离心压缩机的双层叶片收敛型扩压器.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CN105697419A(43)申请公布日2016.06.22(21)申请号201610188643.2(22)申请日2016.03.29(71)申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街928号(72)发明人窦华书陈兴魏义坤陈小平杨徽(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人杜军(51)Int.Cl.F04D29/44(2006.01)F04D27/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称离心压缩机的双层叶片收敛型扩压器(57)摘要本发明公开了离心压缩机的双层叶片收敛型扩压器。改进叶片扩压器使其较好匹配叶轮出口的高旋三元气流是亟需解决的问题。本发明中上层叶片的顶面为抛物面；上层叶片压力面和上层叶片吸力面均开设有第一弧形翼槽；下层叶片前缘与下层叶片尾缘等高，且等于上层叶片前缘的高度；下层叶片压力面和下层叶片吸力面均开设有第二弧形翼槽；上层叶片的入口安装角比下层叶片的入口安装角大；子午面流道中，轮盖的型线由一段抛物线两端连接两段直线段组成。本发明的上下两层叶片能够改善扩压器入口气流角沿叶高分布不均匀的问题，利用增大上层叶片的入口安装角使上下两层叶片交错分布，将整个扩压器高度上的气流冲角控制在一定范围内。CN105697419ACN105697419A权利要求书1/1页1.离心压缩机的双层叶片收敛型扩压器，包括轮盖、上层叶片、隔板、下层叶片和轮盘，其特征在于：十二片下层叶片沿圆周均布，且底部均固定在轮盘上，顶部均与隔板底面固定；所述隔板的厚度为1～2mm；十二片上层叶片沿圆周均布，且底部均固定在隔板顶面上，顶部均与轮盖固定；上层叶片和下层叶片均采用翼形结构；所述上层叶片的顶面为抛物面，上层叶片前缘的高度比上层叶片后缘的高度大12～15mm；上层叶片压力面和上层叶片吸力面均开设有第一弧形翼槽；所述第一弧形翼槽的中心线高度为上层叶片后缘高度值的1/2；第一弧形翼槽靠近上层叶片前缘的端面与上层叶片前缘之间所夹弧长为上层叶片弦长的1/8～1/7，第一弧形翼槽靠近上层叶片后缘的端面与上层叶片后缘之间所夹弧长为上层叶片弦长的1/7～1/6；第一弧形翼槽为等截面槽，且截面呈半圆形；所述下层叶片前缘与下层叶片尾缘等高，且等于上层叶片前缘的高度；下层叶片压力面和下层叶片吸力面均开设有第二弧形翼槽；所述第二弧形翼槽的中心线高度为下层叶片高度值的1/2；第二弧形翼槽靠近下层叶片前缘的端面与下层叶片前缘之间所夹弧长为下层叶片弦长的1/8～1/7，第二弧形翼槽靠近下层叶片尾缘的端面与下层叶片尾缘之间所夹弧长为下层叶片弦长的1/7～1/6；第二弧形翼槽为等截面槽，且截面呈半圆形；所述下层叶片和上层叶片压力面的前缘线在同一纵截面上的截点位于以轮盘中心为圆心的同一圆周上；上层叶片的入口安装角比下层叶片的入口安装角大6～8°；由轮盖与轮盘形成的扩压器子午面流道中，轮盖的型线由一段抛物线两端连接两段直线段组成，入口处的直线段长12～16mm，出口处的直线段长8～10mm，抛物线的形状与上层叶片的顶面形状匹配；扩压器子午面流道的出口宽度比入口宽度小12～15mm；通过上、下层叶片入口安装角改进、扩压器子午面流道宽度设计、第一弧形翼槽和第二弧形翼槽设计来优化内部边界层分离和减少二次流，从而提升扩压器效率。2CN105697419A说明书1/5页离心压缩机的双层叶片收敛型扩压器技术领域[0001]本发明涉及离心式空气压缩机，特别涉及一种离心压缩机的双层叶片收敛型扩压器。背景技术[0002]离心压缩机由于结构简单，单级压比高，工艺性能好而被广泛应用于工业各领域。特别是在冶金、石油化工、动力工业以及机械、建筑、采矿业中广泛应用，主要用来增加气体压力。对于小型、微型燃气轮机，离心压缩机是整个系统的重要组成部分，直接关系整台装置的性能。[0003]在离心压缩机中，叶片扩压器是一个与叶轮几乎同等重要的静止元件。扩压器的作用主要是使从叶轮出来的具有较大动能的气流减速，使动能有效地转化为压力能。无论对于径向直叶片叶轮还是后弯或是强后弯叶轮，这部分动能都占叶轮总耗功很大的比例。叶片扩压器对于提高压缩机级效率和级压比，改变最佳工况点位置，扩大稳定工作范围起着十分重要的作用。尽管与无叶扩压器流程长，摩擦损失大等缺点相比，叶片扩压器具有扩压程度大，尺寸小的优点，但是由于叶片的存在，变工况时冲击损失较大，效率明显下降。无论是流量小于设计流量还是大于设计流量，流道中流动情况均会发生恶化，大大降低叶片扩压器的效率，甚至使叶片扩压器丧失其扩压的作用。而叶片扩压器进口形状和与之匹配的叶轮在很大程度上决定了叶片扩压器进口流场，进口流场的分布又直接影