CN114458613B - 一种超音速轴流压气机的流量调节方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超音速轴流压气机的流量调节方法及装置，其中，该装置包括多个叶片角度调节机构和多个可转叶片，所述可转叶片可转动地安装在机匣上，多个所述叶片角度调节机构环绕安装在所述机匣上，并且每个所述叶片角度调节机构同时转动不同数量的所述可转叶片，使得能通过所述叶片角度调节机构将所述可转叶片转动90°以关闭所述超音速轴流压气机的相应通道，进而实现流量调节。本流量调节装置结构简单，控制方便，能够实现对流量的精确调节。

Description

一种超音速轴流压气机的流量调节方法及装置

技术领域

本发明涉及超音速轴流压气机，具体地涉及一种超音速轴流压气机的流量调节方法及装置。

背景技术

现有压气机主要是通过进气阀或者出口节流阀来实现流量调控。第一种是活塞式压气机进气阀，通过螺栓拧紧来减小进气流量，可实现连续无级调节。第二种是在轴流或离心式压气机出口蜗壳处设置可调控阀门，实现节流调压，这种流量调控方案是最常见的。第三种是可调进口导叶，主要应用于轴流或离心式压气机的流量调节、蒸汽涡轮的流量调节。可调进口导叶是安装在叶轮进口前的一组叶片，它们可以绕自身的转动轴转动，每转动一个角度就是一个导叶安装角，气流在进入叶轮之前速度方向发生改变它的调节作用主要体现在：1)节流作用：随着可调进口导叶的开闭，通过改变通流截面积使流量发生变化，从而实现工况的调节；2)气流预旋作用：通过改变进口导叶的安装角使其后的叶轮进口气流产生预旋，从而改变叶轮对气体的做功能力以及级出口压力与管网阻力或背压之间的匹配关系，使流量发生改变实现工况调节。

图1示出了一种超音速轴流压气机，在该超音速轴流压气机中，单个拉瓦尔喷管通道只有在满流量堵塞条件下才有预设的增压作用，即单个通道的流量为固定值(如图2所示)。而上述流量调节方法均不适用于该超音速轴流压气机。想要该超音速轴流压气机整体流量减小，唯一的办法是直接关闭若干通道来实现。因此，需要设计一种流量调节装置来实现流量调节。

发明内容

本发明旨在提供一种超音速轴流压气机的流量调节方法及装置，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种超音速轴流压气机的流量调节装置，其可包括多个叶片角度调节机构和多个可转叶片，所述可转叶片可转动地安装在机匣上，多个所述叶片角度调节机构环绕安装在所述机匣上，并且每个所述叶片角度调节机构同时转动不同数量的所述可转叶片，使得能通过所述叶片角度调节机构将所述可转叶片转动90°以关闭所述超音速轴流压气机的相应通道，进而实现流量调节。

进一步地，所述叶片角度调节机构的数量为4个，并且所述叶片角度调节机构驱动的所述可转叶片对应的通道的区域大小分别为15°、30°、60°和90°。

进一步地，所述叶片角度调节机构包括一齿条、一主动齿轮、若干被动齿轮和一电机，所述主动齿轮固定安装在电机的输出轴上，所述被动齿轮固定在所述可转叶片的转轴上，所述齿条滑动安装在所述机匣上并且与所述主动齿轮和被动齿轮均啮合。

进一步地，各叶片角度调节机构的齿条在压气机轴向上交错分布。

进一步地，所述可转叶片的转轴通过轴承安装在所述机匣上。

进一步地，所述可转叶片位于通道的进口侧。

根据本发明的另一方面，还提供了一种超音速轴流压气机的流量调节方法，其可包括以下步骤：

提供如上所述的流量调节装置；

通过流量调节装置将超音速轴流压气机的全圆周通道分为几个不同扇形角度的区域；

通过单独或组合使用叶片角度调节机构，实现不同扇形角度区域内的通道关闭。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本流量调节装置结构简单，控制方便，能够实现对流量的精确调节。

附图说明

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是本发明适用的超音速轴流压气机的叶片结构示意图；

图2示出了图1所示的超音速轴流压气机的压力与流量的关系；

图3是本发明的超音速轴流压气机的流量调节方法的进气区域的划分示意图；

图4是本发明的超音速轴流压气机的流量调节装置的示意图；

图5是图4所示的超音速轴流压气机的流量调节装置的单个叶片角度调节机构的示意图；

图6是图4所示的超音速轴流压气机的流量调节装置关闭150°区域内的通道的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本申请的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参照图3-5，描述本发明的超音速轴流压气机的流量调节装置。图3为本发明的进气区域划分示意图。其中，外圆形为叶顶上方的机匣壁面，内圆形为叶根下方轮毂壁面。将全通道划为5个区域，分别是15°、30°、60°、90°和165°，前四个区域安装有流量调节装置，单个区域的所有叶片共用一个电机。该流量调节装置可包括四个叶片角度调节机构1和多个可转叶片2。可转叶片2可转动地(例如，通过轴承)安装在机匣3上。可转叶片2的调整角度为90°，当相邻导叶之间同时调整角度时，两个可转叶片2中间无缝隙，可实现局部通道遮挡。四个叶片角度调节机构1环绕安装在机匣3上，分别作用于15°、30°、60°和90°四个区域中的可转叶片2。即，每个叶片角度调节机构1同时转动不同数量的可转叶片2，使得能通过叶片角度调节机构1将可转叶片2转动90°以关闭超音速轴流压气机的相应通道，进而实现流量调节，如图6所示。优选地，可转叶片2位于通道的进口侧。应该理解，可转叶片2也可以位于通道的出口侧。

如图4和5所示，叶片角度调节机构1包括一齿条11、一主动齿轮12、若干被动齿轮13和一电机14，其中，主动齿轮12固定安装在电机14的输出轴上，被动齿轮13固定在可转叶片2的转轴上，齿条11滑动安装在机匣3上并且与主动齿轮12和被动齿轮14均啮合。电机14启动带动主动齿轮12旋转，主动齿轮12与齿条11啮合，从而带动其移动，齿条11与其他同区域内的可转叶片2的转轴上的被动齿轮13啮合，起到串联同区域内所有可转叶片2的作用，这样同区域内所有可转叶片2角度同时发生扭转90°，实现对该区域通道关闭。

优选地，各叶片角度调节机构1的齿条13在压气机轴向上交错分布，以减小占用空间。

综上，本发明还提供了一种超音速轴流压气机的流量调节方法，其可包括以下步骤：

提供如上所述的流量调节装置；

通过流量调节装置将超音速轴流压气机的全圆周通道分为几个不同扇形角度的区域；

通过单独或组合使用叶片角度调节机构，实现不同扇形角度区域内的通道关闭。

本发明通过单独调节一整块区域的叶片角度，或者多块区域组合同时调节，来实现全圆周截面上15°-195°范围内以15°为刻度的不同区域面积遮挡，从而实现压气机总体的流量调节。图6为可转叶片调节150°扇形遮挡示意图。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超音速轴流压气机的流量调节装置，其特征在于，包括多个叶片角度调节机构和多个可转叶片，所述可转叶片可转动地安装在机匣上，多个所述叶片角度调节机构环绕安装在所述机匣上，并且每个所述叶片角度调节机构同时转动不同数量的所述可转叶片，各个所述叶片角度调节机构所转动的所述可转叶片均不相同，使得能通过所述叶片角度调节机构将所述可转叶片转动90°以关闭所述超音速轴流压气机的相应通道，进而实现流量调节。

2.如权利要求1所述的超音速轴流压气机的流量调节装置，其特征在于，所述叶片角度调节机构的数量为4个，并且所述叶片角度调节机构驱动的所述可转叶片对应的通道的区域大小分别为15°、30°、60°和90°。

3.如权利要求1或2所述的超音速轴流压气机的流量调节装置，其特征在于，所述叶片角度调节机构包括一齿条、一主动齿轮、若干被动齿轮和一电机，所述主动齿轮固定安装在电机的输出轴上，所述被动齿轮固定在所述可转叶片的转轴上，所述齿条滑动安装在所述机匣上并且与所述主动齿轮和被动齿轮均啮合。

4.如权利要求3所述的超音速轴流压气机的流量调节装置，其特征在于，各叶片角度调节机构的齿条在压气机轴向上交错分布。

5.如权利要求3所述的超音速轴流压气机的流量调节装置，其特征在于，所述可转叶片的转轴通过轴承安装在所述机匣上。

6.如权利要求1所述的超音速轴流压气机的流量调节装置，其特征在于，所述可转叶片位于通道的进口侧。

7.一种超音速轴流压气机的流量调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求1-6中的任一项所述的流量调节装置；

通过流量调节装置将超音速轴流压气机的全圆周通道分为几个不同扇形角度的区域；

通过单独或组合使用叶片角度调节机构，实现不同扇形角度区域内的通道关闭。

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