高載荷離心壓縮機三元葉輪的製作方法

2023-06-01 02:30:11 2

專利名稱：高載荷離心壓縮機三元葉輪的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及離心壓縮機的三元葉輪，尤其是一種高載荷離心壓縮機三元葉 輪。
背景技術：
作為必需的工業重要裝備，離心壓縮機在國民經濟持續發展中一直佔有重要的一 席之地，是現代經濟循環發展不可或缺的一個重要技術領域和產業。離心機的研發和製造具有很高的專業技術挑戰性，學科涉及氣動力學、熱力學、流 體力學、傳熱學、固體力學、材料力學、轉子動力學等，而且還依賴於其他行業和配套設備的 發展水平，如材料、鑄造、機加、裝配、測試，電氣電子、控制、系統優化設計、工程系統管理 等，因此設計製造技術難度很大。尤其是作為離心壓縮機核心部件之一的三元葉輪，其設計 包括流道設計、理論計算、經驗評估等，設計過程中既要使流體流動的損失儘可能小，又要 使機器的氣動熱力學效率儘可能高，同時還要做到使高效率的工況範圍儘可能寬，這一過 程極其複雜，也由此導致現有三元葉輪普遍存在如下不足(1)很難達到理想的設計效率，即峰值效率距離設計極限理想水平有較大差距；(2)即使接近理想峰值效率，但葉輪的有效工作範圍又不夠寬，使壓縮機的性能美 中不足；(3)在結構強度方面設計的限制因素進一步制約了追求氣動性能的先進性，即使 提高了氣動性能的優化，但結構設計不得不加大保險係數而增重，降低了葉輪的轉子動力 學性能。尤其是對於多級高速多軸離心壓縮機，既要轉子儘可能的輕，又要滿足結構強度 要求，同時還能達到預期的壓力和流量，因而必須將葉輪設計為很高的載荷，做到同等大小 的葉輪在相同的轉速下達到更高的壓力。而一旦達到這種高載荷狀態，葉輪內的氣體流動 將被推到跨音範圍，流動的組織和控制就更加困難，因為這時流動的損失不僅來自常規亞 音速設計的流道壁面摩擦損失、邊界層分離損失、流動旋渦損失、流動不均勻帶來的剪切混 合損失，還有激波損失。因此，高負荷跨音三元葉輪的設計如何實現效率高、工作範圍寬廣，同時滿足結構 強度要求和加工製造工藝要求，成為擺在當前三元葉輪研發設計工作者面前的課題。

實用新型內容針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種高載荷離心壓縮機三 元葉輪。為實現上述目的，本實用新型高載荷離心壓縮機三元葉輪包括背板及其表面圍繞 葉輪中心呈放射狀分布的三維彎擰形狀葉片，其中，葉片包括主葉片和副葉片，若干個主 葉片圍繞葉輪中心均布，若干個副葉片一一位於兩兩主葉片之間，並且各副葉片均以兩兩 主葉片周向中心為基準沿葉輪旋轉方向偏移2 6°，副葉片前緣位於主葉片流線方向的18-25%位置處，主、副葉片前緣均為弧形，並且主、副葉片相對應部分的空間形狀適配。進一步，所述主、副葉片的空間形狀分別由下列坐標來限定
權利要求1.一種高載荷離心壓縮機三元葉輪，其特徵在於，該葉輪包括背板及其表面圍繞葉輪 中心呈放射狀分布的三維彎擰形狀葉片，其中，葉片包括主葉片和副葉片，若干個主葉片圍 繞葉輪中心均布，若干個副葉片一一位於兩兩主葉片之間，並且各副葉片均以兩兩主葉片 周向中心為基準沿葉輪旋轉方向偏移2 6°，副葉片前緣位於主葉片流線方向的18—— 25%位置處，主、副葉片前緣均為弧形，並且主、副葉片相對應部分的空間形狀適配。
2.如權利要求1所述的三元葉片，其特徵在於，所述主、副葉片的空間形狀分別由下列 坐標來限定
3.如權利要求1所述的三元葉片，其特徵在於，所述主、副葉片各為10片。
4.如權利要求1所述的三元葉片，其特徵在於，所述背板從葉輪徑向邊緣到葉輪中心 逐漸加厚，並且通過使背板背面逐漸向內凹進來調整背板的厚度，以使其強度與葉片產生 的應力相適配。
專利摘要本實用新型公開了一種高載荷離心壓縮機三元葉輪，該葉輪包括背板及其表面圍繞葉輪中心呈放射狀分布的葉片，其中，葉片包括主葉片和副葉片，若干個主葉片圍繞葉輪中心均布，若干個副葉片一一位於兩兩主葉片之間，並且各副葉片均以兩兩主葉片周向中心為基準沿葉輪旋轉方向偏移2～6°，副葉片前緣位於主葉片流線方向的18——25％位置處，主、副葉片前緣均為弧形，並且主、副葉片相對應部分的空間形狀適配。本實用新型採取全三維氣動設計分析技術路線設計，並經過流道優化、整機氣動性能相干性優化得到的三元葉片經實際檢驗，保證了氣體流動在通道裡逐漸加載的過程均勻，避免了流動產生大的旋渦，有效控制邊界層的發展和分離及激波損失，從而實現了氣體的高效流動，達到了世界先進水平的性能指標。
文檔編號F04D29/30GK201874881SQ20102026579
公開日2011年6月22日 申請日期2010年7月21日 優先權日2010年5月31日
發明者宋波, 雷先華 申請人:宋波, 雷先華