大流量離心式葉輪的製作方法
2023-04-29 20:32:31 3
專利名稱：大流量離心式葉輪的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大流量離心式葉輪，它適用於離心式壓縮機。
氣體經離心式壓縮機提高壓力是通過幾個到十幾個葉輪給氣體逐級作功來實現的。葉輪由輪盤、輪蓋、葉片組成。離心壓縮機性能的優劣由葉輪的性能所決定的。在離心壓縮機的前幾級一般都應用大流量葉輪(流量係數φ1＞0.08)，由於大流量葉輪中強烈地三元流動，過去經常採用的二元葉輪效率低，相對能量頭係數小，已不能滿足要求。檢索已有資料，目前應用的三元大流量葉輪，一般都採用美國北方工程研究公司(NREC)等提出的以葉片載荷分布(即流型)來設計三元葉片曲面，並提出最佳流型的設想，但試驗證明效果並不理想，對於大流量離心壓縮機的最佳流型問題沒有解決。而且已有的大流量三元葉輪存在以下缺點輪轂比小，限制了軸徑尺寸，難以達到多級轉子的臨界轉速要求；軸向跨距大，使每個氣缸所能裝的葉輪數減少，單缸壓力比下降；每個葉輪的葉型分別由試驗決定，因而不同流量的葉輪的葉片型線各異，工藝裝備複雜，成本高，加工周期長。
本實用新型的目的在於提供一種葉輪，這種葉輪的葉片為空間扭曲的三元曲面，它既能保證高的能量頭係數，對氣體有足夠的作功能力，又具有流動損失小，效率高的特點，適用於大流量(流量係數φ1＞0.08)。它與相應的弧型的輪盤、輪蓋構成一個高效率、高性能的大流量三元葉輪，而且葉輪的輪轂比大，軸向跨距小，容易滿足轉子動力學的要求。同時可通過改變葉片高度得到一系列性能相似的而流量不同的葉輪，來滿足壓縮機轉子的需要。這一系列的葉輪葉片為同一曲面，可設計通用的葉片製造工藝裝備，有利於提高質量，降低成本。因此，本實用新型為離心式壓縮機提供了一種理想的大流量葉輪。
本實用新型的目的是通過以下的技術措施來實現的該葉輪由輪蓋、葉片和輪盤組成。其中葉片是應用發明人多年研究總結出來的一種特定流型設計決定的三元扭曲葉片，如
圖1所示。它適用於大流量葉輪，具有損失小，效率高的特點。該流型可描述為葉片載荷CθR沿流線的分布CθR＝ξCθ2R2當0≤m≤0.5時，ξ＝0.1234m3＋0.2601m2＋0.8391m當0.5＜m＜1.0時，ξ＝1－［0.1234(1－m)3＋0.2601(1－m)2＋0.8391(1－m)］式中Cθ為切向分速度，R為半徑座標，m為相對子午流線距離，腳標「2」為葉片出口。
應用上述流型，且採用在葉片的輪蓋流線上的載荷比平均值大10％的方法，所確定的葉面離散點座標便構成了本實用新型葉片的三元光滑型面。這種葉型保證了氣流優良的流動規律，其氣流流動損失小，載荷均勻，不易分離。它與沿圓周均布的19到21枚葉片和由輪蓋、輪盤的流線型狀形成的輪盤、輪蓋構成了具有優良氣動性能、高效率的大流量葉輪。同時，這種葉輪可以通過切割子午流線的辦法來改變葉片的高度得到一系列不同流量的性能相似的葉輪，既滿足了不同轉子的設計要求，又簡化工藝裝備。
本實用新型的優點(1)效率高，應用本實用新型的離心壓縮機級多變效率達0.83－0.86；(2)輪轂比大，0.40≥d／D2≥0.35；(3)葉片軸向跨距小，L／D2＜0.23，適合於多級壓縮機應用；(4)流量係數大，有利於機器縮小尺寸；(5)葉片製造工藝裝備可通用，經濟性好。
以下結合附圖進一步說明本實用新型。
圖1、圖2是本實用新型葉片空間曲面示意圖。
圖3、圖4分別是本實用新型葉輪子午面和旋轉面示意圖。
圖5是改變葉片高度形成新葉輪的示意圖。
根據
圖1－5詳細說明本實用新型的具體結構。其中
圖1、圖2的曲面座標由表1給出。該葉輪由輪蓋1、葉片2、輪盤3組成，19枚葉片沿圓周均布在輪蓋1、輪盤3中間。葉片由等厚度合金板材經葉片壓型胎壓型，然後與輪蓋1、輪盤3焊接而成，葉片出口安裝角β2≈50°。輪盤和輪蓋的內弧線由二段或三段圓弧組成。由母型葉輪更換輪蓋來達到改變葉片高度形成新葉輪，即根據所要求的流量，把b2、D1、R1、R2改變為b′2、D′1、R′1、R′2就得到滿足要求的新葉輪。該葉輪的輪轂比d／D2可為0.35－0.40，式中d為輪轂直徑，D2為葉輪外徑；葉輪寬徑比L／D2＜0.23，其中L為葉輪的軸向寬度，D2為葉輪外徑。葉片的數目為19或21枚均可，只要改變葉片的高度，即可形成流量係數不同的一系列葉輪。
表1為本實用新型最佳實施例葉片型面座標值(葉輪外徑D2為450毫米)。其它外徑的葉輪的葉片幾何值可按外徑比例相似放大或縮小得到。
權利要求1.一種大流量離心式葉輪，由輪蓋、葉片、輪盤組成，其特徵是葉片為特定的葉片載荷分布確定的三元扭曲型，其葉片型面由流型公式CθR=ξCθ2R2當0≤m≤0.5時，ξ=0.1234m3+0.2601m2+0.8391m當0.5＜m＜1.0時，ξ=1-[0.1234(1-m)3+0.2601(1-m)2+0.8391(1-m)](式中Cθ為切向分速度，R為半徑座標，m為相對子午流線距離，腳標「2」為葉片出口)確定的幾何座標構成。
2.根據權利要求1所述的葉輪，其特徵是葉片出口安裝角β2≈50°。
3.根據權利要求1所述的葉輪，其特徵是輪轂比d／D2＝0.35－0.40，式中d為輪轂直徑，D2為葉輪外徑。
4.根據權利要求1所述的葉輪，其特徵是葉輪寬徑比L／D2＜0.23，其中L為葉輪的軸向寬度，D2為葉輪外徑。
5.根據權利要求1所述的葉輪，其特徵是葉片數目為19枚或21枚。
專利摘要本實用新型提供了一種離心式壓縮機用的大流量(流量係數Φ
文檔編號F04D29/30GK2095954SQ90224590
公開日1992年2月12日 申請日期1990年12月7日 優先權日1990年12月7日
發明者陳福芳, 徐敏 申請人:瀋陽鼓風機廠