一种同轴式离心-斜流对转压气机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109695580A(43)申请公布日2019.04.30(21)申请号201811422956.5(22)申请日2018.11.27(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人阳诚武赵胜丰韩戈张燕峰卢新根李紫良(51)Int.Cl.F04D25/02(2006.01)F04D29/26(2006.01)F04D29/28(2006.01)F16H1/22(2006.01)F02C3/08(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种同轴式离心-斜流对转压气机(57)摘要本发明公开了一种同轴式离心-斜流对转压气机，其离心叶轮、斜流叶轮沿压气机轴线同轴布置，支撑机匣设置在斜流叶轮的轮盘背侧区域，包括一主动齿轮、一从动齿轮和一中间齿轮，主动齿轮固定设置在离心叶轮的驱动转子轴的下游轴段上，从动齿轮固定设置在斜流叶轮的斜流叶轮轴上，从动齿轮通过中间齿轮与主动齿轮间接啮合，使得离心叶轮的旋转方向与斜流叶轮的旋转方向相反，且使离心叶轮的旋转速度高于斜流叶轮的旋转速度。由于两个叶轮转子反向旋转且同时对气体压缩做功，使得本发明的离心-斜流对转压气机具有单级压比高、直径小、重量轻、出口气流均匀、轴向气流角小等特点，适合于高效、高推重比/功重比的先进航空燃气涡轮发动机压缩系统。CN109695580ACN109695580A权利要求书1/1页1.一种同轴式离心-斜流对转压气机，包括一离心叶轮、一斜流叶轮、一起支撑作用的支撑机匣，一套传递运动和动力的传动单元，所述离心叶轮、斜流叶轮沿压气机轴线同轴布置，所述斜流叶轮设置在所述离心叶轮的下游，其特征在于，所述支撑机匣设置在所述斜流叶轮的轮盘背侧区域，用以支承离心叶轮、斜流叶轮及传动单元组成的转子系统，所述传动单元包括一主动齿轮、一从动齿轮和一中间齿轮，其中，所述主动齿轮、从动齿轮，其齿轮副均为斜齿轮副，所述主动齿轮固定设置在所述离心叶轮的驱动转子轴的下游轴段上，且所述驱动转子轴由位于下游的源动力驱动旋转，所述从动齿轮固定设置在所述斜流叶轮的斜流叶轮轴上，用以驱动所述斜流叶轮旋转，所述中间齿轮，其中心线垂直于所述压气机轴线，包括一上齿轮副和一下齿轮副，所述上齿轮副与下齿轮副背靠背设置且二者均为斜齿轮副，所述下齿轮副与所述主动齿轮的齿轮副相啮合，所述上齿轮副与所述从动齿轮的斜齿轮副相啮合，所述从动齿轮通过所述中间齿轮与所述主动齿轮间接啮合后，使得所述离心叶轮的旋转方向与所述斜流叶轮的旋转方向相反，且使所述离心叶轮的旋转速度高于所述斜流叶轮的旋转速度。2.根据上述权利要求所述的同轴式离心-斜流对转压气机，其特征在于，所述驱动转子轴由位于下游的涡轮或其他原动力驱动旋转，带动所述离心叶轮和斜流叶轮对气体压缩做功，使气体的压力升高后进入下游的燃烧室或下一级压气机。3.根据上述权利要求所述的同轴式离心-斜流对转压气机，其特征在于，所述支撑机匣中设置有用以对所述转子轴前端进行支撑的转子前轴承，以及对所述中间齿轮进行转动支撑的轴承。4.根据上述权利要求所述的同轴式离心-斜流对转压气机，其特征在于，所述离心叶轮与斜流叶轮的半径比R2/R1约为1.3:1～1.5:1，其中，R1为所述离心叶轮的半径，R2为所述斜流叶轮的半径。5.根据上述权利要求所述的同轴式离心-斜流对转压气机，其特征在于，所述从动齿轮通过所述中间齿轮与所述主动齿轮间接啮合后，所述离心叶轮与斜流叶轮的转速比大于两个叶轮的半径比，以保证两个叶轮的机械强度均靠近材料的应力极限。6.根据上述权利要求所述的同轴式离心-斜流对转压气机，其特征在于，所述离心叶轮与斜流叶轮的转速比约为1.4:1～1.6:1。2CN109695580A说明书1/3页一种同轴式离心-斜流对转压气机技术领域[0001]本发明涉及一种主要由离心叶轮和与之旋转方向相反的斜流叶轮组成的对转压气机。具体涉及应用于中小型航空燃气涡轮发动机由同一动力源驱动、旋转方向相反的离心-斜流对转压气机，该压气机具有单级压比高、效率高、结构紧凑、体积小以及重量轻的特点，适合于高效、高推重比/功重比的先进航空燃气涡轮发动机压缩系统。背景技术[0002]目前中小型航空发动机广泛采用轴流-离心组合压气机或离心压气机。在离心压气机中，传统的结构如图1所示。一般一级离心压气机由离心叶轮、径向扩压器和轴向扩压器或径向-轴向一体化的扩压器组成。这种传统的离心压气机具有级压比高、结构紧凑、稳定工作范围宽的优点；同时，也存在径向尺寸大(R2/R1约为1.5～1.8)、效率低的不足。随着离心压气机单级压比的不断提高，作为静子部件的扩压器的负荷急剧增大，导致扩压器内部流动恶化、流动损失