CN102536854A - 超音速压缩机转子及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及超音速压缩机转子及其组装方法。其中，超音速压缩机转子包括：转子盘(48)，其包括在径向内表面(56)与径向外表面(58)之间延伸的主体；多个叶片(46)，其联接到该主体，该叶片从转子盘(48)向外延伸，相邻的叶片形成一对(74)且定向成使得流动通道限定于每个一对相邻叶片之间，流动通道在入口开口(76)与出口开口(78)之间延伸；以及，至少一个超音速压缩斜坡(98)，其定位于流动通道(80)内，超音速压缩斜坡被构造为调节通过流动通道导送的流体，使得流体的特征为在入口开口的第一速度和在出口开口的第二速度，第一速度和第二速度中的每一个相对于转子盘表面为超音速。

Description

超音速压缩机转子及其组装方法

技术领域

本文所述的主题大体而言涉及超音速压缩机系统，且更特定而言涉及用于超音速压缩机系统的超音速压缩机转子。

背景技术

至少一些已知的超音速压缩机系统包括驱动组件、驱动轴杆和至少一个用于压缩流体的超音速压缩机转子。驱动组件利用驱动轴杆联接到超音速压缩机转子以使驱动轴杆和超音速压缩机转子旋转。

已知超音速压缩机转子包括联接到转子盘的多个箍条(strake)。每个箍条绕转子盘在周向定向且限定在相邻箍条之间的轴向流动通道。至少一些已知的超音速压缩机转子包括联接到转子盘的超音速压缩斜坡(supersonic compression ramp)。已知超音速压缩斜坡位于轴向流动路径内且被构造为在流动路径内形成压缩波。

在已知超音速压缩机系统操作期间，驱动组件使得超音速压缩机转子以高旋转速度旋转。将流体导送到超音速压缩机转子使得流体的特征为在流动通道处相对于超音速压缩机转子为超音速。在已知超音速压缩机转子中，在导送流体通过轴向流动通道时，超音速压缩斜坡造成流动通道内形成法向冲击波。在流体经过法向冲击波时，流体速度相对于超音速压缩机转子减小到亚音速。随着流体速度经过法向冲击波减小，流体能量也减小。流体能量通过流动通道减小可减小已知超音速压缩机系统的操作效率。在例如分别在2005年3月28日和2005年3月23日提交的美国专利号7,334,990和7,293,955和在2009年1月16日提交的美国专利申请2009/0196731中描述了已知的超音速压缩机。

发明内容

在一方面，提供一种超音速压缩机转子。这种超音速压缩机转子包括转子盘，转子盘包括在径向内表面与径向外表面之间延伸的主体。多个叶片联接到主体。叶片从转子盘向外延伸。相邻叶片形成一对且定向成使得流动通道限定于每对相邻叶片之间。流动通道在入口开口与出口开口之间延伸。至少一个超音速压缩斜坡定位于流动通道内。超音速压缩斜坡构造为调节通过流动通道导送的流体，使得流体包括在入口开口的第一速度和在出口开口的第二速度。第一速度和第二速度中的每一个相对于所述转子盘表面为超音速。

在另一方面，提供一种超音速压缩机系统。这种超音速压缩机系统包括外壳，其包括限定在流体入口与流体出口之间延伸的腔的内表面。驱动轴杆定位于所述外壳内。驱动轴杆可旋转地联接到驱动组件。超音速压缩机转子联接到驱动轴杆。超音速压缩机转子位于流体入口与流体出口之间以将流体从流体入口导送至流体出口。这种超音速压缩机包括转子盘，其包括在径向内表面与径向外表面之间延伸的主体。多个叶片联接到主体。叶片从转子盘向外延伸。相邻叶片形成一对且定向成使得流动通道限定于每对相邻叶片之间。流动通道在入口开口与出口开口之间延伸。至少一个超音速压缩斜坡定位于流动通道内。超音速压缩斜坡构造为调节通过流动通道导送的流体，使得流体包括在入口开口的第一速度和在出口开口的第二速度。第一速度和第二速度中的每一个相对于转子盘表面为超音速。

在又一方面，提供一种组装超音速压缩机转子的方法。该方法包括提供转子盘，转子盘包括在径向内表面与径向外表面之间延伸的主体。多个叶片联接到主体。相邻叶片形成一对且定向成使得流动通道限定于每对相邻叶片之间。流动通道在入口开口与出口开口之间延伸。至少一个超音速压缩斜坡联接到所述多个叶片中的一叶片和转子盘之一。超音速压缩斜坡定位于流动通道内且构造为调节通过流动通道导送的流体，使得流体包括在入口开口处的第一速度和在出口开口处的第二速度。第一速度和第二速度中的每一个相对于转子盘表面为超音速。

附图说明

当参看附图来阅读本发明下文的详细描述时，本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中：

图1为示例性超音速压缩机的示意图；

图2为可用于图1所示的超音速压缩机的示例性超音速压缩机转子的透视图；

图3为图2所示的超音速压缩机转子的分解透视图；

图4为沿着截面线4-4所截取的图2所示的超音速压缩机转子的截面图；

图5为图3所示且沿着区域5所截取的超音速压缩机转子的一部分的放大截面图；

图6为可用于图1所示的超音速压缩机的替代超音速压缩机转子的透视图；

图7为沿着截面线7-7所截取的图6所示的超音速压缩机转子的一部分的放大顶视图。

除非另外指示，本文所提供的附图意在说明本发明的关键发明特点。认为这些关键发明特点能应用于包括本发明的一个或多个实施例的很多种系统中。因此，附图并不意谓着包括实践本发明所需的本领域普通技术人员已知的所有常规特点。

部件列表：

10        超音速压缩机系统

12        吸入部段

14        压缩机部段

16        排放部段

18        驱动组件

20        转子组件

22        旋转驱动轴杆

24        压缩机外壳

26        流体入口

28        流体出口

30        内表面

32        腔

34        流体源

36        入口引导叶片组件

38        入口引导叶片

40        超音速压缩机转子

42        出口引导叶片组件

44        输出系统

46        叶片

48        转子盘

50        环形盘主体

52        内圆柱形腔

54        中心线轴线

56        径向内表面

58        径向外表面

60        端壁

62        宽度

64        径向

66        轴向

68        入口边缘

70        出口边缘

74        对

76        入口开口

78        出口开口

80        流动通道

82        流动路径

84        外表面

86        内表面

88        轴向高度

90        护罩组件

92        内边缘

94        外边缘

96        开口

96        圆柱形开口

98        超音速压缩斜坡

100       压缩波

102       流体

104       箭头

106       压力侧

108       吸力侧

110       周向宽度

112       第一周向宽度

114       第二周向宽度

116       截面积

118       截面积

120       截面积

122       截面积

124       喉部区域

126       压缩表面

128       发散表面

130        前边缘

132        后边缘

134        斜角

136        压缩区域

138        截面积

140        第一端

142        第二端

144        斜角

146        发散区域

148        截面积

152        第一斜冲击波

154        第二斜冲击波

158        上游表面

160        下游表面

162        宽度

164        轴向流动路径

168        第一轴向宽度

170        第二轴向宽度

具体实施方式

在下文的说明书和权利要求中，将提及多个用语，其将被定义为具有以下意义。

单数形式“一”和“该”包括多个所指对象，除非上下文清楚地表示为其它情况。

“可选”或者“可选地”意谓随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

如在整个说明书和权利要求中所用的近似语言可用于修饰任何定量表示，这些定量表示可允许变化而不会导致与之相关的基础功能变化。因此，由诸如“大约”和“基本上”的一个或多个用语修饰的值并不限于所规定的精确值。在至少一些情形下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。此处和在整个说明书和权利要求中，范围限制可组合和/或互换，识别这些范围且包括含于其中的所有子范围，除非上下文或语言表示为其它情况。

如本文所用的用语“上游”指超音速压缩机系统的前或入口端，且用语“下游”指超音速压缩机系统的后或出口端。

如本文所用的用语“超音速压缩机转子”指压缩机转子，其包括安置于超音速压缩机转子的流体流动通道内的超音速压缩斜坡。超音速压缩机转子被说成是“超音速”，这是因为它们被设计成绕旋转轴线高速旋转使得在安置于转子的流动通道内的超音速压缩斜坡处遇到旋转超音速压缩机转子的移动流体(例如移动气体)被说成具有超音速的相对流体速度。在遇到超音速压缩斜坡之前，相对流体速度可被定义为根据在超音速压缩斜坡的转子速度与流体速度的向量和。此相对流体速度有时被称作“局部超音速入口速度”，其在某些实施例中为入口气体速度与安置于超音速压缩机转子的流动通道内的超音速压缩斜坡的切向速度的组合。超音速压缩机转子被设计成在很高切向速度使用，例如，在300米/秒至800米/秒范围的切向速度。

本文所述的示例性系统和方法通过提供便于导送流体通过流动路径的超音速压缩机转子而克服了已知超音速压缩机组件的缺点，其中，流体的特征为在流体通道出口处为超音速的速度。更具体而言，本文所述的实施例包括超音速压缩斜坡，超音速压缩斜坡位于流动通道内且被构造为防止在流动通道内形成法向冲击波。通过防止流动通道内形成法向冲击波，减小了流体熵升高。

图1为示例性超音速压缩机系统10的示意图。在该示例性实施例中，超音速压缩机系统10包括吸入部段12，联接于吸入部段12下游的压缩机部段14，联接于压缩机部段14下游的排放部段16和驱动组件18。压缩机部段14由转子组件20联接到驱动组件18，转子组件20包括驱动轴杆22。在该示例性实施例中，吸入部段12、压缩机部段14和排放部段16中的每一个位于压缩机外壳24内。更具体而言，压缩机外壳24包括流体入口26、流体出口28和限定腔32的内表面30。腔32在流体入口26与流体出口28之间延伸且被构造为将流体从流体入口26导送到流体出口28。吸入部段12、压缩机部段14和排放部段16中的每一个位于腔32内。或者，吸入部段12和/或排放部段16可不位于压缩机外壳24内。

在示例性实施例中，流体入口26被构造为导送流体从流体源34流到吸入部段12。流体可为任何流体，诸如气体、气体混合物和/或载有粒子的气体。吸入部段12与压缩机部段14流动连通地联接以将流体从流体入口26导送到压缩机部段14。吸入部段12被构造为调节具有一个或多个预定参数的流体流动，诸如速度、质量流率、压力、温度和/或任何合适的流动参数。在该示例性实施例中，吸入部段12包括入口引导叶片组件36，其联接于流体入口26与压缩机部段14之间用于将流体从流体入口26导送到压缩机部段14。入口引导叶片组件36包括联接到压缩机外壳24的一个或多个入口引导叶片38。

压缩机部段14联接于吸入部段12与排放部段16之间以将流体的至少一部分从吸入部段12导送到排放部段16。压缩机部段14包括可旋转地联接到驱动轴杆22的至少一个超音速压缩机转子40。超音速压缩机转子40被构造为增加流体压力，减小流体体积，和/或升高导送到排放部段16的流体的温度。排放部段16包括出口引导叶片组件42，出口引导叶片组件42联接于超音速压缩机转子40与流体出口28之间以将流体从超音速压缩机转子40导向至流体出口28。流体出口28被构造为将流体从出口引导叶片组件42和/或超音速压缩机转子40导送到输出系统44，诸如涡轮发动机系统，流体处理系统和/或流体储存系统。驱动组件18被构造为使驱动轴杆22旋转以使得超音速压缩机转子40和/或出口引导叶片组件42旋转。

在操作期间，吸入部段12将流体从流体源34朝向压缩机部段14导向。压缩机部段14压缩流体且将压缩流体朝向排放部段16排放。排放部段16将压缩流体从压缩机部段14通过流体出口28导送到输出系统44。

图2为示例性超音速压缩机转子40的透视图。图3为超音速压缩机转子40的分解透视图。图4为在图2所示的截面线4-4处的超音速压缩机转子40的截面图。在图3和图4中所示的相同的构件用图2中所用的相同附图标记来标注。在该示例性实施例中，超音速压缩机转子40包括联接到转子盘48的多个叶片46。转子盘48包括环形盘主体50，环形盘主体50限定沿着中心线轴线54大体上在轴向穿过盘主体50的内圆柱形腔52。盘主体50包括径向内表面56、径向外表面58和端壁60。径向内表面56限定内圆柱形腔52。内圆柱形腔52具有基本上圆柱形的形状且绕中心线轴线54定向。内圆柱形腔52的大小适于穿过它接纳驱动轴杆22(在图1中示出)。端壁60从内圆柱形腔52且在径向内表面56与径向外表面58之间沿径向向外延伸。端壁60包括限定于垂直于中心线轴线54定向的径向64中的宽度62。

在该示例性实施例中，每个叶片46联接到端壁60且从端壁60在大体上平行于中心线轴线54的轴向66上向外延伸。每个叶片46包括入口边缘68、出口边缘70且在入口边缘68与出口边缘70之间延伸。入口边缘68邻近径向内表面56定位。出口边缘70邻近径向外表面58定位。在该示例性实施例中，相邻叶片46形成一对74叶片46。每对74定向成限定入口开口76、出口开口78和在相邻叶片46之间的流动通道80。流动通道80在入口开口76与出口开口78之间延伸且限定从入口开口76到出口开口78的流动路径，由箭头82(在图4中示出)表示。流动路径82大体上平行于叶片46定向。流动通道80的大小、形状和方位适于在径向64沿着从入口开口76到出口开口78的流动路径82导送流体。入口开口76限定于相邻叶片46的相邻入口边缘68之间。出口开口78限定于相邻叶片46的相邻出口边缘70之间。叶片46在入口边缘68与出口边缘70之间沿径向延伸且在径向内表面56与径向外表面58之间延伸。叶片46包括外表面84和相对的内表面86。叶片46在外表面84与内表面86之间延伸以限定流动通道80的轴向高度88。

参看图2和图3，在示例性实施例中，护罩组件90联接到每个叶片46的外表面84使得流动通道80(在图4中示出)限定于护罩组件90与端壁60之间。护罩组件90包括内边缘92和外边缘94。内边缘92限定基本上圆柱形开口96。护罩组件90与转子盘48同轴定向使得内圆柱形腔52与开口96同心。护罩组件90联接到每个叶片46，使得叶片46的入口边缘68邻近护罩组件90的内边缘92定位，且叶片46的出口边缘70邻近护罩组件90的外边缘94定位。或者，超音速压缩机转子40并不包括护罩组件90。在此实施例中，膜片组件(未图示)邻近叶片46的每个外表面84定位使得膜片组件至少部分地限定流动通道80。

现参看图4，在示例性实施例中，至少一个超音速压缩斜坡98定位于流动通道80内，超音速压缩斜坡98定位于入口开口76与出口开口78之间且大小、形状和方位适于使得一个或多个压缩波110形成于流动通道80内。

在超音速压缩机转子40操作期间，吸入部段12(在图1中示出)将流体102朝向流动通道80的入口开口76导送。流体102在即将进入到入口开口76之前具有第一速度，即，接近速度。超音速压缩机转子40以第二速度，即由箭头104所表示的旋转速度，绕中心线轴线54旋转，使得进入流动通道80的流体102具有第三速度，即，在入口开口76处相对于叶片46为超音速的入口速度。在流体102以超音速速度导送通过流动通道80时，超音速压缩斜坡98使得压缩波100形成于流动通道80内以便于压缩流体102，使得流体102在出口开口78处包括增加的压力和温度，和/或包括减小的体积。

图5为沿着图4所示的区域5所截取的超音速压缩机转子40的一部分的放大截面图。在图5所示的相同构件用图2和图4所用的相同附图标记来标注。在该示例性实施例中，每个叶片46包括第一侧，即，压力侧106，和相对的第二侧，即吸力侧108。每个压力侧106和吸力侧108在入口边缘68与出口边缘70之间延伸。

在示例性实施例中，每个叶片46绕内圆柱形腔52在周向间隔开使得流动通道80在入口开口76与出口开口78之间大体上沿径向定向。每个入口开口76在入口边缘68处在叶片46的压力侧106与相邻吸力侧108之间延伸。每个出口开口78在出口边缘70处在压力侧106与相邻吸力侧108之间延伸，使得流动路径82限定为沿径向64从径向内表面56在径向向外到径向外表面58。或者，相邻叶片46可定向为使得入口开口76限定于径向外表面58处，且出口开口78限定于径向内表面56，处使得流动路径82限定为从径向外表面58在径向向内到径向内表面56。在该示例性实施例中，流动通道80包括限定于压力侧106与相邻吸力侧108之间且垂直于流动路径82的周向宽度110。入口开口76具有大于出口开口78的第二周向宽度114的第一周向宽度112。或者，入口开口76的第一周向宽度112可小于或等于出口开口78的第二周向宽度114。在该示例性实施例中，每个叶片46形成为弓形的形状且定向成使得流动通道80限定成具有螺旋形状且大体上在入口开口76到出口开口78之间向内会聚。

在该示例性实施例中，流动通道80限定沿着流动路径82变化的截面积116。流动通道88的截面积116垂直于流动路径82限定且等于流动通道80的周向宽度110乘以流动通道80的轴向高度88(在图3中示出)。流动通道80包括第一面积(即在入口开口76处的入口截面积118)，第二面积(即在出口开口76处的出口截面积120)，和第三面积(即限定于入口开口76与出口开口78之间的最小截面积122)。在该示例性实施例中，最小截面积122小于入口截面积118和出口截面积120。在一实施例中，最小截面积122等于出口截面积120，其中出口截面积120和最小截面积122中的每一个小于入口截面积118。

在示例性实施例中，超音速压缩斜坡98联接到叶片46的压力侧106且限定流动通道80的喉部区域124。喉部区域124限定流动通道80的最小截面积122。在替代实施例中，超音速压缩斜坡98可联接到叶片46的吸力侧108、端壁60和/或护罩组件90。在另一替代实施例中，超音速压缩机转子40包括多个超音速压缩斜坡98，超音速压缩斜坡98各联接到压力侧106、吸力侧108、端壁60和/或护罩组件90。在此实施例中，每个超音速压缩斜坡98一起限定喉部区域124。

在示例性实施例中，喉部区域124限定小于入口截面积118的最小截面积122，使得流动通道80具有定义为入口截面积118除以最小截面积122在大约1.01至1.10之间的面积比。在一实施例中，面积比在大约1.07与1.08之间。在替代实施例中，面积比可等于或小于1.01。在另一替代实施例中，面积比可等于或大于1.10。

在该示例性实施例中，超音速压缩斜坡98包括压缩表面126和发散表面128。压缩表面126包括第一边缘(即，前边缘130)，和第二边缘(即后边缘132)。前边缘130比后边缘132更靠近入口开口76定位。压缩表面126在前边缘130与后边缘132之间延伸且定向成以斜角134从叶片46朝向相邻吸力侧108且到流动路径82内。压缩表面126朝向相邻吸力侧108会聚使得压缩区域136限定于前边缘130与后边缘132之间。压缩区域136包括沿着从前边缘130到后边缘132的流动路径82减小的流动通道80的截面积138。压缩表面126的后边缘132限定喉部区域124。

发散表面126联接到压缩表面126且从压缩表面126向下游朝向出口开口78延伸。发散表面128包括第一端140和第二端142，第二端142比第一端140更靠近出口开口78。发散表面128的第一端140联接到压缩表面126的后边缘132。发散表面128在第一端140与第二端142之间延伸且定向成以斜角144从压力侧106朝向压缩表面126的后边缘132。发散表面128限定发散区域146，发散区域146包括发散截面积148，发散截面积148从压缩表面126的后边缘132向出口开口78增加。发散区域146从喉部区域124延伸到出口开口78。在替代实施例中，超音速压缩斜坡98并不包括发散表面128。在此替代实施例中，压缩表面126的后边缘132邻近叶片46的出口边缘70定位使得喉部区域124限定于邻近出口开口78处。

在超音速压缩机转子40操作期间，流体102以第一速度从内圆柱形腔52导送到入口开口76内，该第一速度相对于转子盘48为超音速。从内圆柱形腔52进入流动通道80的流体102接触超音速压缩斜坡98的前边缘130以形成第一斜冲击波152。超音速压缩斜坡98的压缩区域136被构造为使得第一斜冲击波152定向成相对于从前边缘130朝向相邻叶片46且在流动通道80内的流动路径82成斜角。随着第一斜冲击波152接触相邻叶片46，第二斜冲击波154相对于流动路径82以斜角从相邻叶片46反射且朝向超音速压缩斜坡98的喉部区域124。在一实施例中，压缩表面126定向成使得第二斜冲击波154从相邻叶片46处的第一斜冲击波152延伸到限定喉部区域124的后边缘132。超音速压缩斜坡98被构造为使得每个第一斜冲击波152和第二斜冲击波154形成于压缩区域136内。

随着流体102通过压缩区域136，流体102速度随着流体102经过每个第一斜冲击波152和第二斜冲击波154而减小。此外，流体102的压力升高且流体102的体积减小。在该示例性实施例中，随着流体102经过喉部区域124，超音速压缩斜坡98被构造为调节流体102以在出口开口78处具有相对于转子盘48为超音速的出口速度。超音速压缩斜坡98进一步被构造为防止法向冲击波在喉部区域124的下游且在流动通道80内形成。法向冲击波为垂直于流动路径82定向的冲击波，随着流体经过法向冲击波，其将流体102的速度减小至相对于转子盘48为亚音速。在该示例性实施例中，喉部区域124足够靠近出口开口78定位以防止法向冲击波形成于流动通道80内。在一实施例中，喉部区域124邻近出口开口78定位以防止法向冲击波形成于流动通道80内。

图6为替代超音速压缩机转子40的透视图。图7为在截面线7-7所截取的图6所示的超音速压缩机转子40的一部分的放大顶视图。在图6和图7所示的相同构件用图4和图5所用的相同附图标记来标注。在替代实施例中，转子盘48包括上游表面158、下游表面160且沿轴向66在上游表面158与下游表面160之间延伸。每个上游表面158和下游表面160在径向内表面56与径向外表面58之间延伸。径向外表面58绕转子盘48在周向且在上游表面158与下游表面160之间延伸。径向外表面58具有限定于轴向66上的宽度162。每个叶片46联接到径向外表面58且以盘旋形状绕转子盘48在周向延伸。叶片46沿径向64从径向外表面58向外延伸。在该示例性实施例中，外表面58具有基本上圆柱形的形状。或者，外表面58可具有圆锥形状和/或任何合适形状以使得超音速压缩机转子40如本文所述起作用。

每个叶片46与相邻叶片46在轴向间隔开使得流动通道80大体上在轴向66定向于入口开口76与出口开口78之间。流动通道80限定于每对74轴向相邻的叶片46之间。每对74叶片46定向成使得入口开口76限定于上游表面158处且出口开口78限定于下游表面160处。轴向流动路径164沿着径向外表面58从入口开口76到出口开口78在轴向限定。在此替代实施例中，流动通道80包括限定于叶片46的压力侧106与相邻吸力侧108之间且基本上垂直于轴向流动路径164的轴向宽度166。入口开口76具有大于出口开口78的第二轴向宽度170的第一轴向宽度168。或者，入口开口76的第一轴向宽度168可小于或等于出口开口78的第二轴向宽度170。

在此替代实施例中，至少一个超音速压缩斜坡98联接到每个叶片46且限定定位于入口开口76与出口开口78之间的流动通道80的喉部区域124。或者，超音速压缩斜坡98联接到转子盘48的径向外表面58。在该替代实施例中，超音速压缩斜坡98的压缩表面126邻近叶片46的出口边缘70定位以限定在出口开口76处的喉部区域124。

上文所述的超音速压缩机转子提供具有成本效益且可靠的方法来提高超音速压缩机系统的性能效率。此外，超音速压缩机转子便于通过减少通过超音速压缩机转子导送的流体内的熵升高来提高超音速压缩机系统的操作效率。更具体而言，超音速压缩转子包括超音速压缩斜坡，其被构造为导送流体通过流动路径使得流体的特征为在流体通道出口处为超音速的速度。此外，超音速压缩斜坡还被构造为防止法向冲击波形成于流动通道内，这减小了流动通道内流体的熵升高。因此，超音速压缩机转子便于改进超音速压缩系统的操作效率。因此，可降低维护超音速压缩机系统的成本。

在上文中详细地描述了组装超音速压缩机转子的系统和方法的示例性实施例。系统和方法并不限于本文所述的具体实施例，而是系统构件和/和方法步骤可独立于且单独于本文所述的其它构件和/或步骤利用。举例而言，系统和方法也可组合其它旋转发动机系统和方法使用，且并不限于仅以如本文所述的超音速压缩机系统来实践。而是，示例性实施例可结合许多其它旋转系统应用来实施和利用。

尽管可在一些附图中示出但未在其它附图中示出本发明的各种实施例的具体特点，但这只是出于方便目的。另外，在上文描述中对“一个实施例”的提及预期不理解为排除也合并所陈述的特点的额外实施例的存在。根据本发明的原理，附图的任何特点可组合任何其它附图的任何特点参考和/或要求保护。

本书面描述使用实例来公开本发明(包括最佳实施方式)，且也能使本领域技术人员实践本发明(包括做出和使用任何装置或系统和执行任何合并的方法)。专利保护范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质不同的等效结构元件，那么这些其它实例预期在权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超音速压缩机转子，包括：

转子盘(48)，其包括在径向内表面(56)与径向外表面(58)之间延伸的主体；

多个叶片(46)，其联接到所述主体，所述叶片从所述转子盘(48)向外延伸，相邻的所述叶片形成一对(74)且定向成使得在每个所述一对相邻叶片之间限定流动通道，所述流动通道在入口开口(76)与出口开口(78)之间延伸；以及

至少一个超音速压缩斜坡(98)，其定位于所述流动通道(80)内，所述超音速压缩斜坡被构造为调节通过所述流动通道导送的流体，使得所述流体的特征为在所述入口开口的第一速度和在所述出口开口的第二速度，所述第一速度和所述第二速度中的每一个相对于所述转子盘的表面为超音速。

2.根据权利要求1所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述至少一个超音速压缩斜坡(98)被构造为防止法向冲击波形成于所述流动通道(80)内。

3.根据权利要求1所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述超音速压缩斜坡(98)包括在前边缘(130)与后边缘端部(152)之间延伸的压缩表面(126)，所述前边缘比所述后边缘更靠近所述入口开口(76)定位，所述后边缘限定所述流动通道(80)的喉部区域(124)，所述喉部区域具有所述流动通道的最小截面积。

4.根据权利要求3所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述后边缘(152)定位成邻近所述出口开口(78)。

5.根据权利要求3所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述超音速压缩斜坡(98)包括联接到所述后边缘(152)的发散表面(128)，所述发散表面在第一端(140)与第二端(142)之间延伸，所述第一端联接到所述压缩表面(126)且限定所述流动通道(80)的第一截面积(116)，所述第二端(142)比所述第一端(140)更靠近所述出口开口(78)定位且限定大于所述第一截面积的第二截面积(118)。

6.根据权利要求1所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述多个叶片中的每个叶片(46)包括至少部分地限定所述流动通道(80)的外表面(84)，所述至少一个超音速压缩斜坡(98)联接到所述外表面。

7.根据权利要求1所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述转子盘(48)包括至少部分地限定所述流动通道(80)的外表面(84)，所述至少一个超音速压缩斜坡(98)联接到所述外表面。

8.根据权利要求1所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述转子盘(48)包括基本上沿径向在所述径向内表面(56)与所述径向外表面(58)之间延伸的端壁(60)，所述叶片(46)联接到所述端壁，相邻的所述叶片以周向距离间隔开使得所述流动通道(80)限定于每个所述一对周向相邻叶片之间，所述流动通道在所述径向内表面与所述径向外表面之间延伸。

9.根据权利要求1所述的超音速压缩机转子，其特征在于，所述转子盘主体包括上游表面(158)和下游表面(160)，所述径向外表面(58)大体上沿轴向在所述上游表面与所述下游表面之间延伸，所述叶片(46)联接到所述径向外表面，相邻的所述叶片以轴向距离间隔开使得所述流动通道(80)限定于每个所述一对轴向相邻叶片的之间，所述流动通道在所述上游表面与所述下游表面之间延伸。

10.一种超音速压缩机系统(10)，包括：

外壳，其包括限定在流体入口(26)与流体出口(28)之间延伸的腔的内表面(56)；

驱动轴杆，其定位于所述外壳内，所述驱动轴杆(22)可旋转地联接到驱动组件(18)；以及

超音速压缩机转子，其联接到所述驱动轴杆，所述超音速压缩机转子位于所述流体入口(26)与所述流体出口(28)之间以将流体从所述流体入口导送至所述流体出口，所述超音速压缩机转子包括：

转子盘(48)，其包括在径向内表面(56)与径向外表面(58)之间延伸的主体；

多个叶片(46)，其联接到所述主体(50)，所述叶片从所述转子盘向外延伸，相邻的所述叶片形成一对(74)且定向成使得流体通道(80)限定于每个所述一对相邻叶片之间，所述流动通道在入口开口(76)与出口开口(78)之间延伸；以及

至少一个超音速压缩斜坡(98)，其定位于所述流动通道内，所述超音速压缩斜坡被构造为调节通过所述流动通道导送的流体，使得所述流体的特征为在所述入口开口的第一速度和在所述出口开口的第二速度，所述第一速度和所述第二速度中的每一个相对于所述转子盘的表面为超音速。

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