離心式鼓風機、壓縮機葉片擴壓器的製作方法

2023-05-20 16:08:51

專利名稱:離心式鼓風機、壓縮機葉片擴壓器的製作方法
本實用新型屬通用機械。
圖1示出了離心式鼓風機、壓縮機的葉輪和本實用新型所提出的葉片擴壓器。圖中，序號1是葉輪。序號2是葉片擴壓器，它是由輪蓋側蓋板①、擴壓器葉片②和輪盤側蓋板③組成的。
離心式鼓風機、壓縮機葉輪從進口到出口，氣流的流動方向是由軸向轉為徑向。這種性質的流動，相當於曲線通道內的流動。因此，從圖1所示的葉輪流道子午面上來看，輪蓋附近的氣流最容易分離和惡化，這種分離就影響到葉輪出口處氣流速度和方向角分布的均勻性，造成進入葉片擴壓器的流場極不均勻。在現有技術中，葉片擴壓器的葉片進口邊沿寬度方向是一直線，具有同一進口直徑和幾何角(「離心式壓縮機原理」、西安交通大學透平壓縮機教研室編著，機械工業出版社，1980年)，或者葉片進口邊在原直線的基礎上將中間切開一個倒V形缺口(Y.Yoshinaga，I.Gyobu，H.Mishina，F.Koseki，H.Nishida，「Aerodynamic Performance of a Centrifugal Compressor with Vaned Diffuser，」Tran－sactions of the ASME，Journal of Fluids Engineering，Vol.102，No.4，DECEMBER 1980。)
由於這些擴壓器葉片進口邊所形成的進口幾何角與擴壓器葉片進口處的實際氣流角偏差很大，因而衝擊損失嚴重，造成級效率下降，穩定工況範圍變窄。
為了減少衝擊損失，提高離心式鼓風機和壓縮機的氣體動力性能，根據葉輪出口氣流分布的實際特徵，本實用新型將葉片擴壓器的葉片進口邊形狀設計成曲線型或折線型。
本實用新型所提出的葉片擴壓器，適用於各種不同的離心式鼓風機和壓縮機；適用於各種不同出口角的後彎離心式葉輪；適用於各種不同的擴壓器葉型，如等厚度葉型、雙圓弧葉型、機翼型葉型、倒機翼型葉型、三角型圓弧葉型等，本實用新型的內容包括以下幾個方面1.葉片擴壓器的擴壓器葉片進口邊沿寬度具有不同的直徑和幾何角。
2.葉片擴壓器的擴壓器葉片最大進口直徑和最大進口幾何角的位置在與輪蓋側的邊距離為(0.55～0.75)b3處，最小進口直徑和最小進口幾何角的位置在輪蓋側的邊上。
3.葉片擴壓器的擴壓器葉片輪蓋側的邊和輪盤側的邊進口直徑不等。輪蓋側的邊進口直徑和幾何角小於葉片擴壓器進口參數設計值D3和a3A，且是整個擴壓器葉片進口邊最小的直徑和幾何角。輪盤側的邊進口直徑和幾何角略大於D3和a3A。見圖1。
4.對於出口寬度較大(b2≥20mm)且輪蓋錐角較大(錐角≥8°)的二元葉輪及出口寬度較大(b2≥20mm)且葉片出口角從輪盤到輪蓋不變或略有下降的三元葉輪，擴壓器葉片進口直徑沿著寬度的變化見下表。
圓弧R取0.1b3；圓角r取1～2mm。先劃出R和r弧，再將各不同進口直徑點連接成一條光滑的曲線，即得葉片擴壓器曲線型進口邊形狀，見圖2。
5.對於出口寬度較小(b2＜20mm)且輪蓋錐角較小(錐角＜8°)的二元葉輪及出口寬度較小(b2＜20mm)且葉片出口角從輪盤到輪蓋略有增加的三元葉輪，取D3min＝(0.93～0.96)D3，(應保持D3min－D2≥10～12mm)；D3maX＝(1.04～1.06)D3；D′3＝1.01D3；D3maX到輪蓋側的邊距離a＝(0.55～0.65)b3，(不含0.65b3)；圓弧R取0.1b3，圓角r取1mm。先劃出R和r弧，然後再作R和r圓弧的公切線，即可得出葉片擴壓器折線型的進口邊形狀，見圖3。
本實用新型所提出的葉片擴壓器與現有技術相比，具有如下明顯的優點1.採用該葉片擴壓器比採用設計參數相同(指D3、D4、a3A、a4A、R′O、R′k及葉型形狀相同，下同)的現有擴壓器衝擊損失大大減小，級效率有明顯提高。
2.採用該葉片擴壓器由於擴壓器葉片進口幾何角和當地的氣流角有較好的吻合，不但減小了衝擊損失，而且減小並推遲了葉片擴壓器流道內氣流邊介層的分離。因此，比採用設計參數相同的現有擴壓器級喘振流量有明顯下降，穩定工況範圍有明顯擴大。
3.採用該葉片擴壓器由於大大提高了級的氣體動力性能，因而擴大了帶葉片擴壓器的級在離心式鼓風機和壓縮機中的應用範圍。
在按本實用新型所提出的內容設計葉片擴壓器葉片進口形狀以前，可按現有技術確定葉片擴壓器的設計參數，如D3、D4、b3、b4、a3A、a4A、R′O、R′K、Z3、Z4等。為了便於採用本實用新型，這裡將葉片擴壓器有關設計參數的確定和擴壓器葉片的葉型設計作以簡要說明1.D3的確定應使 D3min－D2＝(0.93～0.96)D3－D2≥10～12mm，以使葉輪出口和擴壓器葉片進口有一定的距離。
2.D4／D3比值的選取應儘量使D4／D3maX≥1.3，使葉片流道不致過短。
3.D3、D4確定後，可按一般方法確定a3A、a4A，然後求取擴壓器葉片曲率半徑R′k和葉片中心圓半徑R′O。
4.對於葉片進口段較薄的葉型，如等厚度葉型、雙圓弧葉型、三角形圓弧葉型、倒機翼型葉型等，可按葉片曲率半徑R′k與D3min和D4相交的圓弧部分l作為弧長設計葉型，見圖4。
5.對於進口段較厚的機翼型葉片，先按葉片曲率半徑R′K與D3和D4相交的圓弧部分l′作為弧長設計機翼型葉型，然後，沿長R′k圓弧與D3min相交得弧長l，見圖5，弧長l－l′在D3和D3min之間的部分，可設計成等厚度葉型，其厚度可等於原機翼型葉型進口邊小圓弧半徑的二倍，等厚度葉型和原機翼型葉型的連接處D應圓滑過渡。圖5中D3以上的部分B為機翼型葉型，D3以下的三角區C為等厚度葉型，然後再以l為弧長劃出完整的葉型工作圖。
葉型完成後，再按本實用新型的內容第4條和第5條所說的情況繪出葉片進口邊形狀，葉片進口邊A處按圖加工後，兩側面稜角應修圓，對機翼型葉片還應對過厚的進口邊稍許修薄。
權利要求
1.由擴壓器葉片和兩側蓋板組成的葉片擴壓器，其特徵在於a、擴壓器葉片的進口直徑和幾何角沿著葉片寬度方向從輪蓋側的邊上的最小值逐漸增大到最大值，然後再由最大值逐漸減小到輪盤側的邊上的值。b、擴壓器葉片輪盤側的邊上的進口直徑和幾何角，小於擴壓器葉片進口邊上的最大進口直徑和幾何角，大於輪蓋側的邊上的進口直徑和幾何角。c、擴壓器葉片最小進口直徑和幾何角的位置在輪蓋側的邊上，擴壓器葉片最大進口直徑和幾何角的位置在與輪蓋側的邊距離為(0.55～0.75)b3處，擴壓器葉片輪盤側的邊上的進口直徑為1.01D3。
2.按權利要求
1所述的葉片擴壓器，其特徵是擴壓器葉片進口邊從輪蓋側的邊上的最小進口直逕到擴壓器葉片最大進口直徑之間和從該最大進口直逕到輪盤側的邊上的進口直徑之間，可以是曲線和圓弧連接，也可以是直線和圓弧連接。
專利摘要
本實用新型屬通用機械。根據葉輪出口氣流分布的實際特徵，將葉片擴壓器的葉片進口邊形狀設計成曲線型或折線型。擴壓器葉片進口邊沿寬度具有不同的直徑和幾何角。最大進口直徑和最大進口幾何角的位置在與輪蓋側的邊距離為a＝(0.55～0.75)b
文檔編號F04D17/10GK85202558SQ85202558
公開日1986年8月6日 申請日期1985年6月24日
發明者田種玉 申請人:開封空分設備廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan