離心壓氣的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離心壓氣機，包括：芯軸、離心葉輪、離心機匣、連續(xù)擴壓器和擴壓器機匣。離心葉輪套設在芯軸上；離心機匣環(huán)繞離心葉輪設置，且離心機匣與離心葉輪間隔形成第一氣流通道；連續(xù)擴壓器與離心葉輪相連且位于第一氣流通道的出口處，連續(xù)擴壓器為有葉擴壓器；擴壓器機匣與離心機匣相連且環(huán)繞連續(xù)擴壓器，擴壓器機匣與連續(xù)擴壓器之間形成與第一氣流通道連通的第二氣流通道。根據(jù)本發(fā)明實施例的離心壓氣機，由于采用了離心式的結構，克服了軸流式壓氣機的在小型渦輪噴氣發(fā)動機應用上的不足。同時，該結構相對于傳統(tǒng)離心壓氣機，減小了零件的數(shù)量。
【專利說明】
離心壓氣機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及壓氣設備制造【技術領域】，特別涉及一種離心壓氣機。

【背景技術】
[0002]離心式壓氣機由于其單級增壓比高、結構簡單、零件數(shù)少、軸向尺寸小、穩(wěn)定工作范圍廣等特點，在小型渦輪噴氣發(fā)動機上得到了廣泛的應用。隨著現(xiàn)代軍事理論的發(fā)展，小型渦輪噴氣發(fā)動機作為導彈和無人機的動力裝置，正面臨很大需求。目前，國內已經(jīng)研制成功的小型渦輪噴氣發(fā)動機多數(shù)采用的還是軸流式壓氣機。相比于離心式壓氣機，軸流式壓氣機的單級壓比低，達到相同的壓比需要的級數(shù)多。級數(shù)的增加致使零件數(shù)增多、軸向尺寸變大、結構變復雜、穩(wěn)定工作范圍縮小。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術中的上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種離心壓氣機，該離心壓氣機克服了軸流式壓氣機在小型渦輪噴氣發(fā)動機應用上的不足，結構簡單、性能優(yōu)異、成本低，而且滿足小型渦輪噴氣發(fā)動機在導彈和無人機上的應用要求。
[0004]根據(jù)本發(fā)明實施例的離心壓氣機，包括:芯軸、離心葉輪、離心機匣、連續(xù)擴壓器和擴壓器機匣。所述離心葉輪套設在所述芯軸上；所述離心機匣環(huán)繞所述離心葉輪設置，且所述離心機匣與所述離心葉輪間隔形成第一氣流通道；所述連續(xù)擴壓器與所述離心葉輪相連且位于所述第一氣流通道的出口處，所述連續(xù)擴壓器為有葉擴壓器；所述擴壓器機匣與所述離心機匣相連且環(huán)繞所述連續(xù)擴壓器，所述擴壓器機匣與所述連續(xù)擴壓器之間形成與所述第一氣流通道連通的第二氣流通道。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實施例的離心壓氣機，采用了離心式的結構，且將傳統(tǒng)的周向擴壓器和徑向擴壓器集成為連續(xù)式擴壓器。由此，由于采用了離心式的結構，克服了軸流式壓氣機的在小型渦輪噴氣發(fā)動機應用上的不足。同時，該結構相對于傳統(tǒng)離心壓氣機，減小了零件的數(shù)量。由于該種連續(xù)從徑向到軸向它零件數(shù)目少，軸向尺寸小，結構簡單，穩(wěn)定工作范圍廣，適應了小型渦輪噴氣發(fā)動機的應用要求。
[0006]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的離心壓氣機，還可以具有如下附加的技術特征:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述連續(xù)擴壓器上設有沿所述連續(xù)擴壓器的周向間隔布置的多個主流葉片和多個分流葉片，所述主流葉片從所述第一氣流通道的出口連續(xù)延伸到所述第二氣流通道的出口，所述分流葉片從所述主流葉片的弦長中部開始延伸到所述所述第二氣流通道的出口。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述擴壓器機匣與所述主流葉片和所述分流葉片接觸。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多個所述主流葉片和多個所述分流葉片相互交錯間隔布置。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述主葉片和所述分流葉片分別為相對所述連續(xù)擴壓器的軸線方向傾斜的直葉片。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述主葉片和所述分流葉片均為17個或18個。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述連續(xù)擴壓器的周面為從垂直于所述離心葉輪的方向向平行于所述離心葉輪的方向平滑過渡的弧形曲面。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述離心葉輪采用鋁合金材料一體形成，且所述連續(xù)擴壓器采用鋁合金材料一體形成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述離心葉輪的進氣端形成有沿所述離心葉輪的軸線延伸容納槽，且所述芯軸穿過所述離心葉輪伸入所述容納槽內，所述芯軸伸入所述容納槽的端部設有用于固定所述離心葉輪和所述芯軸的芯軸螺母，且所述芯軸和所述離心葉輪之間設有用于限制所述所述芯軸和所述離心葉輪相對轉動的銷釘。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述容納槽內設有起發(fā)電機轉子。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一個實施例的離心式壓氣機的剖視圖。
[0017]圖2是本發(fā)明一個實施例的離心式壓氣機的連續(xù)擴壓器連接處局部示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明一個實施例的離心式壓氣機的連續(xù)擴壓器的局部示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明一個實施例的離心式壓氣機的連續(xù)擴壓器的側視圖。
[0020]附圖標記:離心壓氣機100，芯軸1，離心葉輪2，離心機匣3，連續(xù)擴壓器4，擴壓器機匣5，第一氣流通道101，第二氣流通道102，主流葉片41，分流葉片42，連續(xù)擴壓器4的周面43，容納槽103，銷釘12，芯軸螺母11，起發(fā)電機轉子13。

【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0023]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0024]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0025]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0026]一般離心壓氣機采用的主要由由離心葉輪、芯軸、離心機匣、徑向擴壓器、軸向擴壓器、擴壓器機匣等零部件構成。其中徑向擴壓器主要對葉輪出口氣流進行減速擴壓，軸向擴壓器對徑向擴壓器出口氣流進行轉彎和整流以及進一步擴壓的作用。徑向擴壓器和軸向擴壓器為分開的兩個零件，徑向擴壓器主要用于導流離心葉輪出口的氣流，軸向擴壓器主要用于導流徑向擴壓器出口的氣流。氣流從軸向擴壓器到徑向擴壓器之間的空間沒有任何導流和約束，導致擴壓器的整級效率較低。為此，本發(fā)明提出了一種擴壓器的整級效率高的離心壓氣機。
[0027]下面參照附圖詳細描述本發(fā)明實施例的離心壓氣機100。
[0028]如圖1至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的離心壓氣機100，包括:芯軸1、離心葉輪2、離心機匣3、連續(xù)擴壓器4和擴壓器機匣5。
[0029]具體而言，離心葉輪2套設在芯軸I上。離心機匣3環(huán)繞離心葉輪2設置，且離心機匣3與離心葉輪2間隔形成第一氣流通道101。連續(xù)擴壓器4與離心葉輪2相連且位于第一氣流通道101的出口處，連續(xù)擴壓器4為有葉擴壓器。擴壓器機匣5與離心機匣3相連且環(huán)繞連續(xù)擴壓器4，擴壓器機匣5與連續(xù)擴壓器4之間形成與第一氣流通道101連通的第二氣流通道102。
[0030]根據(jù)本發(fā)明實施例的離心壓氣機100，采用了離心式的結構，且將傳統(tǒng)的周向擴壓器和徑向擴壓器集成為連續(xù)式擴壓器。由此，由于采用了離心式的結構，克服了軸流式壓氣機的在小型渦輪噴氣發(fā)動機應用上的不足。同時，該結構相對于傳統(tǒng)離心壓氣機，減小了零件的數(shù)量。由于該種連續(xù)從徑向到軸向它零件數(shù)目少，軸向尺寸小，結構簡單，穩(wěn)定工作范圍廣，適應了小型渦輪噴氣發(fā)動機的應用要求。
[0031 ] 如圖3和圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，連續(xù)擴壓器4上設有沿連續(xù)擴壓器4的周向間隔布置的多個主流葉片41和多個分流葉片42，主流葉片41從第一氣流通道101的出口連續(xù)延伸到第二氣流通道102的出口，分流葉片42主要從主流葉片41弦長中部開始延伸到第二氣流通道102的出口。換言之，主流葉片41從離心葉輪2出口半徑附近連續(xù)延伸到徑向的壓氣機出口。主流葉片主要對離心葉輪出口的氣流進行約束和整流，實現(xiàn)氣流從徑向流動到軸向流動的轉彎。分流葉片42主要從主流葉片41弦長中部開始延伸到壓氣機的出口，分流葉片42的主要作用是對兩個主流葉片41直接的軸向流動進行進一步的約束，減小二次流損失。
[0032]有利地，擴壓器機匣5與主流葉片41和分流葉片42接觸。由此，進一步地減少氣流損失。
[0033]進一步地，如圖3和圖4所示，多個主流葉片41和多個分流葉片42相互交錯間隔布置。由此，使連續(xù)擴壓器4的結構簡單。
[0034]優(yōu)選地，如圖3和圖4所示，主葉片和分流葉片42分別為相對所述連續(xù)擴壓器的軸線方向傾斜的直葉片。由此，提高了離心壓氣機100的性能，便于離心壓氣機100的生產(chǎn)。
[0035]進一步地，主葉片和分流葉片42均為17個或18個。由此，進一步地減少了氣流損失，且便于連續(xù)擴壓器4的制作和生產(chǎn)。
[0036]有利地，如圖3所示，連續(xù)擴壓器4的周面43 (即如圖3所示連續(xù)擴壓器4的輪盤的外周面)為從垂直于離心葉輪2的方向向平行于離心葉輪2的方向平滑過渡的弧形曲面。由此，強有力的抑制了氣流在轉彎處的分離損失。
[0037]具體而言，擴壓段(即連續(xù)擴壓器4所在的一段)的子午流面采用多項式擬合，曲率較大，強有力的抑制了氣流在轉彎處的分離損失。
[0038]有利地，離心葉輪2采用鋁合金材料一體形成，且連續(xù)擴壓器4采用鋁合金材料一體形成。由此，簡化了離心葉輪2和連續(xù)擴壓器4的結構，使它們成型方便，而且使離心葉輪2和連續(xù)擴壓器4的強度高且成本低。
[0039]有利地，如圖1所示，離心葉輪2的進氣端形成有沿離心葉輪2的軸線延伸容納槽103，且芯軸I穿過離心葉輪2伸入容納槽103內，芯軸I伸入容納槽103的端部設有用于固定離心葉輪2和芯軸I的芯軸螺母11，且芯軸I和離心葉輪2之間設有用于限制芯軸I和離心葉輪2相對轉動的銷釘12。由此，便于芯軸I和離心葉輪2的連接，使其連接強度高，且使芯軸I和離心葉輪2不會發(fā)生相對旋轉，使離心壓氣機100的運行穩(wěn)定可靠。
[0040]優(yōu)選地，容納槽103內設有起發(fā)電機轉子13用于啟動發(fā)動機，提供發(fā)動機的初始轉速。由此，減輕了離心葉輪2的重量又節(jié)省了專門用來放置起發(fā)電機轉子13的空間
[0041]本發(fā)明為了克服軸流式壓氣機在小型渦輪噴氣發(fā)動機應用上的不足，提供了一種離心式壓氣機，該離心式壓氣機結構簡單、性能優(yōu)異、成本低，滿足小型渦輪噴氣發(fā)動機在導彈和無人機上的應用要求。
[0042]如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供的離心式壓氣機由離心葉輪2、芯軸1、離心機匣3、連續(xù)擴張段擴壓器(后統(tǒng)稱連續(xù)擴壓器4)、擴壓器機匣5等零部件構成。離心葉輪2、連續(xù)擴壓器4均采用鋁合金材料、整體式結構做成一體，也就是說連續(xù)擴壓器4的葉片和輪盤一體形成。在離心葉輪2進氣端開有一個圓柱形的腔體，用來安置起發(fā)電機轉子13，這樣既減輕了離心葉輪2的重量又節(jié)省了專門用來放置起發(fā)電機轉子13的空間。
[0043]連續(xù)擴壓器4通過螺釘與擴壓器機匣5連接。連續(xù)擴壓器4為有葉擴壓器，分為主流葉片41和分流葉片42兩種，且葉片均為直葉片。連續(xù)擴壓器4的主流葉片41和分流葉片42為沿周向交錯布置。主流葉片41從離心葉輪2出口半徑附近連續(xù)延伸到徑向的壓氣機出口。主流葉片41主要對離心葉輪2出口的氣流進行約束和整流，實現(xiàn)氣流從徑向流動到軸向流動的轉彎。分流葉片42主要從主流葉片41弦長中部開始延伸到壓氣機的出口，分流葉片42的主要作用是對兩個主流葉片41直接的軸向流動進行進一步的約束，減小二次流損失。
[0044]由于采用了離心式的結構，所以它克服了軸流式壓氣機的在小型渦輪噴氣發(fā)動機應用上的不足。同時，該結構相對于傳統(tǒng)離心壓氣機，減小了零件的數(shù)量。由于該種連續(xù)從徑向到軸向它零件數(shù)目少，軸向尺寸小，結構簡單，穩(wěn)定工作范圍廣，適應了小型渦輪噴氣發(fā)動機的應用要求。
[0045]離心葉輪2通過銷釘12和芯軸螺母11與芯軸I連接在一起；在離心壓氣機100的進氣端，起發(fā)電機轉子13放置在離心葉輪2的圓柱形腔體內。起發(fā)電機轉子13的作用主要用于啟動發(fā)動機，提供發(fā)動機的初始轉速；在發(fā)動機正常工作后，該起發(fā)電機轉子主要充當了發(fā)電機的功能，用來輸出電功率。連續(xù)擴壓器4的主流葉片41數(shù)為17個，分流葉片42數(shù)與主流葉片41數(shù)相同。連續(xù)擴壓器4的主流葉片41和分流葉片42流道與輪盤面以及擴壓器機匣5構成有葉擴壓段。
[0046]連續(xù)擴壓器4上的主流葉片41還可以為18個，分流葉片42與主流葉片41數(shù)相同。連續(xù)擴壓器4的主流葉片41和分流葉片42的流道與輪盤面以及與擴壓器機匣5構成有葉擴壓段。擴壓段的子午流面采用多項式擬合，曲率較大，強有力的抑制了氣流在轉彎處的分離損失。主流葉片和分流葉片均為直葉片。
[0047]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例進行接合和組合。
[0048]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種離心壓氣機，其特征在于，包括: 芯軸； 離心葉輪，所述離心葉輪套設在所述芯軸上； 離心機匣，所述離心機匣環(huán)繞所述離心葉輪設置，且所述離心機匣與所述離心葉輪間隔形成第一氣流通道； 連續(xù)擴壓器，所述連續(xù)擴壓器與所述離心葉輪相連且位于所述第一氣流通道的出口處，所述連續(xù)擴壓器為有葉擴壓器； 擴壓器機匣，所述擴壓器機匣與所述離心機匣相連且環(huán)繞所述連續(xù)擴壓器，所述擴壓器機匣與所述連續(xù)擴壓器之間形成與所述第一氣流通道連通的第二氣流通道。
2.根據(jù)權利要求1所述的離心壓氣機，其特征在于，所述連續(xù)擴壓器上設有沿所述連續(xù)擴壓器的周向間隔布置的多個主流葉片和多個分流葉片，所述主流葉片從所述第一氣流通道的出口連續(xù)延伸到所述第二氣流通道的出口，所述分流葉片從所述主流葉片的弦長中部開始延伸到所述所述第二氣流通道的出口。
3.根據(jù)權利要求2所述的離心壓氣機，其特征在于，所述擴壓器機匣與所述主流葉片和所述分流葉片接觸。
4.根據(jù)權利要求2所述的離心壓氣機，其特征在于，多個所述主流葉片和多個所述分流葉片相互交錯間隔布置。
5.根據(jù)權利要求2所述的離心壓氣機，其特征在于，所述主葉片和所述分流葉片分別為相對所述連續(xù)擴壓器的軸線方向傾斜的直葉片。
6.根據(jù)權利要求2所述的離心壓氣機，其特征在于，所述主葉片和所述分流葉片均為17個或18個。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的離心壓氣機，其特征在于，所述連續(xù)擴壓器的周面為從垂直于所述離心葉輪的方向向平行于所述離心葉輪的方向平滑過渡的弧形曲面。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的離心壓氣機，其特征在于，所述離心葉輪采用鋁合金材料一體形成，且所述連續(xù)擴壓器采用鋁合金材料一體形成。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的離心壓氣機，其特征在于，所述離心葉輪的進氣端形成有沿所述離心葉輪的軸線延伸容納槽，且所述芯軸穿過所述離心葉輪伸入所述容納槽內，所述芯軸伸入所述容納槽的端部設有用于固定所述離心葉輪和所述芯軸的芯軸螺母，且所述芯軸和所述離心葉輪之間設有用于限制所述所述芯軸和所述離心葉輪相對轉動的銷釘。
10.根據(jù)權利要求9所述的離心壓氣機，其特征在于，所述容納槽內設有起發(fā)電機轉子。
【文檔編號】F04D29/44GK104343734SQ201410453415
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】蔡文哲, 陸瑤, 張哲 , 馬同玲 申請人:北京動力機械研究所