子405的槳葉(blade)406。當流體遭遇旋轉的常規(guī)離心壓縮機轉子時，流體流30的方向改變。流體從設置在超音速壓縮機轉子100的內柱形腔體104內的常規(guī)離心壓縮機轉子405被徑向向外引導。超音速壓縮機轉子100限定內柱形腔體104和外轉子輪緣112以及允許在內柱形腔體104與外轉子輪緣112之間流體連通的至少兩個徑向流動通道108 (未示出)，所述徑向流動通道包括超音速壓縮斜坡(未示出)。在圖4所示實施例中，超音速壓縮機轉子100包括轉子支承板105(轉子板)和三個轉子盤(未示出)第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤，這些轉子盤與葉片150和轉子支承板105 —起限定至少兩個徑向流動通道。轉子支承板105限定可將常規(guī)離心壓縮機轉子405從其中插入內柱形腔體104的孔口。在圖示實施例中，超音速壓縮機轉子100機械聯接到驅動軸300/301，驅動軸300/301提供用于轉子作為整體的旋轉，并且還用于使第三轉子盤103 (未示出)相對于第一轉子盤101 (未示出)和第二轉子盤102 (未示出)變頻。在一個實施例中，驅動軸300/301由兩個同心驅動軸構成，其中，其內軸(未示出)如在例如圖I中那樣經由轉子撐條160 (未示出)機械聯接到第一轉子盤101 (未示出)，并且外驅動軸如在例如圖3中那樣經由轉子撐條163 (未示出)機械聯接到第三轉子盤103 (未示出)。徑向向外移動的流體遭遇旋轉的超音速壓縮機轉子100的流體入口 10(未示出)，并且被引導進入徑向流動通道108(未示出)，徑向流動通道108壓縮從超音速壓縮機轉子的內柱形腔體104行進到外轉子輪緣112的流體。徑向流動通道108 (未示出)包括超音速壓縮斜坡120 (未示出)，超音速壓縮斜坡120壓縮在徑向流動通道內的流體且將壓縮的流體朝流體出口 20引導。離開流體出口 20的流體接著進入流體導管的高壓側522。在流體導管的高壓側522內的壓縮流體可用來做功，或者用于一些其它目的。參見圖5，該圖示出具有軸向流動特性的本發(fā)明的超音速壓縮機轉子100。超音速壓縮機轉子包括第一轉子盤101、第二轉子盤102和設置在它們之間的第三轉子盤103。這三個轉子盤一起形成超音速壓縮機轉子的外表面117并共用公共的旋轉軸線116。第 一轉子盤101和第二轉子盤102經由兩個葉片150可旋轉地聯接，兩個葉片150與轉子盤101-103 一起限定兩個軸向流動通道109，這些軸向流動通道包括流體入口 10和流體出口20。第三轉子盤103可相對于第一和第二轉子盤獨立地旋轉(可變頻)，并且包括凸起的表面結構110。葉片150包括形成軸向流動通道的一部分的超音速壓縮斜坡120。圖5a示出在其中凸起的表面結構位于軸向流動通道的喉區(qū)下游的條件下操作的超音速壓縮機轉子，喉區(qū)由在葉片150的表面上彼此相對的超音速壓縮斜坡120限定。流體在流體入口 10處遭遇旋轉的超音速壓縮機轉子，并且沿螺旋路徑(軸向流動通道)橫跨超音速壓縮機轉子117的外表面?zhèn)魉?，直到其遭遇超音速壓縮斜坡120并被壓縮和經由流體出口 20射出。圖5a中所示構造適合在轉子起動期間使用。圖5b示出在其中凸起的表面結構位于軸向流動通道的喉區(qū)內的條件下操作的超音速壓縮機轉子。圖5b所示構造適合用于在轉子的穩(wěn)態(tài)操作期間使用。凸起的表面結構相對于其在圖5a中的位置的移動的方向在圖5b中示出為箭頭115。參見圖6，該圖進一步示出圖5所示超音速壓縮機轉子100，并且提供了額外的細節(jié)。在該圖中，驅動軸300機械聯接到第一轉子盤101，第一轉子盤101由兩個葉片150可旋轉地聯接到第二轉子盤102。驅動軸301允許第三轉子盤103相對于第一轉子盤101和第二轉子盤102的獨立旋轉，這允許凸起的表面結構110的位置在軸向流動通道109內變化。在應用中，圖6所示超音速壓縮機轉子100通常設置在超音速壓縮機殼體(未示出)內。在圖6(和圖7)中，第一轉子盤101和第三轉子盤103示出為通過間隙106分開，間隙106被夸大且未按比例繪制，以便將第一轉子盤101與第三轉子盤103區(qū)分開。類似地，第二轉子盤102在圖中示出為通過間隙107與第三轉子盤103分開。同樣，該間隙在圖中被夸大且未按比例繪制，以便將第二轉子盤102與第三轉子盤103區(qū)分開。如所指出的那樣，第三轉子盤103通常與第一轉子盤101和第二轉子盤102兩者接觸。現在參見圖7，該圖示出本發(fā)明的超音速壓縮機轉子100，超音速壓縮機轉子100不依靠葉片150將第一轉子盤101可旋轉地聯接到第二轉子盤102。而是，第一轉子盤101和第二轉子盤102通過經由孔口 303行進通過第三轉子盤103的驅動軸300可旋轉地聯接。轉子盤101-103共用公共旋轉軸線(在圖7中由驅動軸300的軸線指示)。驅動軸300不與第三轉子盤103直接接觸。在圖7所示的實施例中，在第一轉子盤101與驅動軸300之間的機械聯接通過轉子撐條160來進行。第二轉子盤102直接聯接(未示出聯接部)到驅動軸300。該圖示出設置在第一轉子盤101與第二轉子盤102之間的第三轉子盤103。轉子盤101-103和葉片150 —起限定兩個軸向流動通道109，這些軸向流動通道109限定了流體入口 10和流體出口 20。在圖7中，每個葉片包括至少一個超音速壓縮斜坡120，并且葉片被布置成使得超音速壓縮斜坡120設置在軸向流動通道109內鄰近流體入口 10處。在第三轉子盤103的外表面上設置有成組的兩個凸起的表面結構110，這些凸起的表面結構110分別包括在軸向流動通道109中的每一個內。通過將力獨立地施加到共同旋轉的同心驅動軸301，可以調整凸起的表面結構110的位置。驅動軸301經由轉子撐條163聯接到第三轉子盤103。通過使驅動軸300和301共同旋轉，可以將轉子作為整體旋轉至超音速。第三轉子盤103被認為可經由驅動軸301相對于第一轉子盤101和第二轉子盤102獨立地旋轉。在圖示實施例中，驅動軸301不直接聯接到第一或第二轉子盤中的任一個。通過向驅動軸301施加力，凸起的表面結構110在每一個徑向流動通道內的位置可以變化，以限制或打開軸向流動通道109的給定部分。本領域技術人員將理解，驅動軸301與驅動軸300共 同旋轉，以防止在轉子撐條160與轉子撐條163之間的接觸，并且轉子撐條163的位置可以在由轉子撐條160定界的弧內變化，并且這對應于凸起的表面結構110在軸向流動通道109內的潛在位置。在圖7所示的超音速壓縮機轉子中，葉片150附連到第一轉子盤101的表面，但不附連到第二轉子盤102。葉片150通過間隙(未示出)與第二轉子盤的表面分開，在第一轉子盤和第二轉子盤不通過葉片150可旋轉地聯接的實施例中，該間隙通常為大約幾分之一毫米至幾毫米。在一個實施例中，在第二轉子盤與葉片之間的間隙在從約0. 01毫米至約I毫米的范圍內。在又一實施例中，本發(fā)明提供了一種用于起動超音速壓縮機的方法。該方法包括(a)提供超音速壓縮機，該超音速壓縮機包括設置在超音速壓縮機的流體導管內的超音速壓縮機轉子，例如靜止的超音速壓縮機轉子。超音速壓縮機包括本發(fā)明的超音速壓縮機轉子，例如圖6所示的超音速壓縮機轉子。超音速壓縮機轉子包括(i)第一轉子盤101 ;(ii)第二轉子盤102 ;和(iii)第三轉子盤103 ;并且第一、第二和第三轉子盤共用公共旋轉軸線。通常，公共旋轉軸線對應于用來驅動超音速壓縮機轉子的一個或多個驅動軸(參見圖6，驅動軸300和301)的旋轉軸線。第一和第二轉子盤可旋轉地聯接。這種機械聯接導致第一轉子盤和第二轉子盤作為一體旋轉，并且可以依靠安裝在第一轉子盤和第二轉子盤的外表面上的兩個或更多個葉片150來進行。備選地，第一轉子盤和第二轉子盤的這種機械聯接可通過一些其它方式進行，例如，通過使第一轉子盤和第二轉子盤兩者附連到公共驅動軸300 (參見例如圖7)。在一些實施例中，第一轉子盤和第二轉子盤通過裝置的組合機械聯接，例如通過公共驅動軸300和葉片150。第三轉子盤設置在第一和第二轉子盤之間且可相對于第一和第二轉子盤獨立地旋轉。第三轉子盤包括位于第三轉子盤的外表面上的凸起的表面結構110。該凸起的表面結構安放在由第一、第二和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定的徑向或軸向流動通道內。流動通道包括在限定流動通道的一個或多個表面上的超音速壓縮斜坡。使用用于使第三轉子盤相對于第一轉子盤和第二轉子盤獨立旋轉的裝置，例如，聯接到轉子撐條163的驅動軸301 (參見圖7)，凸起的表面結構被定位在流動通道內，使得徑向流動通道的喉區(qū)相對更少地收縮。流動通道的喉區(qū)是流動通道通過超音速壓縮斜坡120收縮的那部分，并且由在超音速壓縮斜坡和與超音速壓縮斜坡相對的流動通道的表面之間的空間示出(參見例如圖5，其中流動通道的喉區(qū)示出為在相對的超音速壓縮斜坡120之間的空間)。在低速下，例如在亞音速下，有利的是流動通道的喉區(qū)比在更高速度下更少地收縮。圖5a示出使得流動通道的喉區(qū)相對于圖5b相對更少地收縮的凸起的表面結構在流動通道內的這種定位，圖5b示出使得喉區(qū)比在圖5a所示構造中相對更多地收縮的凸起的表面結構110在流動通道109內的定位。因此，圖5a示出在起動期間當超音速壓縮機轉子以亞音速旋轉時凸起的表面結構110的所期望的定位，并且圖5b示出在穩(wěn)態(tài)操作期間在超音速壓縮機轉子以超音速旋轉時凸起的表面結構110的所期望的定位。當超音速壓縮機轉子的速度從亞音速區(qū)轉變到超音速區(qū)時，通過經由例如驅動軸301和轉子撐條163向第三轉子盤施加力，可以將凸起的表面結構從在流動通道內的第一位置再定位至在流動通道內的第二位置。本領域技術人員將理解，流動通道的喉區(qū)在圖5b所示構造中比在圖5a所示構造中相對更多地收縮。這種在較低速度下打開超音速壓縮機轉子的喉區(qū)并在較高速度下收縮超音速壓縮機轉子的喉區(qū)的能力賦予了一種起動超音速壓縮機的獨特而有效的方式。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域技術人員能 夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何器件或系統并實施任何合并的方法。本發(fā)明的專利保護范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員所想到的其它示例。如果其它示例具有與權利要求的字面語言并無不同的結構元件或者如果其它示例包括與權利要求的字面語言并無實質差別的等效結構元件，則這些其它示例預期在權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種超音速壓縮機轉子，包括 (a)第一轉子盤； (b)第二轉子盤；和 (c)第三轉子盤； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤共用公共旋轉軸線； 所述第一轉子盤和第二轉子盤可旋轉地聯接； 所述第三轉子盤設置在所述第一轉子盤與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一轉子盤和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍所述第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道； 所述流動通道包括超音速壓縮斜坡。
2.根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子，其特征在于，所述流動通道為徑向流動通道。
3.根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子，其特征在于，所述流動通道為軸向流動通道。
4.一種超音速壓縮機轉子，包括 (a)第一轉子盤； (b)第二轉子盤； (c)第三轉子盤；和 (d)轉子支承板； 所述第一轉子盤和第二轉子盤分別限定內柱形腔體和外轉子輪緣； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤共用公共旋轉軸線； 所述第一轉子盤和第二轉子盤可旋轉地聯接； 所述第三轉子盤設置在所述第一轉子盤與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一轉子盤和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤與至少兩個葉片和所述轉子支承板一起限定包圍所述第三轉子盤的凸起的表面結構的徑向流動通道； 所述徑向流動通道包括超音速壓縮斜坡； 所述徑向流動通道允許在所述內柱形腔體與所述外轉子輪緣之間徑向地流體連通。
5.一種超音速壓縮機轉子，包括 (a)第一轉子盤； (b)第二轉子盤；和 (C)第三轉子盤； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤限定所述超音速壓縮機轉子的外表面； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤共用公共旋轉軸線； 所述第一轉子盤和第二轉子盤可旋轉地聯接； 所述第三轉子盤設置在所述第一轉子盤與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一轉子盤和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍所述第三轉子盤的凸起的表面結構的軸向流動通道； 所述軸向流動通道包括超音速壓縮斜坡； 所述軸向流動通道允許沿所述超音速壓縮機轉子的外表面的軸向流體連通。
6.根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子，其特征在于，所述第一轉子盤和所述第二轉子盤經由至少兩個葉片可旋轉地聯接。
7.根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子，其特征在于，所述第一轉子盤和所述第二轉子盤經由驅動軸可旋轉地聯接。
8.根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子，其特征在于，所述凸起的表面結構為斜坡。
9.根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子，其特征在于，所述流動通道包括多個超音速壓縮斜坡。
10.根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子，其特征在于，所述流動通道限定亞音速擴散區(qū)。
11.一種包括根據權利要求I所述的超音速壓縮機轉子的超音速壓縮機。
12.一種超音速壓縮機，包括 (a)流體入口； (b)流體出口；和 (C)至少一個超音速壓縮機轉子，所述超音速壓縮機轉子包括 (i)第一轉子盤； (ii)第二轉子盤；和 (iii)第三轉子盤； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤共用公共旋轉軸線； 所述第一轉子盤和第二轉子盤可旋轉地聯接； 所述第三轉子盤設置在所述第一轉子盤與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一轉子盤和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍所述第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道； 所述流動通道包括超音速壓縮斜坡。
13.根據權利要求12所述的超音速壓縮機，其特征在于，還包括常規(guī)離心壓縮機轉子。
14.根據權利要求12所述的超音速壓縮機，其特征在于，包括多個超音速壓縮機轉子。
15.根據權利要求12所述的超音速壓縮機，其特征在于，所述超音速壓縮機包括在燃氣渦輪內。
16.—種壓縮流體的方法，所述方法包括 (a)將流體通過低壓氣體入口引入包括在超音速壓縮機內的氣體導管內；和 (b)通過所述超音速壓縮機的高壓氣體出口移除氣體； 所述超音速壓縮機包括設置在所述氣體入口與所述氣體出口之間的超音速壓縮機轉子，所述超音速壓縮機轉子包括 (i)第一轉子盤； (ii)第二轉子盤；和(iii)第三轉子盤； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤共用公共旋轉軸線； 所述第一轉子盤和第二轉子盤可旋轉地聯接； 所述第三轉子盤設置在所述第一轉子盤與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一轉子盤和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍所述第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道； 所述流動通道包括超音速壓縮斜坡。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述流體包括二氧化碳。
18.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述流體包括天然氣。
19.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述超音速壓縮機轉子包括至少三個流動通道。
20.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述超音速壓縮機包括多個超音速壓縮機轉子。
21.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述超音速壓縮機包括常規(guī)離心壓縮機轉子。
22.一種用于起動超音速壓縮機的方法，所述方法包括 (a)提供超音速壓縮機，所述超音速壓縮機包括設置在所述超音速壓縮機的流體導管內的超音速壓縮機轉子； 所述超音速壓縮機轉子包括 (i)第一轉子盤； (ii)第二轉子盤；和 (iii)第三轉子盤； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤共用公共旋轉軸線； 所述第一轉子盤和第二轉子盤可旋轉地聯接； 所述第三轉子盤設置在所述第一轉子盤與第二轉子盤之間，所述第三轉子盤可相對于所述第一轉子盤和第二轉子盤獨立地旋轉，所述第三轉子盤包括凸起的表面結構； 所述第一轉子盤、第二轉子盤和第三轉子盤與至少兩個葉片一起限定包圍所述第三轉子盤的凸起的表面結構的流動通道； 所述流動通道包括超音速壓縮斜坡； (b)將所述第三轉子盤的凸起的表面結構定位在所述流動通道內，使得當所述超音速壓縮機轉子在亞音速下旋轉時所述流動通道的喉區(qū)相對更少地收縮；以及 (c)將所述第三轉子盤的凸起的表面結構再定位在所述流動通道內，使得當所述超音速壓縮機轉子在超音速下旋轉時所述流動通道的喉區(qū)相對更多地收縮。
全文摘要
本發(fā)明提供了包括超音速壓縮機轉子(100)的超音速壓縮機，該超音速壓縮機轉子包括可變頻的轉子盤，該轉子盤允許限制或打開轉子的流體流動通道的一部分，以便在例如轉子起動或穩(wěn)態(tài)的不同操作階段期間提高轉子的性能。該超音速壓縮機轉子(100)包括共用公共旋轉軸線的第一轉子盤(101)、第二轉子盤(102)和第三轉子盤(103)。第一轉子盤(101)和第二轉子盤(102)可旋轉地聯接，并且第三轉子盤(103)設置在它們之間。第三轉子盤(103)可相對于所述第一轉子盤(101)和第二轉子盤(102)獨立地旋轉，并且包括用于限制或打開由轉子盤(101,102,103)和至少兩個葉片(150)限定的流動通道的一部分的凸起的表面結構。流動通道包括超音速壓縮斜坡(120)且包圍凸起的表面結構(110)。
文檔編號F04D19/00GK102753832SQ201080064064
公開日2012年10月24日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者D.C.霍菲爾, Z.W.奈格爾 申請人:通用電氣公司