CN116292414A - 一种可调节的离心压气机径向扩压器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可调节的离心压气机径向扩压器结构，径向扩压器叶片可以通过一定的作动及传动机构调节几何进口角度，从而匹配压气机的各种工况。所有叶片周向均匀布置于径向扩压器底板上，叶片后部由一转轴和滑槽固定，叶片前部底面连接一转轴，转轴由底板下方的导向环固定，当导向环转动一定角度时，叶片跟随运动，实现叶片进口角度可调，同时嵌入在底板上且包围叶片前部转轴的双偏心轮跟随运动，偏心轮壁面之间较小的缝隙可抑制气流泄露且对壁面光滑度影响较小。
Description
技术领域
本发明属于离心式压气机领域，具体涉及一种可调节的离心压气机径向扩压器结构。
背景技术
离心式压气机有体积小、单级增压比高等特点，广泛应用于航空、船舶等领域的动力系统。离心式压气机工作段一般由工作叶轮和扩压器组成，工作叶轮以一定的转速旋转，气流沿其轮盘、外壳和叶片组成的通道流动，并在这一过程中将从旋转叶轮吸收的机械功转化成压力能和动能，气流流过工作轮后具有很高的速度，即具有很大的动能。为有效的利用这一部分的能量，则须把这部分的动能转化成压力能，以达到提高空气压力的目的。为此，在叶轮后装有径向扩压器，渐扩的扩压器流道把气流的动能转化为压力能，从而实现对气体的进一步加压。
但当工作叶轮根据工况改变转速时，气流在工作叶轮出口会具有不同的出口角度和速度，而通常径向扩压器通道形状不可改变，则扩压器叶片攻角将会发生改变，这使得离心压气机扩压器段在非设计工况下会存在一定的效率损失。针对上述问题，可通过改变扩压器叶片进口角度改善，而现阶段存在的调节机构有一定的缺陷，如调节过程中会改变离心压气机转子和静子之间的径向间隙大小从而影响效率、调节机构对流道有一定的阻碍或泄漏作用等。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种可调节的离心压气机径向扩压器结构；
技术方案：一种可调节的离心压气机径向扩压器结构，包括扩压器底板和工作叶轮，还包括径向扩压器叶片，所述径向扩压器叶片滑动连接于所述扩压器底板的上方，所述扩压器底板的下方转动连接有导向环，所述导向环驱动连接于所述径向扩压器叶片。
优选的，所述径向扩压器叶片的一端一体加工有转轴，另一端开设有导向槽，所述导向环上均匀开设有通孔，所述导向环通过所述通孔连接于所述转轴，所述导向槽内滑动连接有滑块转轴，所述径向扩压器叶片在所述导向环的驱动下进行移动。
优选的，所述通孔内还设有大偏心轮，所述大偏心轮内设有小偏心轮，所述小偏心轮内设有所述转轴，且所述大偏心轮、小偏心轮和转轴外分别设有大轴承、中轴承和小轴承。
优选的，所述滑块转轴包括滑块和连接轴，所述滑块转动连接于所述连接轴，所述连接轴轴承连接于所述扩压器底板，所述滑块转轴转动连接于扩压器底板上，所述滑块滑动连接于所述导向槽。
有益效果：当导向环转动一定角度时，叶片跟随运动，实现叶片进口角度可调，同时嵌入在底板上且包围叶片前部转轴的双偏心轮跟随运动，偏心轮壁面之间较小的缝隙可抑制气流泄露且对壁面光滑度影响较小。
附图说明
图1为本发明的离心式压气机正视图；
图2为本发明的的离心式压气机侧视剖面图；
图3为本发明的径向扩压器叶片调节单元正视图；
图4为本发明的径向扩压器叶片调节单元侧视剖面图；
图5为本发明实施例提供的三种扩压器调节状态示意图。
图中：1-扩压器底板，2-工作叶轮，3-径向扩压器叶片，4-导向环，5-滑块转轴，6-大偏心轮，7-小偏心轮，8-大滚柱轴承 9-中滚柱轴承 10-小滚柱轴承 11-后支点滚柱轴承，12-转轴，13-导向槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
本发明提供了一种可调节的离心压气机径向扩压器结构，径向扩压器叶片3可以通过一定的作动及传动机构调节几何进口角度，从而匹配压气机的各种工况。
径向扩压器叶片3由前、后两个支点固定，前支点为一转轴12，与叶片一体加工成型，转轴12同时穿过小偏心轮7和导向环4，由导向环4中通孔固定且可转动，导向环4旋转中心与工作叶轮2旋转中心相同，固定在扩压器底板1下，并且由一定的作动机构带动，可以旋转一定角度。当导向环4主动旋转时，可带动转轴12绕压气机中心旋转，从而带动径向扩压器叶片3运动，径向扩压器叶片3的后支点由布置在叶片中间的导向槽13和滑块转轴5固定，扩压器底板1、导向环4、径向扩压器叶片3和滑块转轴5共同构成了曲柄滑块机构，从而使主动运动的导向环4带动径向扩压器叶片3运动，从而实现了径向扩压器进口角度的改变。
若直接在扩压器底板1上开槽使转轴12可以运动，则扩压器流道将会不够平整并且伴随气流泄漏，从而降低扩压器的效率，所以前支点采用了双偏心轮机构以防止气流泄漏。大偏心轮6嵌入在扩压器底板1中，小偏心轮7嵌入在大偏心轮6中，转轴12嵌入在小偏心轮7中，扩压器底板1、大偏心轮6、小偏心轮7与转轴12分别由大、中、小三种规格的滚柱轴承8、9、10固定，并且在靠近扩压器流道处有阶梯面，各阶梯面间距离较小且不接触，以阻挡气流泄漏并使转动顺畅。若不安装导向环4，双偏心轮机构使转轴12可以在一定半径内活动，所以使用不同半径的导向环4来固定叶片前支点转轴12可以使调节范围更加广泛。
径向扩压器叶片3、滑块转轴5、各偏心轮与轴承组成了一个调节机构单元，若干个单元沿周向均匀布置于扩压器底板1上，每个叶片转轴12都固定于同一个导向环4上，当导向环4旋转一定角度时，所有叶片同时运动相同的角度，保证了每个扩压器流道的一致性。
由于压气机工作叶轮2为旋转件，而径向扩压器叶片3为静止件，二者之间存在一定的尾流干涉问题，所以离心式压气机的转子、静子之间的径向间隙大小对压气机效率有一定影响，由相关研究得合理的径向间隙可以提高压气机工作效率，而该机构由于径向扩压器叶片转轴12离叶片前缘距离较小，且转轴12受到导向环4的限制，则在叶片调整过程中，叶片前缘与工作叶轮出口之间的径向间隙变化较小，所以该机构对改进压气机性能有一定的优势。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种可调节的离心压气机径向扩压器结构，包括扩压器底板(1)和工作叶轮(2)其特征在于，还包括径向扩压器叶片(3)，所述径向扩压器叶片(3)滑动连接于所述扩压器底板(1)的上方，所述扩压器底板(1)的下方转动连接有导向环(4)，所述导向环(4)驱动连接于所述径向扩压器叶片(3)。
2.如权利要求1所述的一种可调节的离心压气机径向扩压器结构，其特征在于，所述径向扩压器叶片(3)的一端一体加工有转轴(12)，另一端开设有导向槽(13)，所述导向环(4)上均匀开设有通孔，所述导向环(4)通过所述通孔连接于所述转轴(12)，所述导向槽(13)内滑动连接有滑块转轴(5)，所述径向扩压器叶片(3)在所述导向环(4)的驱动下进行移动。
3.如权利要求2所述的一种可调节的离心压气机径向扩压器结构，其特征在于，所述通孔内还设有大偏心轮(6)，所述大偏心轮(6)内设有小偏心轮(7)，所述小偏心轮(7)内设有所述转轴(12)，且所述大偏心轮(6)、小偏心轮(7)和转轴(12)外分别设有大轴承(8)、中轴承(9)和小轴承(10)。
4.如权利要求3所述的一种可调节的离心压气机径向扩压器结构，其特征在于，所述滑块转轴(5)包括滑块和连接轴，所述滑块转动连接于所述连接轴，所述连接轴轴承连接于所述扩压器底板(1)，所述滑块转轴(5)转动连接于扩压器底板(1)上，所述滑块滑动连接于所述导向槽(13)。
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