CN109723674B - 一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣，包括：动叶轮盘、动叶机匣、静叶轮盘、静叶机匣、及可转动内端壁，所述动叶轮盘上设有动叶叶片，所述静叶轮盘上设有静叶叶片，所述动叶轮盘和静叶轮盘的轴线处设有转动轴通过口，所述转动轴通过口内设有转动轴；所述动叶机匣上设有可转动内端壁。可转动内端壁的设置，促进了机匣端壁区域堆积的低能流体的流动，有效抑制了气流分离现象，不仅能够提高压气机的效率，还能大大提高压气机的失速裕度，进一步提高了压气机稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣。
背景技术
燃气轮机技术是涉及国家能源和国防安全的战略性产业，是世界公认的标志国家工业基础先进程度的关键技术，在发电、舰船动力、机械驱动等领域中得到了广泛的应用，随着全球工业化进程的加快，燃气轮机技术的发展得到了大力推进。压气机是燃气轮机的关键部件，它的技术成熟程度与工作性能直接影响着整机的性能，其技术的发展面临着新的挑战。
为了满足现代燃气轮机技术的发展，压气机在工作过程中需要不断提高压比，这也意味着压气机的运行工况点正在向着失速喘振边界线靠近，降低压气机的稳定工作范围。因此如何保证压气机在保证高压比的同时具有更高的失速裕度已成为燃气轮机械领域的研究热点。
机匣处理是一种显著提高压气机失速裕度的被动控制方法，常见的机匣处理方法包括：蜂窝结构形式、周向槽的形式、叶片弦向槽形式、带有气室的径向孔式、轴向斜槽式等。但这些机匣处理方法都需要对机匣端壁进行各种结构上的改变，增加了端壁加工过程的难度，同时为了保证随着工况的变化，槽或缝式的结构对压气机的扩稳有效性不会受到影响，各种新式的自循环式处理方式逐渐出现，这使得机匣端壁的结构更为复杂，难以直接在机匣零件上实现。因此设计出结构上更为简化，对工况变化的自适应性更高，通用性更好的新型机匣处理方法是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣，能够有效的控制端壁附近区域气流的堆积，有效抑制气流分离现象的产生，提高了压气机的稳定裕度。
本发明采用以下技术方案：
一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣，包括：动叶轮盘、动叶机匣、静叶轮盘、静叶机匣、及可转动内端壁，所述动叶轮盘上设有动叶叶片，所述静叶轮盘上设有静叶叶片，所述动叶轮盘和静叶轮盘的轴线处设有转动轴通过口，所述转动轴通过口内设有转动轴；所述动叶机匣上设有可转动内端壁。
在一种优选实施例中，所述动叶叶轮通过套齿与所述转动轴连接，能够与所述转轴保持相同转速的旋转。
在一种优选实施例中，所述动叶叶片与所述动叶机匣之间保持一间隙。
在一种优选实施例中，所述静叶叶片固定或可拆卸连接所述静叶轮盘。
优选地，所述静叶轮盘与所述转动轴进行可旋转连接，在所述转动轴转动时所述静叶轮盘保持静止不动。
优选地，所述静叶机匣与所述动叶机匣通过法兰相进行固定连接。
在一种优选实施例中，所述可转动内端壁包括一体成型的可转动内端壁宽部和可转动内端壁窄部，所述动叶机匣的内壁设有环形的凹槽，所述凹槽的截面为T型，所述凹槽包括凹槽宽部和凹槽窄部，所述可转动内端壁宽部位于所述凹槽宽部内，所述可转动内端壁窄部位于所述凹槽窄部内，且所述凹槽窄部的宽度小于所述可转动内端壁宽部的宽度。
在一种优选实施例中，所述凹槽内设有润滑剂，且所述可转动内端壁及与其接触的动叶轮盘的接触面上有耐磨涂层。
优选地，所述可转动内端壁采用耐磨材料制成。
优选地，所述可转动内端壁采用铝合金、钛合金、耐高温合金、高强度钢、复合材料及其他摩擦系数低的材料制成。
优选地，所述可转动内壁端通过机械或气动方法控制转动速度，并可控制所述动叶叶片两侧的压力梯度，延迟泄漏流动的产生。
本发明提供的用于压气机的可转动内端壁机匣，在压气机转子的机匣上采用可转动内端壁的设计，与现有技术相比，其结构更为简单，变工况敏感性降低，具有抑制叶顶间隙泄漏流动，削弱叶顶泄漏涡，控制低能流体团在叶顶区域的的堆积，抑制分离现象的作用，可以优化压气机特性的优化，拓宽压气机的稳定工作范围，延长压气机的使用寿命，提高整机的工作性能和可靠性，适于产业化应用。
附图说明
构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为机匣的局部图。
图例说明：
1、动叶叶轮；2、动叶机匣；3、动叶轮盘；4、转动轴；5、静叶叶片；6、静叶机匣；7、静叶轮盘；8、可转动内端壁。
具体实施方式
本发明提供一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
本实施例提供了一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣，如图1～图2所示，其包括：动叶机匣2、动叶轮盘3、静叶轮盘7、静叶机匣6、及可转动内端壁8，所述动叶轮盘3上设有动叶叶片1，所述静叶轮盘7上设有静叶叶片6，所述动叶轮盘3和静叶轮盘7的轴线处设有转动轴4，所述动叶机匣2上设有可转动内端壁。
动叶叶轮1通过套齿与所述转动轴4连接，动叶叶轮1能够与所述转轴4保持相同转速的旋转。所述静叶轮盘7与所述转动轴4进行可旋转连接，在所述转动轴4转动时所述静叶轮盘7保持静止不动。动叶机匣2与动叶叶片1之间保持固定的间隙。动叶机匣2和静叶机匣6通过法兰进行固定连接。
在一种优选实施例中，所述可转动内端壁包括一体成型的可转动内端壁宽部和可转动内端壁窄部，所述动叶机匣的内壁设有环形的凹槽，所述凹槽的截面为T型，所述凹槽包括凹槽宽部和凹槽窄部，所述可转动内端壁宽部位于所述凹槽宽部内，所述可转动内端壁窄部位于所述凹槽窄部内，且所述凹槽窄部的宽度小于所述可转动内端壁宽部的宽度。可转动内端壁8的T型结构与T型的凹槽卡合连接，可转动内端壁8可在所述凹槽中转动。
可转动内端壁8的两个下端点(靠近动叶叶片1方向)在其两侧固定的机匣内端壁型线的延伸线上。可转动内端壁8的转动通过机械方式或气动方式实现。前者的实现通过外控转动装置施加扭矩完成旋转。后者的实现方式为，在固定机匣结构里加工引气缝，引气孔布置在动叶叶片5的后方对压气机内的气流进行引气或者将引气孔布置在机匣外壁对压气机外的气流进行引气，引入后的气体通过引气槽到达可转动内端壁8附件吹动可转动内端壁8完成旋转，并且通过控制引入气体的质量控制转动的速度变化。当可转动内端壁8的转速在设定范围时，会使靠近端壁的流体流动产生变化，对端壁区域的低能流体产生离心力，驱使低能流体在端壁附近区域转动，控制低能流体在叶顶区域的堆积。同时原型机匣没有转速存在时，端壁区域的附面层内速度梯度由气流速度直接降低为0，而可转动内端壁8会使压力梯度变化减缓，端壁区域的低能流体能量高于原始固定机匣端壁附近的低能流体，动叶叶片1两侧的压力梯度减小，降低叶顶泄漏流动的原始驱动力。同时当工况点逐渐向失速边界移动时，可转动内端壁8转动带来的离心力会有效抑制叶顶间隙区域内低能流体团在流道内的堵塞和堆积，有效控制分离现象的产生，使压气机的失速边界向更小的流量方向移动，提高压气机的失速裕度，扩大压气机的稳定工作范围。
进一步地，可转动内端壁8在旋转过程中，会受到动叶机匣2的内壁对其的摩擦力，需要采用耐磨材质，以提高使用寿命，耐磨材质如金属合金、多孔质金属材料、工程塑料、橡胶等。所述内可转动壁端8的表面与凹槽的内壁可涂覆耐磨涂层，进一步提高其耐磨性，耐磨涂层可有一定的弹性，进一步降低了凹槽内壁与可转动内端壁2的磨损。同时，凹槽内也可添加润滑剂，以达到进一步降低摩擦力、提高压气机使用寿命的目的。
本实施例中，动叶轮盘3的转速可在1000～30000rpm的范围内根据需要进行调节，可转动内端壁8的转动速度为30～15000rpm。可转动内壁端8的转动方向与动叶轮盘的转动方向可以相同或者相反。更进一步地，可转动内端壁8的转速为动叶轮盘3的转速的3％～50％。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (3)
1.一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣，其特征在于，包括：动叶轮盘、动叶机匣、静叶轮盘、静叶机匣及可转动内端壁，所述动叶轮盘上设有动叶叶片，所述静叶轮盘上设有静叶叶片，所述动叶轮盘和静叶轮盘的轴线处设有转动轴通过口，所述转动轴通过口内设有转动轴；所述动叶机匣上设有可转动内端壁；
所述可转动内端壁包括一体成型的可转动内端壁宽部和可转动内端壁窄部，所述动叶机匣的内壁设有环形的凹槽，所述凹槽的截面为T型，所述凹槽包括凹槽宽部和凹槽窄部，所述可转动内端壁宽部位于所述凹槽宽部内，所述可转动内端壁窄部位于所述凹槽窄部内，且所述凹槽窄部的宽度小于所述可转动内端壁宽部的宽度；
所述可转动内端壁与T型的凹槽卡合连接，可转动内端壁在所述凹槽中转动，可转动内端壁的转动方向与动叶轮盘的转动方向相同或者相反；
所述动叶轮盘的转速在1000～30000rpm的范围内调节，可转动内端壁的转动速度为30～15000rpm；
所述凹槽内设有润滑剂，且所述可转动内端壁及与其接触的动叶轮盘的接触面上有耐磨涂层。
2.根据权利要求1所述的可转动内端壁机匣，其特征在于，所述静叶轮盘与所述转动轴进行可旋转连接。
3.根据权利要求1所述的可转动内端壁机匣，其特征在于，所述的可转动内端壁的材质为铝合金、钛合金、耐高温合金、高强度钢、复合材料中的任意一种。
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112483439B (zh) * | 2020-11-13 | 2022-07-22 | 绍兴上虞上立风机有限公司 | 一种高压升风机 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1096858A (zh) * | 1992-12-08 | 1994-12-28 | 亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司 | 用于扩展压缩机特性曲线的稳定装置 |
| CN1133404A (zh) * | 1994-12-05 | 1996-10-16 | 联合工艺公司 | 压气机端壁处理 |
| KR20070064494A (ko) * | 2005-12-17 | 2007-06-21 | 현대자동차주식회사 | 압축기의 능동 서지 및 스톨 제어 시스템 |
| CN101326373A (zh) * | 2006-10-30 | 2008-12-17 | 三菱重工业株式会社 | 可变扩散器以及压缩机 |
| JP2010024867A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Toyota Industries Corp | 遠心圧縮機 |
| JP2011169192A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Otics Corp | 過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ |
| JP2013087623A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 軸流型流体機械 |
| JP2014118916A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転機械 |
| CN104154043A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-19 | 江苏大学 | 一种无叶顶泄漏涡的轴流泵 |
| JP2017172374A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 軸流圧縮機及び軸流圧縮機を備えたガスタービン |
| CN107575417A (zh) * | 2017-07-24 | 2018-01-12 | 西北工业大学 | 一种基于合成射流的轴流压气机机匣处理装置 |
| CN108194424A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-22 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种基于压气机蜗壳非对称性的叶片式机匣处理装置 |
| CN210050103U (zh) * | 2019-01-24 | 2020-02-11 | 上海海事大学 | 一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8272832B2 (en) * | 2008-04-17 | 2012-09-25 | Honeywell International Inc. | Centrifugal compressor with surge control, and associated method |
| US10378550B2 (en) * | 2012-12-18 | 2019-08-13 | Korea Aerospace Research Institute | Apparatus for preventing axial-flow compressor from stalling by employing casing treatment |
| JP6421091B2 (ja) * | 2015-07-30 | 2018-11-07 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 軸流圧縮機、それを備えたガスタービン、及び軸流圧縮機の静翼 |
-
2019
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Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1096858A (zh) * | 1992-12-08 | 1994-12-28 | 亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司 | 用于扩展压缩机特性曲线的稳定装置 |
| CN1133404A (zh) * | 1994-12-05 | 1996-10-16 | 联合工艺公司 | 压气机端壁处理 |
| KR20070064494A (ko) * | 2005-12-17 | 2007-06-21 | 현대자동차주식회사 | 압축기의 능동 서지 및 스톨 제어 시스템 |
| CN101326373A (zh) * | 2006-10-30 | 2008-12-17 | 三菱重工业株式会社 | 可变扩散器以及压缩机 |
| JP2010024867A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Toyota Industries Corp | 遠心圧縮機 |
| JP2011169192A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Otics Corp | 過給機用遠心圧縮機の可変ディフューザ |
| JP2013087623A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 軸流型流体機械 |
| JP2014118916A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転機械 |
| CN104154043A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-11-19 | 江苏大学 | 一种无叶顶泄漏涡的轴流泵 |
| JP2017172374A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 軸流圧縮機及び軸流圧縮機を備えたガスタービン |
| CN107575417A (zh) * | 2017-07-24 | 2018-01-12 | 西北工业大学 | 一种基于合成射流的轴流压气机机匣处理装置 |
| CN108194424A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-22 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种基于压气机蜗壳非对称性的叶片式机匣处理装置 |
| CN210050103U (zh) * | 2019-01-24 | 2020-02-11 | 上海海事大学 | 一种用于压气机转子的可转动内端壁机匣 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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