CN100398840C - 用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片，针对现有楔形扩压器的几何缺陷，提出一种带翼刀的楔形叶片，即在楔形叶片吸力面的两端安置翼刀，控制吸力面表面边界层的发展，最大限度地抑制吸力面表面气流的分离，同时，将楔形扩压器吸力面与压力面由原有的平面形状改进为由进口直线渐进为出口圆弧的渐进面，这样，当气流在扩压器中螺旋运动时，可以有效地减小气流对扩压器的冲击损失，提高楔形扩压器的效率，改善其变工况性能。

Description

用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片

技术领域

本发明涉及一种新型的楔形叶片，尤其涉及一种用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片，属于机械类产品的压缩机技术领域。

背景技术

在离心压缩机，离心鼓风机叶轮出口，扩压器的功用主要是使从叶轮出来的具有较大速度的气流，使动能有效地转化为压力能。无论是采用何种叶片的叶轮形式，扩压器内的耗功都要占压缩机械总耗功的很大比例。同时，由于叶轮出口气流角随流量变化，扩压器在非设计工况时将延缓气流分离，扩大离心叶轮工作范围。扩压器设计的理想与否，对效率和压比都有很大的影响。因此，扩压器在离心压缩机械中是与叶轮同样重要的元件，对扩压器的研究是一项十分有价值的工作。

离心压缩机械用扩压器一般可分为无叶扩压器和叶片扩压器两种。无叶扩压器常见的是由两个平壁构成的环形通道所组成。无叶扩压器机构简单，造价低，性能曲线平坦，稳定工况范围较宽，且在马赫数较高时效率较低仍不明显，但无叶扩压器内气流方向角基本不变，气流基本沿等角度螺旋线流动，流动路程较长，摩擦损失大，且在设计工况下，其效率低于叶片扩压器。一般无叶扩压器常在压比较小的离心压气机中采用，效率要求不高，径向尺寸限制较小。叶片扩压器有扩压程度大，尺寸小的优点，在设计工况下的气流损失，比无叶扩压器小，同时由于流道短，流动损失小，因而效率较高。同时，叶片扩压器可以通过半径增加减速扩压，叶片还可使气流角按希望角度偏转，使流通面积进一步加大以提高扩压能力。但是在叶片扩压器中，由于叶片的存在，变工况时冲击损失较大，效率明显下降。当流量小于设计流量时，产生正冲角，当冲角大到一定值时，流道中极易产生严重分离，会导致喘振的发生；当流量大于设计流量时，叶片扩压器内也会出现分离和倒流，特别是在流量达到一定值时，又易在叶片扩压器喉部发生堵塞现象，使叶片扩压器丧失其扩压的作用。

为了提高叶片扩压器的工作性能，采用机翼型叶片可以提高扩压器的变工况性能，但是机翼型叶片造价高，制造工艺以及叶片安装均要求复杂。由于结构、安装等原因，现有的叶片扩压器多采用楔形扩压器。因此，通过改善楔形扩压器的结构，以提高楔形扩压器的工作性能，具有十分重要的应用价值和工业前景。

发明内容

本发明的目的在于针对现有楔形扩压器的几何缺陷，提出一种新型结构的用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片，降低气流对扩压器的冲击损失，提高楔形扩压器的效率，改善其变工况性能。

为实现这一目的，本发明设计的楔形叶片是一种带翼刀的楔形叶片，即在楔形叶片吸力面的两端安置翼刀，控制吸力面表面边界层的发展，最大限度地抑制吸力面表面气流的分离，同时，将楔形叶片吸力面及压力面由原有的平面形状改进为由进口直线渐进为出口圆弧的渐进面，这样，当气流在扩压器中螺旋运动时，可以有效地减小气流对扩压器的冲击损失，提高楔形扩压器的效率，改善其变工况性能。

本发明的具体结构为：将楔形叶片的压力面、吸力面加工为由进口直线渐进为出口圆弧的渐进面，即在楔形叶片进口处，圆弧的半径为无限大(直线)，从楔形叶片进口到楔形叶片出口，圆弧半径逐渐减小。在楔形叶片吸力面安装两片翼刀，翼刀安装的位置分别为叶高四分之一和四分之三处。在楔形叶片的端面开设两个螺纹孔，采用紧固螺栓将楔形叶片安装在扩压器后隔板上。

扩压器的优化设计实质就是以最小的损失或最短的结构长度，达到预定的扩压效果。无叶扩压器内气流方向角基本不变，气流基本沿等角度螺旋线流动，流动路程较长，摩擦损失大。叶片扩压器具有扩压程度大，尺寸小的优点，但是由于叶片的存在，变工况时冲击损失较大，效率明显下降。无论是流量小于设计流量还是大于设计流量，流道中流动情况均会发生恶化，大大降低叶片扩压器的效率，甚至使叶片扩压器丧失其扩压的作用。本发明根据压缩机械叶轮出口的气流一般为螺旋前进的运动特点，将吸力面加工为由进口直线渐进为出口圆弧的渐进面，这样由吸力面和压力面组成的扩压器流道更符合气流的流动轨迹，因此，气流在扩压器中流动时，减小了扩压器壁面的冲击，从而降低了冲击损失。

叶片的吸力面由于叶片表面边界层的堆积增厚，极易产生气流的分离，进而加大分离损失，甚至造成整个压缩机械喘振的发生。本发明在叶片吸力面的表面安装翼刀，由于翼刀的存在，吸力面表面边界层的发展得以控制，从而最大限度地抑制吸力面表面气流的分离。因此，在工况发生变化时，边界层不易发生分离，扩压器效率得以提高。

附图说明

图1为本发明用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片结构示意图。

图1中，1为楔形叶片端面，2为楔形叶片进口，3为翼刀，4为楔形叶片吸力面，5为楔形叶片出口，6为楔形叶片压力面，7为螺纹孔。

图2为采用本发明的楔形叶片扩压器结构示意图。

图2中，3为翼刀，4为楔形叶片吸力面，6为楔形叶片压力面，8为紧固螺栓，9为扩压器后隔板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

本发明的用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片的结构如图1所示，楔形叶片的压力面6及吸力面4加工为由进口直线渐进为出口圆弧的渐进面，即在楔形叶片进口2处，圆弧的半径为无限大(直线)，从楔形叶片进口2到楔形叶片出口5，圆弧半径逐渐减小。在楔形叶片吸力面4安装两片翼刀3，翼刀3安装的位置分别为叶高四分之一和四分之三处。在楔形叶片的端面1开设两个螺纹孔7。

图2为本发明的楔形叶片安装位置示意图。如图2所示，6为楔形叶片压力面，在楔形叶片吸力面4安装翼刀3，在楔形叶片的端面开设两个螺纹孔，采用两个紧固螺栓8将楔形叶片安装在扩压器后隔板9上。

本发明将楔形叶片的吸力面加工为由进口直线渐进为出口圆弧的渐进面，这样由吸力面和压力面组成的扩压器流道更符合气流的流动轨迹，因此，气流在扩压器中流动时，减小了扩压器壁面的冲击，从而降低了冲击损失。

本发明在叶片吸力面的表面安装翼刀，由于翼刀的存在，吸力面表面边界层的发展得以控制，从而最大限度地抑制吸力面表面气流的分离。因此，在工况发生变化时，边界层不易发生分离，扩压器效率得以提高。

Claims (1)

1.一种用于压缩机械叶片扩压器的楔形叶片，其特征在于楔形叶片的压力面(6)及吸力面(4)为由进口直线渐进为出口圆弧的渐进面，即在楔形叶片进口(2)处，圆弧的半径为无限大，从楔形叶片进口(2)到楔形叶片出口(5)，圆弧半径逐渐减小，在楔形叶片吸力面(4)安装两片翼刀(3)，翼刀(3)安装的位置分别为叶高四分之一和四分之三处，在楔形叶片的端面(1)开设两个螺纹孔(7)，采用两个紧固螺栓(8)将楔形叶片安装在扩压器后隔板(9)上。

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