專利名稱：用于壓縮機(jī)械葉片擴(kuò)壓器的楔形葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的楔形葉片，尤其涉及一種用于壓縮機(jī)械葉片擴(kuò)壓器的楔形葉片，屬于機(jī)械類產(chǎn)品的壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在離心壓縮機(jī)，離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪出口，擴(kuò)壓器的功用主要是使從葉輪出來的具有較大速度的氣流，使動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)化為壓力能。無論是采用何種葉片的葉輪形式，擴(kuò)壓器內(nèi)的耗功都要占?jí)嚎s機(jī)械總耗功的很大比例。同時(shí)，由于葉輪出口氣流角隨流量變化，擴(kuò)壓器在非設(shè)計(jì)工況時(shí)將延緩氣流分離，擴(kuò)大離心葉輪工作范圍。擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)的理想與否，對(duì)效率和壓比都有很大的影響。因此，擴(kuò)壓器在離心壓縮機(jī)械中是與葉輪同樣重要的元件，對(duì)擴(kuò)壓器的研究是一項(xiàng)十分有價(jià)值的工作。
離心壓縮機(jī)械用擴(kuò)壓器一般可分為無葉擴(kuò)壓器和葉片擴(kuò)壓器兩種。無葉擴(kuò)壓器常見的是由兩個(gè)平壁構(gòu)成的環(huán)形通道所組成。無葉擴(kuò)壓器機(jī)構(gòu)簡單，造價(jià)低，性能曲線平坦，穩(wěn)定工況范圍較寬，且在馬赫數(shù)較高時(shí)效率較低仍不明顯，但無葉擴(kuò)壓器內(nèi)氣流方向角基本不變，氣流基本沿等角度螺旋線流動(dòng)，流動(dòng)路程較長，摩擦損失大，且在設(shè)計(jì)工況下，其效率低于葉片擴(kuò)壓器。一般無葉擴(kuò)壓器常在壓比較小的離心壓氣機(jī)中采用，效率要求不高，徑向尺寸限制較小。葉片擴(kuò)壓器有擴(kuò)壓程度大，尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)工況下的氣流損失，比無葉擴(kuò)壓器小，同時(shí)由于流道短，流動(dòng)損失小，因而效率較高。同時(shí)，葉片擴(kuò)壓器可以通過半徑增加減速擴(kuò)壓，葉片還可使氣流角按希望角度偏轉(zhuǎn)，使流通面積進(jìn)一步加大以提高擴(kuò)壓能力。但是在葉片擴(kuò)壓器中，由于葉片的存在，變工況時(shí)沖擊損失較大，效率明顯下降。當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，產(chǎn)生正沖角，當(dāng)沖角大到一定值時(shí)，流道中極易產(chǎn)生嚴(yán)重分離，會(huì)導(dǎo)致喘振的發(fā)生；當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，葉片擴(kuò)壓器內(nèi)也會(huì)出現(xiàn)分離和倒流，特別是在流量達(dá)到一定值時(shí)，又易在葉片擴(kuò)壓器喉部發(fā)生堵塞現(xiàn)象，使葉片擴(kuò)壓器喪失其擴(kuò)壓的作用。
為了提高葉片擴(kuò)壓器的工作性能，采用機(jī)翼型葉片可以提高擴(kuò)壓器的變工況性能，但是機(jī)翼型葉片造價(jià)高，制造工藝以及葉片安裝均要求復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)、安裝等原因，現(xiàn)有的葉片擴(kuò)壓器多采用楔形擴(kuò)壓器。因此，通過改善楔形擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)，以提高楔形擴(kuò)壓器的工作性能，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值和工業(yè)前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有楔形擴(kuò)壓器的幾何缺陷，提出一種新型結(jié)構(gòu)的用于壓縮機(jī)械葉片擴(kuò)壓器的楔形葉片，降低氣流對(duì)擴(kuò)壓器的沖擊損失，提高楔形擴(kuò)壓器的效率，改善其變工況性能。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的楔形葉片是一種帶翼刀的楔形葉片，即在楔形葉片吸力面的兩端安置翼刀，控制吸力面表面邊界層的發(fā)展，最大限度地抑制吸力面表面氣流的分離，同時(shí)，將楔形葉片吸力面及壓力面由原有的平面形狀改進(jìn)為由進(jìn)口直線漸進(jìn)為出口圓弧的漸進(jìn)面，這樣，當(dāng)氣流在擴(kuò)壓器中螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以有效地減小氣流對(duì)擴(kuò)壓器的沖擊損失，提高楔形擴(kuò)壓器的效率，改善其變工況性能。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)為將楔形葉片的壓力面、吸力面加工為由進(jìn)口直線漸進(jìn)為出口圓弧的漸進(jìn)面，即在楔形葉片進(jìn)口處，圓弧的半徑為無限大(直線)，從楔形葉片進(jìn)口到楔形葉片出口，圓弧半徑逐漸減小。在楔形葉片吸力面安裝兩片翼刀，翼刀安裝的位置分別為葉高四分之一和四分之三處。在楔形葉片的端面開設(shè)兩個(gè)螺紋孔，采用緊固螺栓將楔形葉片安裝在擴(kuò)壓器后隔板上。
擴(kuò)壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)就是以最小的損失或最短的結(jié)構(gòu)長度，達(dá)到預(yù)定的擴(kuò)壓效果。無葉擴(kuò)壓器內(nèi)氣流方向角基本不變，氣流基本沿等角度螺旋線流動(dòng)，流動(dòng)路程較長，摩擦損失大。葉片擴(kuò)壓器具有擴(kuò)壓程度大，尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，但是由于葉片的存在，變工況時(shí)沖擊損失較大，效率明顯下降。無論是流量小于設(shè)計(jì)流量還是大于設(shè)計(jì)流量，流道中流動(dòng)情況均會(huì)發(fā)生惡化，大大降低葉片擴(kuò)壓器的效率，甚至使葉片擴(kuò)壓器喪失其擴(kuò)壓的作用。本發(fā)明根據(jù)壓縮機(jī)械葉輪出口的氣流一般為螺旋前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，將吸力面加工為由進(jìn)口直線漸進(jìn)為出口圓弧的漸進(jìn)面，這樣由吸力面和壓力面組成的擴(kuò)壓器流道更符合氣流的流動(dòng)軌跡，因此，氣流在擴(kuò)壓器中流動(dòng)時(shí)，減小了擴(kuò)壓器壁面的沖擊，從而降低了沖擊損失。
葉片的吸力面由于葉片表面邊界層的堆積增厚，極易產(chǎn)生氣流的分離，進(jìn)而加大分離損失，甚至造成整個(gè)壓縮機(jī)械喘振的發(fā)生。本發(fā)明在葉片吸力面的表面安裝翼刀，由于翼刀的存在，吸力面表面邊界層的發(fā)展得以控制，從而最大限度地抑制吸力面表面氣流的分離。因此，在工況發(fā)生變化時(shí)，邊界層不易發(fā)生分離，擴(kuò)壓器效率得以提高。


圖1為本發(fā)明用于壓縮機(jī)械葉片擴(kuò)壓器的楔形葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為楔形葉片端面，2為楔形葉片進(jìn)口，3為翼刀，4為楔形葉片吸力面，5為楔形葉片出口，6為楔形葉片壓力面，7為螺紋孔。
圖2為采用本發(fā)明的楔形葉片擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，3為翼刀，4為楔形葉片吸力面，6為楔形葉片壓力面，8為緊固螺栓，9為擴(kuò)壓器后隔板。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本發(fā)明的用于壓縮機(jī)械葉片擴(kuò)壓器的楔形葉片的結(jié)構(gòu)如圖1所示，楔形葉片的壓力面6及吸力面4加工為由進(jìn)口直線漸進(jìn)為出口圓弧的漸進(jìn)面，即在楔形葉片進(jìn)口2處，圓弧的半徑為無限大(直線)，從楔形葉片進(jìn)口2到楔形葉片出口5，圓弧半徑逐漸減小。在楔形葉片吸力面4安裝兩片翼刀3，翼刀3安裝的位置分別為葉高四分之一和四分之三處。在楔形葉片的端面1開設(shè)兩個(gè)螺紋孔7。
圖2為本發(fā)明的楔形葉片安裝位置示意圖。如圖2所示，6為楔形葉片壓力面，在楔形葉片吸力面4安裝翼刀3，在楔形葉片的端面開設(shè)兩個(gè)螺紋孔，采用兩個(gè)緊固螺栓8將楔形葉片安裝在擴(kuò)壓器后隔板9上。
本發(fā)明將楔形葉片的吸力面加工為由進(jìn)口直線漸進(jìn)為出口圓弧的漸進(jìn)面，這樣由吸力面和壓力面組成的擴(kuò)壓器流道更符合氣流的流動(dòng)軌跡，因此，氣流在擴(kuò)壓器中流動(dòng)時(shí)，減小了擴(kuò)壓器壁面的沖擊，從而降低了沖擊損失。
本發(fā)明在葉片吸力面的表面安裝翼刀，由于翼刀的存在，吸力面表面邊界層的發(fā)展得以控制，從而最大限度地抑制吸力面表面氣流的分離。因此，在工況發(fā)生變化時(shí)，邊界層不易發(fā)生分離，擴(kuò)壓器效率得以提高。
權(quán)利要求
1.一種用于壓縮機(jī)械葉片擴(kuò)壓器的楔形葉片，其特征在于楔形葉片的壓力面(6)及吸力面(4)為由進(jìn)口直線漸進(jìn)為出口圓弧的漸進(jìn)面，即在楔形葉片進(jìn)口(2)處，圓弧的半徑為無限大，從楔形葉片進(jìn)口(2)到楔形葉片出口(5)，圓弧半徑逐漸減小，在楔形葉片吸力面(4)安裝兩片翼刀(3)，翼刀(3)安裝的位置分別為葉高四分之一和四分之三處，在楔形葉片的端面(1)開設(shè)兩個(gè)螺紋孔(7)，采用兩個(gè)緊固螺栓(8)將楔形葉片安裝在擴(kuò)壓器后隔板(9)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于壓縮機(jī)械葉片擴(kuò)壓器的楔形葉片，針對(duì)現(xiàn)有楔形擴(kuò)壓器的幾何缺陷，提出一種帶翼刀的楔形葉片，即在楔形葉片吸力面的兩端安置翼刀，控制吸力面表面邊界層的發(fā)展，最大限度地抑制吸力面表面氣流的分離，同時(shí)，將楔形擴(kuò)壓器吸力面與壓力面由原有的平面形狀改進(jìn)為由進(jìn)口直線漸進(jìn)為出口圓弧的漸進(jìn)面，這樣，當(dāng)氣流在擴(kuò)壓器中螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以有效地減小氣流對(duì)擴(kuò)壓器的沖擊損失，提高楔形擴(kuò)壓器的效率，改善其變工況性能。
文檔編號(hào)F04D29/44GK1786484SQ20051011152
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者谷傳綱, 楊波, 王彤 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)