CN108757507A - 一种带有可变弯度导流叶片的压气机 - Google Patents

一种带有可变弯度导流叶片的压气机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有可变弯度导流叶片的压气机，由机体组件、增压装置和伺服电机组成；在机体组件的进气口与主气室之间安装增压装置，实现对气体增压，且增压过程稳定，能耗较低，并根据实际需要实现较高的增压。伺服电机安装在壳体外壁侧。压气机采用变弯度导流叶片结构简单，变弯度导流叶片由固定叶片和铰接叶片两部分组成，固定叶片和铰接叶片铰接处位于整体叶片中间部位，弯曲度可调节，两变弯度导流叶片的叶面弯度向对叶轮仓安装；改变叶片的固有频率，降低叶片根部的弯曲扭转应力。压气机采用的叶轮吸气量大，噪音小，工作效率高，使用寿命长，实现对进气和出气的均流处理，确保壳体内的气压平衡，避免喘振现象的发生。

Description

一种带有可变弯度导流叶片的压气机
技术领域
本发明涉及压气机技术领域，具体地说，涉及一种带有可变弯度导流叶片的压气机。
背景技术
压气机是燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件。压气机叶轮叶片的前端部分呈弯曲状称为导轮，其作用是将气体无冲击的导入工作叶轮，减小气流冲击损失。小型增压器的压气机叶轮一般将导轮与工作叶轮制成一体。压气机的叶轮出口有扩压器，使气体在叶轮中获得的动能尽可能多地转化为压力。扩压器分为叶片式和缝隙式两种。压气机的外壳有气流的进口和出口。进口一般呈轴向布置，流道略呈渐缩，以减小进气阻力。出口一般设计成流道沿圆周渐扩的蜗壳状，使高速气流在那里继续扩压，提高增压器的总效率。压气机由涡轮驱动，其主要性能参数有:转速、空气流量、增压比和效率等。
中国专利201410692598.5公开了“一种滑片式压气机”，其特点在于整机结构可靠性高，造价低，能耐受高温气体、等熵压缩效率高等工作效果；但是其在工作过程中转子旋转要消耗压缩做功的能量，使得能量的利用率较低，同时工作噪音较大，压气机工作效率低。
中国专利201710312042.2公开了“一种紧凑型两级增压压气机”，该压气机内部可实现两次连续增压,可减少所需零件数量,节省装配空间,降低制造难度与成本。但是其导流叶片采用常规设计，使得整个压气机在非设计状态工作时，会有喘振现象的发生。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种带有可变弯度导流叶片的压气机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括机体组件、增压装置和伺服电机，机体组件包括壳体、主气室、副气室、第一叶轮仓、第二叶轮仓、隔板、第一变弯度导流叶片、第二变弯度导流叶片、叶轮组件、增压泵、固定叶片、铰接叶片、进气单向阀、出气单向阀、气压传感器、转速传感器、控制器和隔音棉，所述壳体顶部和底部分别设有进气口和出气口，所述壳体内腔室设置有主气室、副气室、第一叶轮仓和第二叶轮仓，主气室与进气口相连通，副气室与出气口相通，所述第一叶轮仓和所述第二叶轮仓位于主气室和副气室之间，所述第一叶轮仓与所述第二叶轮仓之间有隔板分隔，所述隔板上端部位于主气室与第一叶轮仓、第二叶轮仓之间安装有第一变弯度导流叶片，隔板下端部位于副气室与第一叶轮仓、第二叶轮仓之间安装有第二变弯度导流叶片；所述第一变弯度导流叶片与所述第二变弯度导流叶片结构相同，变弯度导流叶片由固定叶片和铰接叶片两部分组成，固定叶片和铰接叶片铰接处位于整体叶片中间部位，最大弯曲度为6度，第一变弯度导流叶片与第二变弯度导流叶片的叶面弯度向对叶轮仓安装；
所述增压装置位于壳体顶部的进气口与主气室之间，所述控制器固定在壳体外侧壁上，两个气压传感器分别位于主气室和副气室的侧端部，且与壳体外侧壁上的控制器相连，所述壳体顶部进气口处安装有进气单向阀，壳体底部出气口处安装有出气单向阀；
所述第一叶轮仓和所述第二叶轮仓内分别安装有两组叶轮组件，且两组叶轮组件分别上下设置，所述叶轮组件包括叶轮本体、出气通道、进气通道和转轴，所述叶轮本体中心设有转轴，且转轴与设置在壳体外壁侧的伺服电机连接，出气通道竖直贯穿于叶轮本体内，叶轮本体内设有多层进气结构，每层进气结构有多个进气通道，所述进气通道的内侧壁呈弧线状,进气通道一端为吸气端，另一端为出气端，出气端与出气通道相连通；
所述增压装置包括主储气罐和副储气罐，所述主储气罐一端设有进气端，且进气端连通进气口，所述主储气罐底部出气端通过增压泵连接副储气罐，副储气罐的下出气端与主气室连通。
所述第一变弯度导流叶片与所述第二变弯度导流叶片分别为多个，且两组变弯度导流叶片数量相等。
所述叶轮组件上安装有转速传感器。
所述隔板的两侧面固定有隔音棉。
有益效果
本发明提出的一种带有可变弯度导流叶片的压气机原理简单，能实现对气体的快速增压、增压效率高，可提高压气机效率；其中，在进气口与主气室之间安装增压装置对气体实现增压，并且增压过程稳定，能耗较低，根据实际需要实现较高的增压。
本发明采用的叶轮吸气量大，噪音小，工作效率高，且不易变形损坏，使用寿命长。
发明采用可变弯度导流叶片结构简单，能实现对进气和出气的均流处理，在减小了压气机进口的流通面积，减小空气流量，平衡内外气压，同时在非设计状态工作时，铰接叶片通过铰链轻微弯曲，可使第一级转子叶片进口气流的攻角恢复到正常接近设计状态的数值，消除叶背上的气流分离，避免喘振现象的发生。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种带有可变弯度导流叶片的压气机作进一步详细说明。
图1为本发明带有可变弯度导流叶片的压气机示意图。
图2为本发明的叶轮组件结构示意图。
图3为本发明的增压装置结构示意图。
图4为本发明的导流叶片及可变弯度部位示意图。
图中
1.壳体 2.进气口 3.出气口 4.主气室 5.副气室 6.第一叶轮仓 7.第二叶轮仓 8.隔板 9.第一变弯度导流叶片 10.第二变弯度导流叶片 11.增压装置 12.叶轮组件 13.叶轮本体 14.出气通道 15.转轴 16.进气通道 17.主储气罐 18.副储气罐 19.进气端 20.出气端 21.增压泵 22.下出气端 23.固定叶片 24.铰接叶片 25.进气单向阀 26.出气单向阀 27.气压传感器 28.转速传感器 29.控制器30.隔音棉
具体实施方式
本实施例是一种带有可变弯度导流叶片的压气机。
参阅图1～图4，本实施例带有可变弯度导流叶片的压气机，由机体组件、增压装置和伺服电机组成；其中，机体组件包括壳体1、主气室4、副气室5、第一叶轮仓6、第二叶轮仓7、隔板8、第一变弯度导流叶片9、第二变弯度导流叶片10、叶轮组件12、增压泵21、固定叶片23、铰接叶片24、进气单向阀25、出气单向阀26、气压传感器27、转速传感器28、控制器29和隔音棉30；壳体1顶部和底部分别设有进气口2和出气口3；壳体1内腔室设置有主气室4、副气室5、第一叶轮仓6和第二叶轮仓7，主气室4与进气口2相连通，副气室5与出气口3相通。第一叶轮仓6和第二叶轮仓7位于主气室4和副气室5之间，第一叶轮仓6与第二叶轮仓7之间有隔板8分隔；隔板8的两侧面固定有隔音棉30。隔板8上端部位于主气室4与第一叶轮仓6、第二叶轮仓7之间安装有第一变弯度导流叶片9；隔板8下端部位于副气室5与第一叶轮仓6、第二叶轮仓7之间安装有第二变弯度导流叶片10。第一变弯度导流叶片9与第二变弯度导流叶片10结构相同，变弯度导流叶片由固定叶片23和铰接叶片24两部分组成，固定叶片23和铰接叶片24铰接处位于整体叶片中间部位，最大弯曲度为6度；第一变弯度导流叶片9与第二变弯度导流叶片10分别为多个，且两组变弯度导流叶片数量相等。第一变弯度导流叶片9与第二变弯度导流叶片10的叶面弯度向对叶轮仓安装。增压装置11安装在壳体1顶部的进气口2与主气室4之间。控制器29固定在壳体1外侧壁上，两个气压传感器27分别位于主气室4和副气室5的侧端部，且与壳体1外侧壁上的控制器29相连。壳体1顶部进气口2处安装有进气单向阀25，壳体1底部出气口3处安装有出气单向阀26。
本实施例中，第一叶轮仓6和第二叶轮仓7内分别安装有两组叶轮组件12，且两组叶轮组件12分别上下设置。叶轮组件12包括叶轮本体13、出气通道14、进气通道16和转轴15。叶轮本体13中心设有转轴15，且转轴15与设置在壳体1外壁侧的伺服电机连接。出气通道14竖直贯穿于叶轮本体13内，叶轮本体13内设有多层进气结构，每层进气结构有多个进气通道16，进气通道16的内侧壁呈弧线状，进气通道16一端为吸气端，另一端为出气端20，出气端20与出气通道14相连通。叶轮组件12上安装有转速传感器28。
增压装置11包括主储气罐17和副储气罐18，主储气罐17一端设有进气端19，且进气端19连通进气口2；主储气罐17底部出气端20通过增压泵21连接副储气罐18，副储气罐18的下出气端22与主气室4连通。在进气口与主气室之间安装增压装置，可对气体实现增压，并且增压过程稳定，能耗较低，根据实际需要实现较高的增压。
本实施例中，当控制器控制进气单向阀打开，气体从进气口进入，通过增压装置进行增压处理后送入主气室，主气室内气体通过第一可变弯度导流叶片分别进入第一叶轮仓和第二叶轮仓中；叶轮组件旋转对气体产生进一步推力，转速传感器和气压传感器分别将采集的压力值发送至控制器处理，控制器能自动调节叶轮转速大小以及单向阀的开闭；叶轮仓中气体压力增大后通过第二可变弯度导流叶片进入副气室中，增压后的气体从出气口输送出。采用可变弯度导流叶片结构简单，能实现对进气和出气的均流处理，在减小了压气机进口的流通面积，减小空气流量，平衡内外气压，同时可避免喘振现象的发生。

Claims (4)

1.一种带有可变弯度导流叶片的压气机，其特征在于:包括机体组件、增压装置和伺服电机，机体组件包括壳体、主气室、副气室、第一叶轮仓、第二叶轮仓、隔板、第一变弯度导流叶片、第二变弯度导流叶片、叶轮组件、增压泵、固定叶片、铰接叶片、进气单向阀、出气单向阀、气压传感器、转速传感器、控制器和隔音棉，所述壳体顶部和底部分别设有进气口和出气口，所述壳体内腔室设置有主气室、副气室、第一叶轮仓和第二叶轮仓，主气室与进气口相连通，副气室与出气口相通，所述第一叶轮仓和所述第二叶轮仓位于主气室和副气室之间，所述第一叶轮仓与所述第二叶轮仓之间有隔板分隔，所述隔板上端部位于主气室与第一叶轮仓、第二叶轮仓之间安装有第一变弯度导流叶片，隔板下端部位于副气室与第一叶轮仓、第二叶轮仓之间安装有第二变弯度导流叶片；所述第一变弯度导流叶片与所述第二变弯度导流叶片结构相同，变弯度导流叶片由固定叶片和铰接叶片两部分组成，固定叶片和铰接叶片铰接处位于整体叶片中间部位，最大弯曲度为6度，第一变弯度导流叶片与第二变弯度导流叶片的叶面弯度向对叶轮仓安装；
所述增压装置位于壳体顶部的进气口与主气室之间，所述控制器固定在壳体外侧壁上，两个气压传感器分别位于主气室和副气室的侧端部，且与壳体外侧壁上的控制器相连，所述壳体顶部进气口处安装有进气单向阀，壳体底部出气口处安装有出气单向阀；
所述第一叶轮仓和所述第二叶轮仓内分别安装有两组叶轮组件，且两组叶轮组件分别上下设置，所述叶轮组件包括叶轮本体、出气通道、进气通道和转轴，所述叶轮本体中心设有转轴，且转轴与设置在壳体外壁侧的伺服电机连接，出气通道竖直贯穿于叶轮本体内，叶轮本体内设有多层进气结构，每层进气结构有多个进气通道，所述进气通道的内侧壁呈弧线状，进气通道一端为吸气端，另一端为出气端，出气端与出气通道相连通；
所述增压装置包括主储气罐和副储气罐，所述主储气罐一端设有进气端，且进气端连通进气口，所述主储气罐底部出气端通过增压泵连接副储气罐，副储气罐的下出气端与主气室连通。
2.根据权利要求1所述的带有可变弯度导流叶片的压气机，其特征在于:所述第一变弯度导流叶片与所述第二变弯度导流叶片分别为多个，且两组变弯度导流叶片数量相等。
3.根据权利要求1所述的带有可变弯度导流叶片的压气机，其特征在于:所述叶轮组件上安装有转速传感器。
4.根据权利要求1所述的带有可变弯度导流叶片的压气机，其特征在于:所述隔板的两侧面固定有隔音棉。
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