一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，包括機匣、輪轂和擴穩(wěn)增效裝置，機匣上開有高壓氣體吸入孔、對引射氣體孔和M個噴射氣體孔，高壓氣體經(jīng)高壓氣體吸入孔被吸入擴穩(wěn)增效裝置，中間級動葉頂部和中間級靜葉根部的氣體經(jīng)引射氣體孔被吸入至擴穩(wěn)增效裝置，摻混后的氣體經(jīng)噴射氣體孔噴射至低壓級動葉的頂部。本發(fā)明可以吸出中間級靜葉根部的氣體和中間級動葉頂部的氣體，能夠減小中間級靜葉根部區(qū)域的附面層厚度、角區(qū)的漩渦強度，抑制該區(qū)域的流動分離，可以起到減小流動損失、提高壓氣機效率的作用，改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用。
【專利說明】
一種具有擴穩(wěn)増效裝置的壓氣機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及氣體壓縮裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，其特別適用于燃?xì)廨啓C、氣體壓縮機、氣體鼓風(fēng)機，用于航空、化工、電力、冶金、交通、紡織等行業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國基礎(chǔ)性工業(yè)領(lǐng)域(化工、發(fā)電、冶金、電力、交通、紡織等)運行著大量以葉片形式為氣動結(jié)構(gòu)基元的流體輸送機械，主要包括氣體壓縮機、通風(fēng)機、鼓風(fēng)機和壓氣機。這類氣體輸送裝置的功率、壓比、流量覆蓋范圍基本上囊括了整個工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，而且大部分是直接依靠電力拖動的。因此在完成流體輸送的同時，消耗了巨額的電力，據(jù)統(tǒng)計表明消耗著全國工業(yè)用電量的30-40%的比例。另一方面，從能源高效利用的角度出發(fā)，我國目前在工業(yè)界廣泛運行葉片式流體壓縮機械和現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系還存在很大的空間可以挖掘。
[0003]此外在航空領(lǐng)域，風(fēng)扇、壓氣機是航空渦扇發(fā)動機的核心部件之一，提高航空渦扇發(fā)動機的推重比和穩(wěn)定性必須提高風(fēng)扇、壓氣機的級增壓比、氣動穩(wěn)定裕度和效率。比如提高級增壓比，就可以減少風(fēng)扇、壓氣機的級數(shù)，從而增加發(fā)動機的推重比，但是隨著壓氣機增壓比的升高，壓氣機出口面積急劇減小，葉尖間隙與葉片高度之比相對增加，附面層影響、級間干擾和氣流泄漏相對增強，使得壓氣機流動損失大大增加，嚴(yán)重地降低效率，并難以保證壓氣機的正常穩(wěn)定工作，帶來穩(wěn)定性降低的問題。因此，提高發(fā)動機的推重比和使用穩(wěn)定性，迫切需要采用新型的流動控制手段，來擴大風(fēng)扇/壓氣機的穩(wěn)定性，并提高其效率。
[0004]目前在工業(yè)界運行的葉片式通用流體壓縮機械在實際運行中，依據(jù)流體輸送系統(tǒng)的實際要求，壓縮機機械經(jīng)常在非設(shè)計狀況下工作，在這種運行情況下，在滿足壓比不變的情況下，運行效率和運行穩(wěn)定性均會大幅度的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明提供了一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，包括:機匣1、輪轂2和至少一個擴穩(wěn)增效裝置40;其中，在所述機匣的至少一列靜葉的下游方向開有至少一個高壓氣體吸入孔13;在所述機匣的沿一列靜葉的延伸方向開有2*N對引射氣體孔，其中N為壓氣機中間級的級數(shù);在所述機匣的與M級低壓級動葉對應(yīng)位置開有M個噴射氣體孔;擴穩(wěn)增效裝置40沿周向設(shè)置于機匣外壁，其與所述一列靜葉位置正對并覆蓋所述高壓氣體吸入孔13、引射氣體孔和噴射氣體孔，高壓氣體經(jīng)所述高壓氣體吸入孔13)被吸入所述擴穩(wěn)增效裝置，在所述高壓氣體的作用下，中間級動葉頂部和中間級靜葉根部的氣體經(jīng)所述引射氣體孔被吸入至所述擴穩(wěn)增效裝置并與所述高壓氣體摻混，摻混后的氣體經(jīng)所述噴射氣體孔噴射至低壓級動葉的頂部。
[0009]優(yōu)選地，所述2*N對引射氣體孔的N對引射氣體孔關(guān)于中間級靜葉對稱且靠近中間級靜葉的根部；當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，其另外N對引射氣體孔關(guān)于中間級動葉對稱且靠近中間級動葉的頂部；當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，所述M個噴射氣體孔與M級低壓級動葉位置正對。
[0010]優(yōu)選地，所述擴穩(wěn)增效裝置40包括:蓋板19、引射結(jié)構(gòu)和引射殼體。
[0011 ]優(yōu)選地，所述引射殼體包括:引射段41、過渡段42和噴射段43，該三者的對稱軸均平行于壓氣機軸線，所述引射段41和噴射段43通過所述過渡段42連通。
[0012]優(yōu)選地，所述引射結(jié)構(gòu)置于所述引射殼體內(nèi)，其包括:沿平行于壓氣機軸線的直線對稱排列的第一隔板25和第二隔板26，所述第一隔板25和第二隔板26的朝向上游方向一端漸縮形成引射噴嘴24。
[0013]優(yōu)選地，所述蓋板19覆蓋所述引射結(jié)構(gòu)和引射殼體，所述擴穩(wěn)增效裝置40形成一整體密封結(jié)構(gòu)，所述蓋板19與所述引射結(jié)構(gòu)之間形成吸入腔44，所述吸入腔44覆蓋所述高壓氣體吸入孔13，其通過所述高壓氣體吸入孔13與壓氣機的空氣通道連通;所述蓋板19與所述第一隔板25、引射段41和過渡段42之間形成第一引射腔45，所述蓋板19與第二隔板26、引射段41和過渡段42之間形成第二引射腔46，所述第一引射腔45和第二引射腔46覆蓋所述引射氣體孔，其通過所述引射氣體孔與壓氣機的空氣通道連通;所述蓋板19與噴射段43之間形成噴射腔47，所述噴射腔47覆蓋噴射氣體孔，其通過所述噴射氣體孔與壓氣機的空氣通道連通;所述吸入腔44、第一引射腔45和第二引射腔46均與噴射腔47連通。
[0014]優(yōu)選地，所述引射噴嘴的出口端23與過渡段42之間形成所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口，所述引射結(jié)構(gòu)可沿平行于壓氣機軸線的方向相對于引射殼體移動，使得所述引射噴嘴的出口端23與過渡段42的距離發(fā)生變化，所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口大小被調(diào)節(jié)，從所述第一引射腔45和第二引射腔46引射出的氣體流量隨之被調(diào)節(jié)。
[0015]優(yōu)選地，所述引射結(jié)構(gòu)下游方向的端部還固定有移動塊30，所述第一隔板25和第二隔板26連接所述移動塊30，所述移動塊30經(jīng)螺桿27連接步進(jìn)電機28，所述步進(jìn)電機28連接單片機29，壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置31設(shè)置于機匣內(nèi)壁，并與所述單片機29連接，所述單片機29控制所述步進(jìn)電機28轉(zhuǎn)動并帶動所述螺桿27轉(zhuǎn)動，所述移動塊30、第一隔板25和第二隔板26同時移動，實現(xiàn)對引射噴嘴的位置控制。
[0016]優(yōu)選地，所述引射結(jié)構(gòu)下游方向的底端還固定有聯(lián)動擋板48，所述第一隔板25和第二隔板26連接所述聯(lián)動擋板48，所述聯(lián)動擋板48的朝向上游方向的一端為三角形，朝向下游方向的一端為矩形，在所述步進(jìn)電機28控制下，與所述移動塊30—起運動，所述高壓氣體吸入孔的開度被調(diào)節(jié)。
[0017]優(yōu)選地，輪轂外壁設(shè)置有多排動葉，所述多排動葉沿輪轂周向形成多列動葉，每列動葉均位于與壓氣機軸線平行的直線上;機匣內(nèi)壁設(shè)置有多排靜葉，所述多排靜葉沿機匣周向形成多列靜葉，每列靜葉均位于與壓氣機軸線平行的直線上，所述多排動葉和多排靜葉交錯排列，相鄰一排動葉和一排靜葉構(gòu)成壓氣級的一級。
[0018](三)有益效果
[0019]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機具有以下有益效果:
[0020](I)通過高壓氣體吸入孔和引射氣體孔的作用，可以吸出中間級靜葉根部的氣體，能夠減小中間級靜葉根部區(qū)域的附面層厚度、角區(qū)的漩渦強度，抑制該區(qū)域的流動分離，可以起到減小流動損失、提高壓氣機效率的作用；
[0021](2)通過高壓氣體吸入孔和引射氣體孔的作用，可以吸出中間級動葉頂部的氣體，能夠減小該中間級動葉頂部區(qū)域附面層厚度、改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用；
[0022](3)通過噴射氣體孔，可以向低壓級動葉頂部噴射氣體，能夠減小低壓級動葉頂部區(qū)域的附面層厚度、抑制動葉葉頂?shù)男孤读鲃?、改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到提高壓氣機效率的作用、拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用；
[0023](4)還可以根據(jù)壓氣機的運行情況，調(diào)整引射出的氣體流量，提高了壓氣機的穩(wěn)定性和靈活性；
[0024](5)還可以通過壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置監(jiān)測壓氣機的運行狀態(tài)，并通過螺桿、步進(jìn)電機和單片機自動調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置以及引射出的氣體流量，實現(xiàn)壓氣機擴穩(wěn)增效裝置的自動控制，提高了氣體流量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度，無需人工干預(yù)，進(jìn)一步提高了具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機的性能。
【附圖說明】
[0025]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的壓氣機整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1所示壓氣機中的B-B、C_C剖分截面位置示意圖；
[0027]圖3為分平面不意圖；
[0028]圖4為C-C剖分平面示意圖；
[0029]圖5為圖1所示壓氣機的三維局部剖視圖；
[0030]圖6為本發(fā)明實施例的的自動控制部分示意圖；
[0031]圖7為下游方向極限位置示意圖；
[0032]圖8為上游方向極限位置示意圖；
[0033]圖9為聯(lián)動擋板處于全開位置示意圖；
[0034]圖10為圖9所示聯(lián)動擋板的側(cè)視圖；
[0035]圖11為聯(lián)動擋板處于全關(guān)位置示意圖；
[0036]圖12為圖11所示聯(lián)動擋板的側(cè)視圖；
[0037]圖13為聯(lián)動擋板處于半開位置示意圖；
[0038]圖14為圖13的側(cè)視圖。
[0039]符號說明
[0040]1-機匣；2-輪轂；3-第一動葉；
[0041 ]4-第一靜葉；5-第二動葉；6-第二靜葉；
[0042]7-第三動葉；8_第三靜葉；9第四動葉；
[0043]10-第四靜葉；n-第五動葉；12-第五靜葉；
[0044]13-高壓氣體吸入孔；14、15、16、20、21、22-引射氣體孔；
[0045]17-第一噴射氣體孔；18-第二噴射氣體孔； 19-蓋板；
[0046]23-引射噴嘴的出口端；24-引射噴嘴；25-第一隔板；
[0047]26-第二隔板；27-螺桿；28-步進(jìn)電機；
[0048]29-單片機；30-移動塊；31-壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置；
[0049]40-擴穩(wěn)增效裝置；41-引射段；42-過渡段；
[0050]43-噴射段；44-吸入腔；45-第一引射腔；
[0051 ]46-第二引射腔；47-噴射腔；48-聯(lián)動擋板。
【具體實施方式】
[0052]本發(fā)明通過在壓氣機機匣上布置擴穩(wěn)增效裝置，利用壓氣機出口的高壓氣體作為擴穩(wěn)增效裝置的驅(qū)動氣體，來引射壓氣機中間級靜葉根部和動葉頂部的氣體，驅(qū)動氣體和被引射的氣體混合后噴射至壓氣機進(jìn)口的動葉頂部。通過吸出壓氣機中間級靜葉根部的氣體，可以減小該區(qū)域的附面層厚度和角區(qū)的漩渦強度、抑制該區(qū)域的流動分離;通過吸出壓氣機中間級動葉頂部的氣體以及向壓氣機進(jìn)口的動葉頂部噴射高能氣體可以改善附近區(qū)域的流動狀態(tài)，有利于拓寬壓氣機的穩(wěn)定工作范圍，減小流動損失，提高壓氣機的效率。本發(fā)明還可以根據(jù)壓氣機的運行狀態(tài)，自動調(diào)節(jié)抽吸氣體流量，實現(xiàn)壓氣機擴穩(wěn)增效的自動控制。
[0053]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0054]本發(fā)明第一實施例提供了一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，包括:機匣1、輪轂2、動葉、靜葉和擴穩(wěn)增效裝置40。
[0055]機匣I和輪轂2同軸設(shè)置，二者之間形成空氣通道，動葉設(shè)置在輪轂外壁，其根部位于輪轂外壁，其頂部靠近機匣I;靜葉設(shè)置在機匣內(nèi)壁，其根部位于機匣內(nèi)壁，其頂部靠近輪轂2，相鄰的一排動葉和一排靜葉構(gòu)成壓氣級的一級，如圖3所示，第一排動葉和第一排靜葉構(gòu)成壓氣機的第一級，與此類似，第二、三、四、五排動葉分別與第二、三、四、五排靜葉構(gòu)成壓氣機的一級，為簡化起見，在圖3中，每排葉片僅示出了的其中的一片葉片，第一動葉3、第二動葉5、第三動葉7、第四動葉9和第五動葉11分別為第一、二、三、四、五排動葉中的一片動葉，上述五片動葉位于與壓氣機軸線平行的一條直線上，構(gòu)成壓氣機的一列動葉;第一靜葉
4、第二靜葉6、第三靜葉8、第四靜葉10和第五靜葉12分別為第一、二、三、四、五排靜葉中的一片靜葉，上述五片靜葉位于與壓氣機軸線平行的一條直線上，構(gòu)成壓氣機的一列靜葉;壓氣機的各級動葉和靜葉起到壓縮空氣的作用；機匣I和輪轂2為壓氣機動葉和靜葉提供支撐，并將壓縮氣體封閉在空氣通道內(nèi)，壓氣機工作時，輪轂2帶動動葉轉(zhuǎn)動，動葉頂部與機匣I之間的間隙以及靜葉頂部與輪轂2之間的間隙會產(chǎn)生氣體流動，這些間隙內(nèi)部的氣體流動不利于壓氣機的運行效率和穩(wěn)定性。
[0056]其中，機匣I在該列靜葉4、6、8、10、12的下游方向并靠近最后一個靜葉(第五靜葉12)的位置處開有高壓氣體吸入孔13;高壓氣體吸入孔13垂直于壓氣機軸向。其中，“下游方向”是指從壓氣機的氣體進(jìn)口端至氣體出口端的方向。
[0057]機匣I沿該列靜葉的延伸方向開有三對引射氣體孔，第二對引射氣體孔15、21關(guān)于中間級靜葉(第三靜葉8)對稱且靠近中間級靜葉(第三靜葉8)的根部；當(dāng)該列動葉3、5、7、9、11旋轉(zhuǎn)至與該列靜葉在壓氣機軸向重合時，第一對引射氣體孔14、22關(guān)于中間級動葉(第四動葉9)對稱且靠近中間級動葉(第四動葉9)的頂部，第三對引射氣體孔16、20關(guān)于中間級動葉(第三動葉7)對稱且靠近中間級動葉(第三動葉7)的頂部。
[0058]機匣I在壓氣機低壓級動葉的對應(yīng)位置開有噴射氣體孔，在圖3至5中，機匣I在第一級動葉和第二級動葉的對應(yīng)位置分別開有第一噴射氣體孔17和第二噴射氣體孔18，當(dāng)該列動葉旋轉(zhuǎn)至與該列靜葉在壓氣機軸向重合時，第一噴射氣體孔17位于第二動葉5的正上方，第二噴射氣體孔18位于第一動葉3的正上方。其中，第一噴射氣體孔17和第二噴射氣體孔18與壓氣機軸向具有夾角。
[0059]擴穩(wěn)增效裝置40設(shè)置于機匣外壁并與該列靜葉位置正對，其為一整體對稱結(jié)構(gòu)且對稱軸平行于壓氣機軸線，包括:蓋板19、引射結(jié)構(gòu)和引射殼體。
[0060]引射殼體包括:引射段41、過渡段42和噴射段43，三者的對稱軸均平行于壓氣機軸線，引射段41和噴射段43整體均為一矩形盒狀結(jié)構(gòu)，前者尺寸大于后者，二者通過過渡段42連通。
[0061]引射結(jié)構(gòu)置于引射殼體內(nèi)，包括:沿平行于壓氣機軸線的直線對稱排列的第一隔板25和第二隔板26，第一隔板25和第二隔板26的朝向上游方向一端漸縮形成引射噴嘴24。其中“上游方向”是指從壓氣機的氣體出口端至氣體進(jìn)口端的方向。
[0062]蓋板19覆蓋引射結(jié)構(gòu)和引射殼體，使得擴穩(wěn)增效裝置40形成一整體密封結(jié)構(gòu)，蓋板19與引射結(jié)構(gòu)之間形成吸入腔44，吸入腔44覆蓋高壓氣體吸入孔13，其通過高壓氣體吸入孔13與壓氣機的空氣通道連通。
[0063]蓋板19與第一隔板25、引射段41和過渡段42之間形成第一引射腔45，第一引射腔45覆蓋引射氣體孔20、21、22，其通過引射氣體孔20、21、22與壓氣機的空氣通道連通;蓋板19與第二隔板26、引射段41和過渡段42之間形成第二引射腔46，第二引射腔46覆蓋引射氣體孔14、15、16，其通過引射氣體孔14、15、16與壓氣機的空氣通道連通。
[0064]蓋板19與噴射段43之間形成噴射腔47，噴射腔47覆蓋第一噴射氣體孔17和第二噴射氣體孔18，其通過第一噴射氣體孔17和第二噴射氣體孔18與與壓氣機的空氣通道連通。
[0065]吸入腔44與噴射腔47連通，并且第一引射腔45與第二引射腔46也與噴射腔47連通。擴穩(wěn)增效裝置40采用鋁、銅或不銹鋼材料。
[0066]本發(fā)明第一實施例的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，氣體進(jìn)入壓氣機后經(jīng)過多級葉片壓縮逐漸增壓，經(jīng)最后一級葉片排出后成為高壓氣體，高壓氣體由高壓氣體吸入孔13進(jìn)入擴穩(wěn)增效裝置的吸入腔44，該高壓氣體作為驅(qū)動氣體由引射結(jié)構(gòu)的引射噴嘴24高速噴射出，高速噴射出的驅(qū)動氣體將中間級動葉(第三動葉7和第四動葉9)頂部的氣體和中間級靜葉(第三靜葉8)根部的氣體經(jīng)引射氣體孔14、15、16、20、21、22吸入至擴穩(wěn)增效裝置的第一引射腔45與第二引射腔46。
[0067]通過吸出中間級靜葉根部的氣體，能夠減小中間級靜葉根部區(qū)域的附面層厚度、角區(qū)的漩渦強度，抑制該區(qū)域的流動分離，可以起到減小流動損失、提高壓氣機效率的作用;通過吸出中間級動葉頂部的氣體，能夠減小該中間級動葉頂部區(qū)域附面層厚度、改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用。
[0068]從引射噴嘴24高速噴射出的高壓氣體和從第一引射腔45與第二引射腔46引射出的氣體進(jìn)入噴射腔47摻混，摻混后的氣體由第一噴射氣體孔17和第二噴射氣體孔18噴射至壓氣機第一動葉3和第二動葉5的頂部。
[0069]通過向低壓級動葉頂部噴射氣體，能夠減小低壓級動葉頂部區(qū)域的附面層厚度、抑制動葉葉頂?shù)男孤读鲃?、改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到提高壓氣機效率的作用、拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用。
[0070]本發(fā)明第二實施例的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，為了達(dá)到簡要說明的目的，上述第一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0071]引射噴嘴的出口端23與過渡段42之間形成第一引射腔45和第二引射腔46的出口，引射結(jié)構(gòu)可沿平行于壓氣機軸線的方向相對于引射殼體移動，使得引射噴嘴的出口端23與過渡段42的距離發(fā)生變化，第一引射腔45和第二引射腔46的出口大小被調(diào)節(jié)，從第一引射腔45和第二引射腔46引射出的氣體流量隨之被調(diào)節(jié)。
[0072]壓氣機開始運行前，引射噴嘴的起始位置可設(shè)定為上游方向極限位置(圖8)、或者是下游方向極限位置(圖7)和上游方向極限位置(圖8)之間的某一位置；
[0073]壓氣機運行時，若壓氣機處于不穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置，使其向下游方向移動，這樣可以使引射出的氣體流量增大，增強壓氣機的穩(wěn)定性，當(dāng)壓氣機已經(jīng)穩(wěn)定或者引射噴嘴已經(jīng)處于圖7所示的下游方向極限位置時，則停止移動引射噴嘴。
[0074]若壓氣機處于穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置，使其向上游方向移動，這樣可以使引射出的氣體流量減少，當(dāng)壓氣機處于穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)或者引射噴嘴已經(jīng)處于圖8所示的上游方向極限位置時，則停止移動引射噴嘴。
[0075]壓氣機停止運行時，調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置，使其恢復(fù)到壓氣機運行前的起始位置。
[0076]本發(fā)明第二實施例的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，可以根據(jù)壓氣機的運行情況，調(diào)整引射出的氣體流量，提高了壓氣機的穩(wěn)定性和靈活性。
[0077]本發(fā)明第三實施例的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，為了達(dá)到簡要說明的目的，上述任一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0078]引射結(jié)構(gòu)下游方向的端部還固定有移動塊30，第一隔板25和第二隔板26連接移動塊30，移動塊30表面上加工有螺紋并與螺桿27的螺紋相互咬合，螺桿27連接步進(jìn)電機28，步進(jìn)電機28連接單片機29，壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置31設(shè)置于機匣內(nèi)壁，并與單片機29連接。單片機29發(fā)出指令，可以控制步進(jìn)電機28轉(zhuǎn)動并帶動螺桿27轉(zhuǎn)動，移動塊30、第一隔板25和第二隔板26同時移動，進(jìn)而實現(xiàn)對引射噴嘴的位置控制。
[0079]壓氣機開始運行前，引射噴嘴的起始位置可設(shè)定為上游方向極限位置(圖8)、或者是下游方向極限位置(圖7)和上游方向極限位置(圖8)之間的某一位置；
[0080]壓氣機運行時，由壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置31檢測壓氣機的穩(wěn)定性，該壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置31以及壓氣機穩(wěn)定性判定方法可以是基于壓力測量等業(yè)界成熟的技術(shù)手段，這些細(xì)節(jié)超出了本發(fā)明范圍，這里不再贅述;若壓氣機處于不穩(wěn)定狀態(tài)，單片機29發(fā)出指令驅(qū)動步進(jìn)電機28帶動螺桿27轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置，使其向下游方向移動，這樣可以使引射出的氣體流量增大，增強壓氣機的穩(wěn)定性，當(dāng)壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置31檢測到壓氣機已經(jīng)穩(wěn)定或者引射噴嘴已經(jīng)處于圖7所示的下游方向極限位置時，單片機發(fā)出停止步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動的指令;停止移動弓I射噴嘴。
[0081]若壓氣機處于穩(wěn)定狀態(tài)，單片機29發(fā)出指令驅(qū)動步進(jìn)電機28帶動螺桿27轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置，使其向上游方向移動，這樣可以使引射出的氣體流量減少，當(dāng)壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置31檢測到壓氣機處于穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)或者引射噴嘴已經(jīng)處于圖8所示的上游方向極限位置時，單片機發(fā)出停止步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動的指令，停止移動引射噴嘴。
[0082]壓氣機停止運行時，由單片機發(fā)出指令驅(qū)動步進(jìn)電機28帶動螺桿27轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置，使其恢復(fù)到壓氣機運行前的起始位置。
[0083]本發(fā)明第三實施例的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，可以監(jiān)測壓氣機的運行狀態(tài)，并自動調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置以及引射出的氣體流量，實現(xiàn)壓氣機擴穩(wěn)增效裝置的自動控制，提高了氣體流量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度，無需人工干預(yù)，進(jìn)一步提高了具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機的性能。
[0084]在本發(fā)明的第三實施例中，引射結(jié)構(gòu)下游方向的底端還固定有聯(lián)動擋板48，第一隔板25和第二隔板26連接聯(lián)動擋板48，聯(lián)動擋板48的朝向上游方向的一端為三角形，朝向下游方向的一端為矩形，可以在步進(jìn)電機控制下，與移動塊30—起運動，調(diào)節(jié)高壓氣體吸入孔的開度。
[0085]具體地，聯(lián)動擋板48未覆蓋高壓氣體吸入孔13時，如圖9所示，聯(lián)動擋板48處于全開位置，此時高壓氣體吸入孔的引氣量最大，圖10為圖9的側(cè)視圖；聯(lián)動擋板48完全覆蓋高壓氣體吸入孔13時，如圖11所示，聯(lián)動擋板48處于全關(guān)位置，此時高壓氣體吸入孔的引氣量為零，圖12為圖11的側(cè)視圖；聯(lián)動擋板48覆蓋高壓氣體吸入孔的一部分時，如圖13所示，聯(lián)動擋板48處于半開位置，此時高壓氣體吸入孔的引氣量介于最大值與最小值之間，圖14為圖13的側(cè)視圖。
[0086]壓氣機擴穩(wěn)增效裝置增設(shè)聯(lián)動擋板后，通過調(diào)節(jié)高壓氣體吸入孔的開度，可以根據(jù)壓氣機的運行情況，調(diào)整引射出的氣體流量，提高了壓氣機的穩(wěn)定性和靈活性。
[0087]在上述實施例中，機匣I在該列靜葉4、6、8、10、12的下游方向并靠近最后一個靜葉的位置處開有一個高壓氣體吸入孔13，但本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，高壓氣體吸入孔13的個數(shù)可以根據(jù)壓氣機實際運行情況來確定，例如，高壓氣體吸入孔13的個數(shù)可以為1-100個，只要能夠?qū)崿F(xiàn)擴穩(wěn)增效的技術(shù)效果即可。
[0088]同樣，在上述實施例中，機匣I沿該列靜葉的延伸方向開有三對引射氣體孔，但本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，引射氣體孔的對數(shù)與壓氣機中間級的級數(shù)相對應(yīng)，當(dāng)壓氣機具有N級中間級葉片時，應(yīng)設(shè)置2*N對弓I射氣體孔，所述N可以為1-100。
[0089]在上述實施例中，機匣I在壓氣機低壓級動葉的對應(yīng)位置開有兩個噴射氣體孔，但本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，噴射氣體孔的個數(shù)與壓氣機低壓級的級數(shù)相對應(yīng)，當(dāng)壓氣機具有M級低壓級動葉時，應(yīng)設(shè)置M個噴射氣體孔，所述M可以為1-100。
[0090]同樣，在上述實施例中，僅描述了與壓氣機一列靜葉相對應(yīng)的一個擴穩(wěn)增效裝置，但本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，壓氣機每排靜葉均具有多個葉片，即壓氣機具有多列靜葉，本發(fā)明的壓氣機可以包括沿壓氣機機匣周向排列的、設(shè)置于機匣外壁的多個擴穩(wěn)增效裝置，每個擴穩(wěn)增效裝置與一列靜葉位置正對，其中，擴穩(wěn)增效裝置的個數(shù)可以為1-100個。
[0091]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換，例如:
[0092](I)擴穩(wěn)增效裝置還可以采用其他構(gòu)造，只要能夠完成相同的功能即可；
[0093](2)本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)值；
[0094](3)實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍；
[0095](4)上述實施例可基于設(shè)計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實施例。
[0096]綜上所述，本發(fā)明提供的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，通過高壓氣體吸入孔和引射氣體孔的作用，可以吸出中間級靜葉根部的氣體，能夠減小中間級靜葉根部區(qū)域的附面層厚度、角區(qū)的漩渦強度，抑制該區(qū)域的流動分離，可以起到減小流動損失、提高壓氣機效率的作用；通過通過高壓氣體吸入孔和引射氣體孔的作用，可以吸出中間級動葉頂部的氣體，能夠減小該中間級動葉頂部區(qū)域附面層厚度、改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用。通過噴射氣體孔，可以向低壓級動葉頂部噴射氣體，能夠減小低壓級動葉頂部區(qū)域的附面層厚度、抑制動葉葉頂?shù)男孤读鲃印⒏纳茐簹鈾C不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到提高壓氣機效率的作用、拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用;還可以根據(jù)壓氣機的運行情況，調(diào)整引射出的氣體流量，提高了壓氣機的穩(wěn)定性和靈活性;并且還可以監(jiān)測壓氣機的運行狀態(tài)，并自動調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置以及引射出的氣體流量，實現(xiàn)壓氣機擴穩(wěn)增效裝置的自動控制，提高了氣體流量調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度，無需人工干預(yù)，進(jìn)一步提高了具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機的性能。
[0097]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，其特征在于，包括:機匣(I)、輪轂(2)和至少一個擴穩(wěn)增效裝置(40);其中， 在所述機匣的至少一列靜葉的下游方向開有至少一個高壓氣體吸入孔(13); 在所述機匣的沿一列靜葉的延伸方向開有2*N對引射氣體孔，其中N為壓氣機中間級的級數(shù)； 在所述機匣的與M級低壓級動葉對應(yīng)位置開有M個噴射氣體孔； 擴穩(wěn)增效裝置(40)沿周向設(shè)置于機匣外壁，其與所述一列靜葉位置正對并覆蓋所述高壓氣體吸入孔(13)、引射氣體孔和噴射氣體孔，高壓氣體經(jīng)所述高壓氣體吸入孔(13)被吸入所述擴穩(wěn)增效裝置，在所述高壓氣體的作用下，中間級動葉頂部和中間級靜葉根部的氣體經(jīng)所述引射氣體孔被吸入至所述擴穩(wěn)增效裝置并與所述高壓氣體摻混，摻混后的氣體經(jīng)所述噴射氣體孔噴射至低壓級動葉的頂部。2.如權(quán)利要求1所述的壓氣機，其特征在于，所述2*N對引射氣體孔的N對引射氣體孔關(guān)于中間級靜葉對稱且靠近中間級靜葉的根部；當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，其另外N對引射氣體孔關(guān)于中間級動葉對稱且靠近中間級動葉的頂部； 當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，所述M個噴射氣體孔與M級低壓級動葉位置正對。3.如權(quán)利要求1所述的壓氣機，其特征在于，所述擴穩(wěn)增效裝置(40)包括:蓋板(19)、弓丨射結(jié)構(gòu)和引射殼體。4.如權(quán)利要求3所述的壓氣機，其特征在于，所述引射殼體包括:引射段(41)、過渡段(42)和噴射段(43)，該三者的對稱軸均平行于壓氣機軸線，所述引射段(41)和噴射段(43)通過所述過渡段(42)連通。5.如權(quán)利要求4所述的壓氣機，其特征在于，所述引射結(jié)構(gòu)置于所述引射殼體內(nèi)，其包括:沿平行于壓氣機軸線的直線對稱排列的第一隔板(25)和第二隔板(26)，所述第一隔板(25)和第二隔板(26)的朝向上游方向一端漸縮形成引射噴嘴(24)。6.如權(quán)利要求5所述的壓氣機，其特征在于，所述蓋板(19)覆蓋所述引射結(jié)構(gòu)和引射殼體，所述擴穩(wěn)增效裝置(40)形成一整體密封結(jié)構(gòu)，所述蓋板(19)與所述引射結(jié)構(gòu)之間形成吸入腔(44)，所述吸入腔(44)覆蓋所述高壓氣體吸入孔(13)，其通過所述高壓氣體吸入孔(13)與壓氣機的空氣通道連通； 所述蓋板(19)與所述第一隔板(25)、引射段(41)和過渡段(42)之間形成第一引射腔(45)，所述蓋板(19)與第二隔板(26)、引射段(41)和過渡段(42)之間形成第二引射腔(46)，所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)覆蓋所述引射氣體孔，其通過所述引射氣體孔與壓氣機的空氣通道連通； 所述蓋板(19)與噴射段(43)之間形成噴射腔(47)，所述噴射腔(47)覆蓋噴射氣體孔，其通過所述噴射氣體孔與壓氣機的空氣通道連通； 所述吸入腔(44)、第一引射腔(45)和第二引射腔(46)均與噴射腔(47)連通。7.如權(quán)利要求6所述的壓氣機，其特征在于，所述引射噴嘴的出口端(23)與過渡段(42)之間形成所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)的出口，所述引射結(jié)構(gòu)可沿平行于壓氣機軸線的方向相對于引射殼體移動，使得所述引射噴嘴的出口端(23)與過渡段(42)的距離發(fā)生變化，所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)的出口大小被調(diào)節(jié)，從所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)引射出的氣體流量隨之被調(diào)節(jié)。8.如權(quán)利要求7所述的壓氣機，其特征在于，所述引射結(jié)構(gòu)下游方向的端部還固定有移動塊(30)，所述第一隔板(25)和第二隔板(26)連接所述移動塊(30)，所述移動塊(30)經(jīng)螺桿(27)連接步進(jìn)電機(28)，所述步進(jìn)電機(28)連接單片機(29)，壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置(31)設(shè)置于機匣內(nèi)壁，并與所述單片機(29)連接，所述單片機(29)控制所述步進(jìn)電機(28)轉(zhuǎn)動并帶動所述螺桿(27)轉(zhuǎn)動，所述移動塊(30)、第一隔板(25)和第二隔板(26)同時移動，實現(xiàn)對引射噴嘴的位置控制。9.如權(quán)利要求8所述的壓氣機，其特征在于，所述引射結(jié)構(gòu)下游方向的底端還固定有聯(lián)動擋板(48)，所述第一隔板(25)和第二隔板(26)連接所述聯(lián)動擋板(48)，所述聯(lián)動擋板(48)的朝向上游方向的一端為三角形，朝向下游方向的一端為矩形，在所述步進(jìn)電機(28)控制下，與所述移動塊(30) —起運動，所述高壓氣體吸入孔的開度被調(diào)節(jié)。10.如權(quán)利要求1所述的壓氣機，其特征在于，輪轂外壁設(shè)置有多排動葉，所述多排動葉沿輪轂周向形成多列動葉，每列動葉均位于與壓氣機軸線平行的直線上;機匣內(nèi)壁設(shè)置有多排靜葉，所述多排靜葉沿機匣周向形成多列靜葉，每列靜葉均位于與壓氣機軸線平行的直線上，所述多排動葉和多排靜葉交錯排列，相鄰一排動葉和一排靜葉構(gòu)成壓氣級的一級。
【文檔編號】F04D25/04GK105927560SQ201610491025
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】李鋼, 杜薇, 徐燕驥, 朱俊強, 徐綱, 盧新根, 聶超群
【申請人】中國科學(xué)院工程熱物理研究所