CN106837860A - 双压比离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明属压缩机领域，涉及一种双压比离心压缩机，包括转子、定子，转子由主轴和套设在主轴上的叶轮构成，叶轮包括叶片和轮盘，在叶轮的圆周向设置两个半径不同的环形出口，其中半径大的环形出口位于叶轮叶片末端，为高压出口，半径小的环形出口位于叶轮叶片的顶部至末端的某一位置，为低压出口，高压出口、低压出口分别与高压扩压器和低压扩压器连接，高压扩压器、低压扩压器分别与高压集气管、低压集气管连接。本发明采用在一个叶轮上设置两个气流出口的设计理念，使单级离心压缩机可以输出两种不同压比的气体，以满足不同用途的需要，可应用于航空发动机领域，实现类似涡扇发动机双涵道的效果。

Description

双压比离心压缩机

技术领域

本发明属压缩机领域，涉及一种离心压缩机，具体是一种能同时输出两种不同压比气体的双压比离心压缩机。

背景技术

离心压缩机又称径流压缩机，一般是指气流主要沿着径向流动的透平压缩机。排气压力小于0.2兆帕的离心压缩机，一般又称为离心鼓风机，离心压缩机用途较为广泛，在航空、冶金、化工等领域都有应用。

离心压缩机通常由转子、定子和轴承等组成。叶轮等零件套在主轴上组成转子，转子支承在轴承上，由动力驱动而高速旋转。定子包括机壳、隔板、密封、进气室和蜗室等部件。隔板之间形成扩压器、弯道和回流器等元件。只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机，有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机。级由叶轮及其后面的扩压器等通道组成。叶轮是离心压缩机的关键部件，有闭式、半开式和开式三种。

目前，离心压缩机无论是单级还是多级，每个叶轮只有一个环形出口，与之对应的只有一个扩压器，只能输出一种压比的气体，对于一些需要不同压力气流的特定的工作机或特殊场合，只能通过增加离心压缩机的数量来满足，不仅增加成本，而且受环境空间限制，离心压缩机的数量也不能随意增加，导致其受到影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种双压比离心压缩机，是在现有离心压缩机的基础上增设一个环形低压出口，环形低压出口的半径比原有叶轮出口的半径要小，输出的气压较低，从而输出不同压比的气流，可满足不同用途的需要。

本发明所采用的技术方案：

一种双压比离心压缩机，包括转子、定子，定子主要由壳体、扩压器(可根据需要设置)、集气管(蜗壳)等部件构成，转子由主轴和套设在主轴上的叶轮构成，叶轮包括叶片和轮盘，在叶轮的圆周向设置两个半径不同的环形出口，其中半径大的环形出口位于叶轮叶片末端，其气流速度和压力较高，为高压出口，半径小的环形出口位于叶轮的气流通道的侧面(具体位置主要根据压比的需求而确定)，其气流速度和压力较低(环形低压出口输出气流的压比依据其半径大小不同而不同)，为低压出口，从而同时输出两种不同压比的气体，高压出口、低压出口分别与气体输出装置连接(根据实际需要，可以直接与扩压器连接、扩压器再与集气管连接，也可以不设置扩压器，直接和集气管连接)，叶轮排出的气体从两个出口分别进入两个气体输出装置，从而输出两种压比不同的气流，达到本发明的目的。高压出口、低压出口的排气量、压比可以根据需要进行设计。

作为本发明的进一步改进，叶轮叶片上对应于低压出口的位置设计为阶梯弯折结构，这样，可以在叶片的阶梯弯折处形成排气口，增加环形低压出口的气流量，提高效率。作为优选，在叶轮的进口至低压出口之间、于相邻叶片之间、在叶片的中间部位设置一层隔板，以将叶轮叶片之间的气流通道分隔为高压气流通道和低压气流通道，避免叶轮的叶片之间气流通道中高压出口和低压出口气流相互干扰，影响效率。

作为本发明的进一步改进，在高压出口和气体输出装置(高压扩压器或集气管)之间增加一级与叶轮对转的副叶轮。副叶轮对叶轮高压出口流出的气流进一步做功增压，然后再进入扩压器扩压或直接输出到集气管。这种改进可以获得更高的压比。

本发明利用了叶轮气流通道中不同半径处压比不同的特性，在现有离心压缩机的叶轮增加一个气流出口，使单级离心压缩机可以输出两种不同压比的气体，以满足不同用途的需要。应用于航空发动机领域，可实现类似涡扇发动机双涵道的效果。

如果用于航空发动机，则低压比的气流通道主要用于增加发动机排气量，高压比气流通道的气流进入燃烧室燃烧，这样可以实现涡扇发动机双涵道的效果，提高发动机的效率。

附图说明

图1是本发明的叶轮部位轴向剖视结构示意图。

图中：1、轮盘；2、叶片；3、低压出口；4、低压扩压器；5、低压集气管；6、高压集气管；7、高压扩压器；8、高压出口；9、主轴。

具体实施方式

下面结合附图和通过实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

在图1所示的结构中，本发明所提供的双压比离心压缩机，包括转子、定子，转子由主轴9和套设在主轴9上的叶轮构成，叶轮包括叶片2和轮盘1，叶片弦长3/4处设计为阶梯弯折结构(呈阶梯状)，离心压缩机工作的时候，被压缩的部分气流由弯折处流出，在叶轮的圆周向设置两个半径不同的环形出口，其中半径大的环形出口位于叶轮叶片末端，其气流速度和压力较高，为高压出口8，半径小的环形出口位于叶轮叶片的阶梯弯折处，其气流速度和压力较低，为低压出口3，高压出口8、低压出口3分别与高压扩压器7和低压扩压器4连接，高压扩压器7、低压扩压器4分别与高压集气管6和低压集气管5连接，叶轮排出的气体经高压出口8、低压出口3分别进入高压扩压器7、低压扩压器4，经过扩压后，气流流速降低，压力升高，最后分别通过高压集气管6和低压集气管5输出，从而输出两股不同压比的气流，可满足不同用途的需要。

在上述结构的基础上，可对本发明进行进一步的调整，在叶轮的进口至低压出口3之间、于相邻叶片之间、在叶片高度的中间部位设置一层隔板，以将叶轮叶片之间的气流通道分隔为高压气流通道和低压气流通道，避免叶轮的叶片之间气流通道中高压出口和低压出口气流相互干扰，影响效率。

为了获得更高的压比，在高压出口8和高压扩压器7之间增加一级与叶轮对转的副叶轮，高压出口流出的气流进入副叶轮后被进一步增速、增压，然后再进入扩压器扩压。

依据本发明的设计思想可以根据需要进行扩展，设计出多压比的离心压缩机。

根据本发明的设计理念，在实施本发明时，叶轮叶片的阶梯弯折结构也可以采用圆弧结构、坡度结构等具有较大变化量的形式，都能实现在其位置形成叶轮排气口，以达到增加环形低压出口的气流量的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双压比离心压缩机，包括转子、定子，转子由主轴和套设在主轴上的叶轮构成，叶轮包括叶片和轮盘，其特征在于：在叶轮的圆周向设置两个半径不同的环形出口，其中半径大的环形出口位于叶轮叶片末端，为高压出口，半径小的环形出口位于叶轮的气流通道的侧面，为低压出口，高压出口、低压出口分别与气体输出装置连接。

2.根据权利要求1所述的双压比离心压缩机，其特征在于：叶轮叶片上对应于低压出口的位置设计为阶梯弯折结构。

3.根据权利要求2所述的双压比离心压缩机，其特征在于：在叶轮的进口至低压出口之间、于相邻叶片之间、在叶片的中间部位设置一层隔板。

4.根据权利要求1所述的双压比离心压缩机，其特征在于：在高压出口和气体输出装置之间增加一级与叶轮对转的副叶轮。