正交導流整流器的製作方法
2023-04-27 03:43:06 1
專利名稱：正交導流整流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用在離心壓縮機中的正交導流整流器。
背景技術：
如圖1所示，離心壓縮機由轉子、定子和軸承1等組成。葉輪2等零件套在主軸4 上組成轉子，主軸4支承在軸承1上，由動力機驅動而高速旋轉。定子包括機殼5、進氣室 6和出氣室7等部分。只有一個葉輪的離心壓縮機稱為單級離心壓縮機，有兩個以上葉輪的稱為多級離心壓縮機。「級」由葉輪及其後面的擴壓器等通道組成。離心壓縮機的葉輪高速旋轉時，由於葉片與氣體之間力的相互作用，主要是離心力的作用，氣體從葉輪中心處吸入，沿著葉道(葉片之間通道)流向葉輪外緣。葉輪對氣體作功，氣體獲得能量，壓力和速度提高。然後，氣體流經擴壓器等通道，速度降低，壓力進一步提高，即動能轉變為壓力能，最後由擴壓器流出的氣體進入蝸室輸送出去，或者經過彎道和回流器進入下一級繼續壓縮。 氣體在進入下一級壓縮時，需要轉彎大於90度進入下一級葉輪。在這一區域，氣體的轉彎導致大的壓力梯度，上壁區域出現分離，造成較大的氣動損失。傳統的改進措施是加裝導流器3，如圖2中所示，導流器3為一層或多層導流環31，通過螺栓32固定在上級壓縮單元進入下級壓縮單元的通道的右壁52上，以減小壓力梯度和氣動損失，圖中箭頭所示的就是氣體流動方向。但實踐中，傳統的導流環具有如下缺陷
1、通過進口端螺栓安裝在機殼的尾部，安裝和拆卸維護不是很方便；
2、由於螺栓位置的空間限制，反旋葉片的尾緣部分直角凹進，見上圖，使得氣體出離上反旋葉片的流動不均勻，這種不均勻性被帶入後面的流道和下一級葉輪，造成氣動損失；
3、周邊多個螺栓及安裝附件固定於導流環進口區，從氣動力學角度講屬於鈍體，對氣體有阻擋作用，下遊會形成流動尾跡，也造成氣動損失；
4、緊固螺栓安裝於導流環進口區，各導流環在氣動力的作用下成為懸壁梁，從結構動力學角度講不是良好的設計。當氣體的非穩定性所具有的頻率和導流環的固有頻率接近時，發生共振，振動嚴重時，可能造成導流環的斷裂，對下遊部件造成損壞；
5、緊固螺栓安裝於導流環進口區，各導流環在氣動力的作用下成為懸壁梁，當氣體的非穩定性所具有的頻率和導流環的固有頻率接近時，發生共振，加大了的導流環振動幅度， 從而降低氣動效率。
發明內容
針對現有技術中離心壓縮機中導流裝置所存在的缺點，本發明提供一種新型正交導流整流器，所述正交導流整流器設置在多級離心壓縮機，相鄰兩級壓縮單元的交接處，氣體經過正交導流整流器的導流和整流後進入到下一級壓縮單元；所述正交導流整流器包括導流部分和整流部分，導流部分為氣體導向，整流部分將通過的上遊氣體整流導直進入到下級壓縮單元中。進一步，所述正交導流整流器主要包括導流環，徑向筋片和安裝座；所述安裝座為圓環狀結構，若干徑向筋片沿所述安裝座的周向均布，固定在安裝座上，用於支撐設置在其頂端的導流環；導流環為導流部分用於導流，徑向筋片為整流部分用於整流。進一步，所述徑向筋片為薄片結構。進一步，所述徑向筋片的截面形狀為兩端薄中間厚的類橢圓形。進一步，所述正交導流整流器包括一個或多個導流環。進一步，所述安裝座上設置有安裝螺孔，用於將正交導流整流器固定在多級離心壓縮機中。進一步，所述導流環，徑向筋片和安裝座通過鑄造方式一體成型。進一步，所述導流環，徑向筋片和安裝座通過焊接固定連接。進一步，所述正交導流整流器可拆卸的安裝在氣體由上級壓縮單元進入下級壓縮單元的通道的左壁上。本發明吸收了傳統導流環的優點，即在上一級和下一級壓縮單元間照常採用導流器，減小壓力梯度，幫助氣體以更小的氣動損失轉彎進入下一級葉輪，同時克服了上述傳統導流環的缺點，摒棄了進口螺栓安裝方式。並且本發明中所公開的正交導流整流器，除了具有傳統導流器具有的導流功能外還具有整流功能，在對氣體進行導流的同時，將仍具有旋轉度的氣體導直。
圖1為離心壓縮機結構示意圖； 圖2為現有技術中導流器結構示意圖3為本發明中正交導流整流器在離心壓縮機內安裝示意圖； 圖4為本發明中正交導流整流器結構示意圖； 圖5為圖4中A向視圖； 圖6為圖4中B向視圖7為本發明中另一種正交導流整流器結構示意圖； 圖8為本發明中第三種正交導流整流器結構示意圖。
具體實施例方式本發明中使用正交導流整流器代替現有技術中的導流器對氣體進行導流。與圖1 中所述的導流器3相同，本發明中的正交導流整流器也設置在多級離心壓縮機相鄰兩級壓縮單元的交接處，氣體由上一級壓縮單元在經過正交導流整流器8的導流、整流後進入到下一級壓縮單元。圖3、4中所示，其中箭頭所示方向為氣體流動方向，正交導流整流器8主要包括導流環31，徑向筋片81和安裝座82。導流環31與現有技術導流器中的導流環相同，均為圓環狀結構。如圖5中所示，若干徑向筋片81沿安裝座82的周向均布，固定在安裝座82上， 用於支撐設置在其頂端的導流環31。如圖6中所示，徑向筋片81模仿機翼形狀設計，為薄片結構，其截面形狀採用流線型設計，為兩端薄中間厚的類橢圓形。經過壓縮單元壓縮的氣體通常呈旋轉運動，當氣體運動到正交導流整流器8處時，仍具有旋轉度的氣體接觸到徑向筋片81後，經過與徑向筋片81之間的相互作用，按照徑向筋片約束的方向流動，從而減小旋轉度，達到幾乎無旋狀態流出導流整流器，進入下一級葉輪。其原理是儘管從上一級來的氣體由特定結構去除了相當的旋轉度，但不同工況和流速下，旋轉度不可能完全去除到零，這是由氣體動力學原理決定的，也就是透平機械領域裡常提到的氣體流動落后角問題。由於徑向筋片完全沿軸向展開，既周向偏角為零，對仍具有一定旋轉度的氣體起到了再次梳理導直的作用，相當於透平機械領域裡的葉柵整流效果，對下一級的流動組織有利。安裝座82上設置有安裝螺孔，用於將正交導流整流器8固定在多級離心壓縮機中。正交導流整流器8中的導流環31，徑向筋片81和安裝座82可通過鑄造方式一體成型，也可通過焊接等固定連接方式裝配在一起。如圖3中所示，整個導流整流器8通過螺栓83安裝上級壓縮單元進入下級壓縮單元的通道的左壁51上。如圖7、8中所示，設置在徑向筋片82上的導流環31數量可根據實際情況設置為多環。本發明中的正交導流整流器具有下列優點1、包括導流和整流兩個部分，其中導流環作為導流部分，其作用與現有導流器相同；徑向筋片作為整流部分，將氣體的旋轉運動變為直線運動；通過一個裝置即可在兩個方向上對氣體進行疏導和整理，更好地控制了氣體的流動均勻性，從而提高了氣動效率；2、採用與安裝底座鑄造成一體的徑向筋片來支撐導流環，避免了現有技術中用於支撐導流環緊固螺栓對氣體通道的阻礙；3、徑向筋片支撐在導流環中部，並且覆蓋了導流環流線方向大半個區域，形成非常穩定的支撐結構，從而避免了現有技術中導流環懸壁梁式支撐方式所具有的不穩定性缺點；4、徑向筋片的截面形狀仿照機翼的流線型設計，其前端受到氣體阻力小，對氣體無明顯阻擋；並且可將來自上遊的氣體導直，具有整流作用，儘管從上一級來的氣體由特定結構去除了一些旋轉度，但不同工況和流速下，旋轉度不可能完全去除到零，所以，徑向筋片可對仍具有一定旋轉度的氣體起到了再次整流導直作用；5、徑向筋片、導流環和安裝底座鑄造成一個整體部件，安裝底座上開孔，將整個導流整流器安裝在機殼的左壁上，並且安裝螺栓置於流道之外，不僅安裝方便，而且對內部流道不形成任何阻擋，對氣動效率有利。
權利要求
1.一種正交導流整流器，所述正交導流整流器設置在多級離心壓縮機，相鄰兩級壓縮單元的交接處，氣體由上一級壓縮單元在經過交導流整流器的導流後進入到下一級壓縮單元；其特徵為，所述正交導流整流器包括導流部分和整流部分，導流部分為氣體導向，整流部分將通過的上遊氣體導直進入到下級壓縮單元中。
2.根據權利要求1中所述正交導流整流器，其特徵為，所述正交導流整流器主要包括導流環，徑向筋片和安裝座；若干徑向筋片沿安裝座的周向均布，固定在安裝座上，用於支撐設置在其頂端的導流環；導流環為導流部分用於導流，徑向筋片為整流部分用於整流。
3.根據權利要求1中所述正交導流整流器，其特徵為，所述徑向筋片為薄片結構，其截面形狀流線型。
4.根據權利要求3中所述正交導流整流器，其特徵為，所述徑向筋片的截面形狀為兩端薄中間厚的類橢圓形。
5.根據權利要求1中所述正交導流整流器，其特徵為，所述正交導流整流器包括一個或多個導流環。
6.根據權利要求1中所述正交導流整流器，其特徵為，所述安裝座上設置有安裝螺孔， 用於將正交導流整流器固定在多級離心壓縮機中。
7.根據權利要求1中所述正交導流整流器，其特徵為，所述導流環，徑向筋片和安裝座通過鑄造方式一體成型。
8.根據權利要求1中所述正交導流整流器，其特徵為，所述導流環，徑向筋片和安裝座也通過焊接方式固定連接。
9.根據權利要求1中所述正交導流整流器，其特徵為，所述正交導流整流器安裝在機殼的左壁上。
全文摘要
一種正交導流整流器，所述正交導流整流器設置在多級離心壓縮機，相鄰兩級壓縮單元的交接處，氣體由上一級壓縮單元在經過正交導流整流器的導流和整流後進入到下一級壓縮單元；所述正交導流整流器具有導流和整流雙重功能，主要包括導流環，徑向筋片和安裝座；若干徑向筋片沿安裝座的周向均布，固定在安裝座上，用於支撐設置在其頂端的導流環。
文檔編號F04D29/44GK102192191SQ20111007838
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者宋波, 張東峰, 雷先華 申請人:宋波