CN108252935A - 多级涵道式轴流压缩机 - Google Patents

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朱婷婷
舒信伟
卢世承
张维平
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Abstract

本发明涉及鼓风机领域，尤其涉及一种多级高压比轴流压缩机。一种多级涵道式轴流压缩机，包括压缩机本体，压缩机本体的机壳内设置有一段叶轮组和二段叶轮组，所述一段叶轮组和二段叶轮组内至少包括一级叶轮，该压缩机还包括涵道，涵道的进口端与二段叶轮组的进气道并联，涵道的出口端与二段叶轮组的出气道并联，所述进口端设有进口气道切换机构，通过对所述进口气道切换机构状态的控制选择打开进气道或进口端；所述一段叶轮组和二段叶轮组的转轴之间通过离合器相联接。本发明当运行的工况点压比较低时，断开离合器打开涵道，此时只有前一段压缩机运行，保证了低压比状态下的运行效率，使得压比运行范围宽的多级轴流压缩机的整体运行效率得到提高。

Description

多级涵道式轴流压缩机
技术领域
本发明涉及鼓风机领域，尤其涉及一种多级高压比轴流压缩机。
背景技术
轴流压缩机的基本工作原理是由装于轴上带有叶片的叶轮在驱动机的驱动下做高速旋转。叶片对气体做功使气体获得动能，经扩压流动后转变为压力能，从而提高气体压力。压缩机的压比为压缩机出口压力与进口压力之比，在需要压比较高的场合，压缩机往往需要多级压缩机串联运行，经过多级压缩机共同做功后，使气体达到需要的出口压力。
当一台多级轴流压缩机需要运行的工况点压比范围较宽时，由于设计时需要考虑高压比运行的性能，压缩机级数较多，导致在低压比工况点运行时效率较低，影响了压缩机的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供多级涵道式轴流压缩机分为不同级数的两段式压缩机结构，两段压缩机构之间通过离合器联接，并设置了可选择切换的涵道支路；当运行的工况点压比较低时，断开离合器打开涵道，此时只有前一段压缩机运行，解决了现有压缩机为了保证压比高的工况点使得低压比运行状态效率低的缺陷。
本发明是这样实现的：一种多级涵道式轴流压缩机，包括压缩机本体，所述压缩机本体的机壳内设置有一段叶轮组和二段叶轮组，所述一段叶轮组和二段叶轮组内至少包括一级叶轮，该压缩机还包括涵道，所述涵道的进口端与二段叶轮组的进气道并联，涵道的出口端与二段叶轮组的出气道并联，所述进口端设有进口气道切换机构，通过对所述进口气道切换机构状态的控制选择打开进气道或进口端；所述一段叶轮组和二段叶轮组的转轴之间通过离合器相联接。
所述出口端上还设置有出口气道切换机构，所述出口气道切换机构控制打开/封闭出口端。
所述涵道套装在机壳外位于所述二段叶轮组对应的区域。
所述涵道的进出口端还设置有静叶，所述静叶支撑在涵道于机壳之间。
所述二段叶轮组的转轴两端设置有支撑轴承，所述静叶为空心叶片，空心叶片内设有润滑油道，所述支撑轴承的润滑油管路从润滑油道穿出后连通到外部的供油管路。
所述进口气道切换机构为翻板组件，所述翻板组件具有展开状态和内缩状态，所述展开状态时翻板组件封闭进口端打开进气道，所述内缩状态时翻板组件打开进口端封闭进气道。
所述一段叶轮组设置有四级叶轮，所述二段叶轮组设置有七级叶轮。
所述出口气道切换机构为滑动圆柱筒，所述滑动圆柱筒沿二段叶轮组的轴向滑动且与涵道构成移动副；滑动圆柱筒具有伸出状态和收缩状态，所述伸出状态时滑动圆柱筒向压缩机本体的出口侧滑动使出口端打开，所述收缩状态时滑动圆柱筒向压缩机本体的进口侧滑动使出口端封闭。
所述一段叶轮组设置有四级叶轮，所述二段叶轮组设置有七级叶轮。
本发明多级涵道式轴流压缩机分为不同级数的两段式压缩机结构，两段压缩机构之间通过离合器联接，并设置了可选择切换的涵道支路；当运行的工况点压比较低时，断开离合器打开涵道，此时只有前一段压缩机运行，保证了低压比状态下的运行效率，使得压比运行范围宽的多级轴流压缩机的整体运行效率得到提高，提升了压缩机的整体性能。
附图说明
图1为本发明多级涵道式轴流压缩机的结构示意图；
图2为本发明中进口气道切换机构处于展开状态时涵道的进口端局部放大示意图；
图3为本发明中出口气道切换机构处于伸出状态时涵道的出口端局部放大示意图；
图中：1压缩机本体、2一段叶轮组、3二段叶轮组、4涵道、5离合器、11机壳、31进气道、32出气道、33润滑油管路、34支撑轴承、41进口端、42出口端、43进口气道切换机构、44出口气道切换机构、45静叶。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1，一种多级涵道式轴流压缩机，包括压缩机本体1，所述压缩机本体1的机壳11内设置有一段叶轮组2和二段叶轮组3，所述一段叶轮组2和二段叶轮组3内至少包括一级叶轮，该压缩机还包括涵道4，所述涵道4的进口端41与二段叶轮组3的进气道31并联，涵道4的出口端42与二段叶轮组3的出气道32并联，所述进口端41设有进口气道切换机构43，通过对所述进口气道切换机构43状态的控制选择打开进气道31或进口端41；所述一段叶轮组2和二段叶轮组3的转轴之间通过离合器5相联接；当进口气道切换机构43打开进气道31关闭进口端41时，控制离合器5闭合使一段叶轮组2与二段叶轮组3联接，此时的轴流压缩机处于高压比的工作状态；当进口气道切换机构43关闭进气道31打开进口端41时，控制离合器5断开，使一段叶轮组2与二段叶轮组3的联接断开，此时的轴流压缩机处于低压比的工作状态；
在本发明中，考虑到在高压比状态下，因为二段叶轮组3的作用会使得涵道4两端的压差较大，此时如果仅仅由进口气道切换机构43关闭进口端41，会对进口气道切换机构43的密封性能要求较大，否则容易出现漏气；因此，为了降低对进口气道切换机构43密封性能的要求，所述出口端42上还设置有出口气道切换机构44，所述出口气道切换机构44控制打开/封闭出口端42，在高压比状态下同时利用出口气道切换机构44封闭出口端42，以确保本轴流压缩机的性能。
为了便于涵道4的布置和气道的切换，在本实施例中，所述涵道4套装在机壳11外位于所述二段叶轮组3对应的区域，此时涵道4的内壁和机壳11的外壁相配合，共同组成了低压比状态下的气道。
另外，在本发明中，为了简化结构，所述涵道4的进出口端还设置有静叶45，所述静叶45支撑在涵道4于机壳11之间，此时静叶45 具有导流和支撑作用，满足了涵道安装支撑要求。
需要特别说明的是，作为进一步的改进，所述二段叶轮组3的转轴两端设置有支撑轴承34，所述静叶45为空心叶片，空心叶片内设有润滑油道，所述支撑轴承34的润滑油管路33从润滑油道穿出后连通到外部的供油管路，这样润滑油管路33就不会影响到气道的布局，不会对通过涵道4的气流造成影响，保证了压缩机的性能。
在本实施例中，如图2、3所示，考虑到实际使用时的需求，所述进口气道切换机构43为翻板组件，所述翻板组件具有展开状态和内缩状态，所述展开状态时翻板组件封闭进口端41打开进气道31，所述内缩状态时翻板组件打开进口端41封闭进气道31；所述出口气道切换机构44为滑动圆柱筒，所述滑动圆柱筒沿二段叶轮组3的轴向滑动且与涵道4构成移动副；滑动圆柱筒具有伸出状态和收缩状态，所述伸出状态时滑动圆柱筒向压缩机本体1的出口侧滑动使出口端42打开，所述收缩状态时滑动圆柱筒向压缩机本体1的进口侧滑动使出口端42封闭；此外，根据实际使用环境的需要，作为优选，所述一段叶轮组2设置有四级叶轮，所述二段叶轮组3设置有七级叶轮。
在高压比状态下，进口气道切换机构43和出口气道切换机构44相配合同时封闭涵道4的进口端41和出口端42，有效避免了涵道4的漏气；而在低压比状态下，气流经过涵道4时并没有被进一步压缩，因此二段叶轮组3两端的进气道31和出气道32压差并不大，只需要进口气道切换机构43即可实现有效密封，无需出口气道切换机构44的配合封闭出气道32，这样就大大简化了出口气道切换机构44的结构。

Claims (9)

1.一种多级涵道式轴流压缩机，包括压缩机本体(1)，所述压缩机本体(1)的机壳(11)内设置有一段叶轮组(2)和二段叶轮组(3)，所述一段叶轮组(2)和二段叶轮组(3)内至少包括一级叶轮，其特征是：该压缩机还包括涵道(4)，所述涵道(4)的进口端(41)与二段叶轮组(3)的进气道(31)并联，涵道(4)的出口端(42)与二段叶轮组(3)的出气道(32)并联，所述进口端(41)设有进口气道切换机构(43)，通过对所述进口气道切换机构(43)状态的控制选择打开进气道(31)或进口端(41)；所述一段叶轮组(2)和二段叶轮组(3)的转轴之间通过离合器(5)相联接。
2.如权利要求1所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述出口端(42)上还设置有出口气道切换机构(44)，所述出口气道切换机构(44)控制打开/封闭出口端(42)。
3.如权利要求2所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述涵道(4)套装在机壳(11)外位于所述二段叶轮组(3)对应的区域。
4.如权利要求3所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述涵道(4)的进出口端还设置有静叶(45)，所述静叶(45)支撑在涵道(4)于机壳(11)之间。
5.如权利要求4所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述二段叶轮组(3)的转轴两端设置有支撑轴承(34)，所述静叶(45)为空心叶片，空心叶片内设有润滑油道，所述支撑轴承(34)的润滑油管路(33)从润滑油道穿出后连通到外部的供油管路。
6.如权利要求1～5中任意一权利要求所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述进口气道切换机构(43)为翻板组件，所述翻板组件具有展开状态和内缩状态，所述展开状态时翻板组件封闭进口端(41)打开进气道(31)，所述内缩状态时翻板组件打开进口端(41)封闭进气道(31)。
7.如权利要求6所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述一段叶轮组(2)设置有四级叶轮，所述二段叶轮组(3)设置有七级叶轮。
8.如权利要求2～5中任意一权利要求所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述出口气道切换机构(44)为滑动圆柱筒，所述滑动圆柱筒沿二段叶轮组(3)的轴向滑动且与涵道(4)构成移动副；滑动圆柱筒具有伸出状态和收缩状态，所述伸出状态时滑动圆柱筒向压缩机本体(1)的出口侧滑动使出口端(42)打开，所述收缩状态时滑动圆柱筒向压缩机本体(1)的进口侧滑动使出口端(42)封闭。
9.如权利要求8所述的多级涵道式轴流压缩机，其特征是：所述一段叶轮组(2)设置有四级叶轮，所述二段叶轮组(3)设置有七级叶轮。
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