CN110242607B - 一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，属于流体压缩机领域；所要解决的技术问题是提供了一种同心不同轴，不需要静叶轮，多级叶片但是每级叶片转速不同的压缩机结构；解决该技术问题采用的技术方案为：一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，包括首级压缩机，多个依次叠加相连的中间压缩机和末级压缩机，首级压缩机和中间压缩机结构相同，首级压缩机出气口与中间压缩机进气口相连，中间压缩机出气口与末级压缩机进气口相连；本发明可广泛应用于流体加压领域。

Description

一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构

技术领域

本发明一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，属于流体压缩机技术领域。

背景技术

目前常见的流体压缩机多为气缸式、螺杆式、叶轮式压缩机结构，气缸式和螺杆式压缩机内部摩擦系数大，一般需要使用机油进行润滑，使用寿命短，噪音大，而叶轮式压缩机一般为多级叶轮同轴布置，所以在工作的时候叶轮转速相同，在叶轮之间安装有静叶片，通过静叶片将气体滞留，密度增大，流速减慢，压力提高。在压力提高的过程中，会导致压缩机内部温度升高，在这种同轴的多级叶片式压缩机中，温度升高会消耗能量，这部分温度多为无用功。同时，这种压缩机常常由于气流多级压缩不同步，往往容易出现喘振现象，为控制喘振和旋转失速，又需要增加更多的控制系统，例如改变静叶轮的角度的控制系统等，这就导致压缩机结构变得更加笨重复杂，提高了叶片压缩机的制造难度和制造成本。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种不设静叶片，同心不同轴，有多级叶片但是每级叶片相互独立旋转，而且每级叶片转速依次提高的压缩机结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种多级转速不同的叶片式压缩机结构，包括首级压缩机，多个依次叠加相连的中间压缩机和末级压缩机，首级压缩机和中间压缩机结构相同，每级压缩机首尾依次相连。即：后级压缩机进气口与前级压缩机出气口密封相连，中间压缩机出气口与末级压缩机进气口密封相连；

首级压缩机包括首级外壳，首级外壳中轴线上设置有首级电机，以首级电机为中心设置有首级叶轮，首级叶轮与首级电机的转动端相连；

中间压缩机包括中间外壳，中间外壳中轴线上设置有中间电机，以中间电机为中心设置有中间叶轮，中间叶轮与中间电机的转动端相连；

末级压缩机包括末级叶轮和末级电机，末级叶轮与末级电机转动端相连；

首级压缩机、中间级压缩机、末级压缩机转速依次增大。

所述的中间压缩机数量不限。

所述的末级压缩机出气口处设置有电磁阀。

所述的首级压缩机和中间压缩机为轴流式压缩机，所述的末级压缩机为涡轮式压缩机，或为离心式压缩机。

所述的首级电机、中间级电机、末级电机输出圆心一般在同一轴线上。

所述的首级外壳与中间外壳一般为圆形，首级外壳与中间外壳连接端口径相同，首级外壳与中间外壳密封连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：首级压缩机、中间压缩机和末级压缩机依次相连，中间没有静叶轮，由于同心不同轴，每一级转速不同，从首级至末级，转速逐步提高，每一级叶轮都依次增加转速对流体做功，使流体的速度越来越高，流体的动能越来越大。有很少的一部分流体的动能由于叶轮和管壁的阻力转化为内能（压力和温度），这样由动能转化为热能的部分就很少，还有很少一部分热量来自于电机运动本身所产生的热量，每级电机发热量都在可行范围内，并且被流体所不断带走，这样就可以缩小设备体积，消除喘振现象，而末级压缩机电动机是外置的，可以在流体系统外独立散热。在末级压缩机出口，处设置电磁阀，可以确保在压缩机工作的时候，打开电磁阀，让压缩气体通过，在压缩机不工作的时候，关闭电磁阀，防止压缩气体倒流引起喘振。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中1为首级压缩机、2为中间压缩机、3为末级压缩机、4为首级外壳、5为首级电机、6为首级叶轮、7为中间外壳、8为中间电机、9为中间叶轮、10为末级叶轮、11为末级电机、12为电磁阀。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，包括首级压缩机1，多个依次叠加相连的中间压缩机2和末级压缩机3，首级压缩机1和中间压缩机2结构相同，中间压缩机2进气口与首级压缩机1出气口密封相连，中间压缩机2出气口与末级压缩机3进气口密封相连；首级压缩机1包括首级外壳4，首级外壳4中轴线上设置有首级电机5，以首级电机5为中心设置有首级叶轮6，首级叶轮6与首级电机5的转动端相连；中间压缩机2包括中间外壳7，中间外壳7中轴线上设置有中间电机8，以中间电机8为中心设置有中间叶轮9，中间叶轮9与中间电机8的转动端相连；末级压缩机3包括末级叶轮10和末级电机11，末级叶轮10与末级电机11转动端相连；首级压缩机1、中间级压缩机2、末级压缩机3转速依次增大，中间压缩机2数量不限，可以是0个，也可以是多个，末级压缩机3出气口处设置有电磁阀12，首级压缩机1和中间压缩机2为轴流式压缩机，所述的末级压缩机3为涡轮式压缩机，或为离心式压缩机，首级电机5、中间级电机8、末级电机11输出动力的圆心一般在同一轴线上，但是各自独立工作，首级外壳4与中间外壳7一般为圆形，首级外壳4与中间外壳7连接端口径相同，首级外壳4与中间外壳7相连。

本发明在使用时，首级压缩机和中间压缩机采用轴流式，即轴流叶片加电动机，轴流叶片要根据流体的粘滞性不同，压缩功率不同，设计直径大小、进出口速度三角形不同的叶轮，使电机有效功率最大化。每级电动机转速不同，随着压缩机级数增加，电动机转速依次成倍数增加，轴流式压缩机具有流量大，压力小的特性。末级采用涡轮式或离心式压缩机，涡轮式或离心式压缩机具有流量小，压力大的特性，从首级到末级，每一级都是单独控制叶轮转速，转速逐步加快，中间由于没有设置静叶轮，每一级叶轮都增加转速对流体做功，使流体的速度越来越高，具有越来越大的动能，有很少一部分由于叶轮和管壁的阻力转化为压力和热能，气流从首级到中间级转化为热能的部分很少，还有很少一部分热量来自于电机运动本身所产生的热量，根据气流学原理，压缩气体热能基本集中在末级产生，这部分热能可以应用在后端热能发动机上，可使压缩机的热能转换成为有用热能。

本发明首级压缩机、中间压缩机、末级压缩机也可以不在同一轴线上，只要保证各级是独立工作即可。

本发明也可以衍生为多级轴流式压缩机，多级涡轮式压缩机，多级离心式压缩机，也可用于液体推进器，加压泵等。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，其特征在于：包括首级压缩机（1），多个依次叠加相连的中间压缩机（2）和末级压缩机（3），首级压缩机（1）和中间压缩机（2）结构相同，中间压缩机（2）进气口与首级压缩机（1）出气口密封相连，中间压缩机（2）出气口与末级压缩机（3）进气口密封相连；

首级压缩机（1）包括首级外壳（4），首级外壳（4）中轴线上设置有首级电机（5），以首级电机（5）为中心设置有首级叶轮（6），首级叶轮（6）与首级电机（5）的转动端相连；

中间压缩机（2）包括中间外壳（7），中间外壳（7）中轴线上设置有中间电机（8），以中间电机（8）为中心设置有中间叶轮（9），中间叶轮（9）与中间电机（8）的转动端相连；

末级压缩机（3）包括末级叶轮（10）和末级电机（11），末级叶轮（10）与末级电机（11）转动端相连；

首级压缩机（1）、中间压缩机（2）、末级压缩机（3）转速依次增大；

所述的首级压缩机（1）和中间压缩机（2）为轴流式压缩机，所述的末级压缩机（3）为涡轮式压缩机，或为离心式压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，其特征在于：所述的中间压缩机（2）数量不限。

3.根据权利要求1所述的一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，其特征在于：所述的末级压缩机（3）出气口处设置有电磁阀（12）。

4.根据权利要求1所述的一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，其特征在于：所述的首级电机（5）、中间电机（8）、末级电机（11）输出动力的圆心在同一轴线上。

5.根据权利要求1所述的一种多级无静叶片独立旋转依次加速的叶片压缩机结构，其特征在于：所述的首级外壳（4）与中间外壳（7）为圆形，首级外壳（4）与中间外壳（7）连接端口径相同，首级外壳（4）与中间外壳（7）相连。

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