一种具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器.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(10)申请公布号CNCN103742450103742450A(43)申请公布日2014.04.23(21)申请号201310714361.8(22)申请日2013.12.22(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A202(72)发明人卢新根张燕峰韩戈赵胜丰朱俊强(51)Int.Cl.F04D29/44(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器(57)摘要本发明公开了一种具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，属于中小形航空发动机压气机技术领域，其关键在于扩压器由沿周向均布的一系列具有马蹄形扩压通道的叶片构成，相邻的两个扩压器通道相贯，在轮盖侧形成燕尾形进口前缘。该发明可直接用于中小型航空发动机高压比离心压气机，能够在不增加压气机扩压器加工制造成本的前提下大幅度提高离心压气机的效率和稳定工作裕度。CN103742450ACN1037425ACN103742450A权利要求书1/1页1.一种具有马蹄形扩压通道的离心压气机叶片式扩压器，包括扩压器轮盘、扩压器轮盖及内置若干扩压器叶片，适用于高压比离心压气机，其特征在于，所述扩压器叶片沿周向均布在扩压器轮盖和扩压器轮盘之间，包括轴向扩压器叶片和径向扩压器叶片，其中，所述径向扩压器叶片的底部形成在所述扩压器轮盖的内壁上，其顶部与所述扩压器轮盘的内壁相抵触，且所述径向扩压器叶片与扩压器轮盖的内壁之间采用圆角光滑过渡，所述圆角半径R为相邻两径向扩压器叶片间距b的1/3～1/2，相邻两径向扩压器叶片与所述扩压器轮盘内壁、扩压器轮盖内壁形成一封闭的横截面形状基本呈“U”形的马蹄形扩压通道，各所述马蹄形扩压通道在所述扩压器的进口部分相贯，各所述径向扩压器叶片在所述扩压器轮盖的进口侧形成燕尾形前缘，且各径向扩压器叶片均在其前缘部分与所述扩压器轮盖的轮缘相切。2.根据权利要求1所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：所述扩压器轮盖和扩压器轮盘均包括径向部分和轴向部分，且轴向部分均设置在径向部分的外圆周部分，且二者之间光滑过渡连接，所述扩压器轮盖的径向部分、扩压器轮盘的径向部分与径向扩压器叶片构成径向扩压器，所述扩压器轮盖的轴向部分、扩压器轮盘的轴向部分与轴向扩压器叶片构成轴向扩压器。3.根据权利要求1或2所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：所述扩压器设置在离心叶轮出口部分，且所述径向扩压器进口直径与离心叶轮出口直径之比为1.03～1.08。4.根据权利要求1或2所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：所述马蹄形扩压通道的横截面积可以通过变化扩压器宽度和高度获得，从而调整扩压器进出口面积比。5.根据权利要求4所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：所述径向扩压器叶片的横截面为楔形或者机翼形，所述径向扩压器径向扩张角θ为5～10°，扩压器喉部长度L与扩压器喉部宽度之比为1/3～1/2。6.根据权利要求1至5任一项所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：所述径向扩压器叶片的数目为17～29。7.根据权利要求1至6任一项所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：所述扩压器轮盖、径向扩压器叶片和轴向扩压器叶片组成一整体盘，利用机床在整体盘上分别铣制出楔形或者机翼形径向扩压器叶片和/或轴向扩压器叶片。8.根据权利要求1至7任一项所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：利用扩压器联接螺栓将扩压器轮盘和由扩压器轮盖和扩压器叶片组成的整体盘联接在一起。9.根据权利要求1至8任一项所述的具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，其特征是：各所述径向扩压器叶片由其主体部分向前缘部分延伸并逐渐减薄，从而在所述扩压器轮盖的进口侧形成燕尾形前缘。2CN103742450A说明书1/3页一种具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器技术领域[0001]本发明涉及一种具有马蹄形扩压通道的叶片式扩压器，能够在不增加扩压器加工难度和制造成本的前提下大幅度提高离心压气机的效率和稳定工作裕度，特别适用于中小型航空发动机高压比离心压气机。背景技术[0002]压气机是发动机研制过程中最关键、难度最高的技术之一，由于具有工作范围宽广，零件少、可靠性高和抗外物撞击能力强等一系列优势，高压比离心压气机在中小型航空发动机中得到了广泛的应用。然而离心压气机压比的提高使得离心叶轮出口气流速度高且很不均匀，再加上离心叶轮出口宽度很小，扩压器入口与离心叶轮出口较近，两者之间存在强烈的非定常相互作用；航空发动机对高推重比/功重比的追求使得压气机的压比越来越高，导致径向扩压器进口马赫数增加，甚至出现超音，