CN211778223U - 一种复合式叶片、一种压缩机叶片扩压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种复合式叶片及一种压缩机叶片扩压器，包括复合式叶片独特叶片型式和圆周均匀布置形式，该叶片整体为两段机翼型叶片，前半段采用半高式叶片和后半段为全高叶片的复合式机翼型叶片，前后段结合位置在扩压器通道的喉部位置以后，后半部机翼型叶片头部采用全新翼型设计。本叶型改善叶片扩压器数量设计以及叶片扩压器阻塞流量过大问题，本设计兼具半高式扩压器稳定工况范围宽的优势和二元叶片扩压器加工制造优势，其叶片仍为二元叶片，有效降低加工和安装难度。

Description

一种复合式叶片、一种压缩机叶片扩压器

技术领域

本实用新型涉及扩压器结构，具体涉及一种离心压缩机叶片扩压器。

背景技术

在离心压缩机中，扩压器的主要作用是通过降低叶轮出口的气流速度提高气体压力，气流在扩压器中的能量损失占离心压缩机静止元件损失大部分，同时对压缩机整体结构和气动性能有较大影响。

常见的扩压器分为无叶扩压器、叶片扩压器和直壁扩压器。无叶扩压器结构设计和加工制造简单，气流流动方向角α基本不变，但其气流流程长，流动损失大，扩压效率较低。叶片扩压器中叶片形状和安装促使气体流动方向角α逐渐增大，气流流程长度得到控制，从而降低流动损失，提高扩压效率。但是由于叶片扩压器叶片厚度影响，导致在相邻叶片形成的扩压通道的喉部位置气流阻塞，在压缩机大流量区压力和效率急剧降低，为提高机翼型叶片扩压器应用范围，从机翼型线，布置形式开展研究。直壁扩压器在扩压流道喉部以后位置接近于直线型，气流速度、压力分布比较均匀，适用于离心压缩机高能量头级中，应用场合较少。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种复合式叶片及一种新型叶片扩压器，解决目前的有叶扩压器气流冲击损失较大、易出现流动严重分离导致工况不稳定的问题

为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种复合式叶片，该复合式叶片包括前段叶片、与前段叶片平滑过渡连接的后段叶片；所述前段叶片为半高式叶片，所述后段叶片为全高叶片；前段叶片的高度与后段叶片的高度比为0.3-0.7。

作为本实用新型的进一步改进，前段叶片与后段叶片连接处的直径与叶片扩压器出口直径比为0.3-0.65。

作为本实用新型的进一步改进，所述前段叶片的头部吸力面的厚度小于前段叶片厚度的1/2，后段叶片头部吸力面厚度小于后段叶片厚度的1/2。

作为本实用新型的进一步改进，所述前段叶片和后段叶片均为机翼型叶片。

作为本实用新型的进一步改进，所述后段叶片的半高位置以上的叶片和半高位置以下的叶片采用不同的翼形，并在半高位置光滑过渡。

作为本实用新型的进一步改进，所述后段叶片的半高位置以上的叶片型线与半高位置以下的叶片型线壁面平齐或与半高位置以下的叶片叶型中线一致。

本实用新型还提供一种压缩机叶片扩压器，包括扩压器本体，还包括沿扩压器本体圆周均匀分布的复合式叶片，复合式叶片的前段叶片和后段叶片在叶片扩压器通道的喉部位置平滑过渡。

作为本实用新型的进一步改进，所述复合式叶片的叶片数不大于叶轮叶片数，且与叶轮叶片数的差值为奇数。前段叶片的半高段位于压缩机叶轮的轮盘侧或轮盖侧。

作为本实用新型的进一步改进，前段叶片进口几何角与气流夹角为-3°—+5°。

作为本实用新型的进一步改进，叶片扩压器进口马赫数小于0.85，叶片扩压器进口宽度不小于叶轮出口宽度，扩压器叶栅稠度为2-2.5，扩压器扩压度为2°-6°。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提出的两段复合式机翼型叶片扩压器，将改善扩压器入口的流动损失，降低了大流量是扩压器入口气流阻塞，提高机翼型叶片扩压器性能和适用范围。

2、本实用新型提出的两段复合式机翼型叶片扩压器，将半高机翼扩压器优点和全高机翼扩压器优势进行结合，增加机翼型叶片扩压器布置数量，改善扩压段流动状况。

3、本实用新型提出的两段复合式机翼型叶片扩压器在保证实用性的基础上更加突出其便利性和简易性。

附图说明

图1为本实用新型两段复合式机翼型叶片扩压器示意图。

图中，1为前段叶片，2为后段叶片，3为喉部位置，4为扩压器本体。

具体实施方式

半高式叶片相当于扩压器叶高部分被切削，叶片的高度为扩压器通道宽度的一半，全高叶片即叶片高度通常与扩压器通道宽度相等。

叶片的喉部面积即是相邻叶片间的最小通道面积，该通道位置即为喉部位置。

叶片头部在叶片进口边缘，通常其半径应与叶片厚度的一半相适应,以期圆滑过渡。

机翼型叶片为扩压器叶片设计的常规型面选择之一，扩压器的叶片若是机翼形的，是将机翼形叶片的中线弯曲成所需的形状，常采用 C-4翼型。

本实用新型所述叶片进出口几何角，是叶片骨线的切线方向和旋转圆周速度方向的反方向的夹角。

叶栅稠度为由相同的叶片按照一定规律的排列密度。

以上所述，以及以下本实用新型所述叶片扩压器其他参数，均为本领域的常规理解。

另外，本实用新型所述“前段”和“后段”，是相对于流体在扩压器中的流向定的，前段，也就是气流入口至喉部位置左右，“后段”，即喉部位置以后。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供一种叶片扩压器，所述叶片扩压器由两段机翼型复合叶片构成，圆周均匀分布在扩压器本体4流道当中，形成两段复合机翼型叶片扩压器形式。

进一步，该叶片整体为两段机翼型叶片，前段叶片1采用半高式叶片和后段叶片2为全高叶片的复合式机翼型叶片，前后段结合位置在扩压器通道的喉部位置3以后，后半部机翼型叶片头部采用全新翼型设计，解决叶片翼形数量难以合理布置的局限，具有高效低成本优势。

更进一步，复合机翼型扩压器的叶片头部的半高段可以安装于压缩机叶轮的轮盘侧或轮盖侧。

进一步，机翼型叶片头部采用全新优化翼型设计方法，并与半高叶片壁面平滑过渡。

进一步，在所述两段复合机翼型叶片扩压器中，扩压器进口马赫数小于0.85，扩压器进口宽度b₃不小于叶轮出口宽度，半高段叶片扩压器进口几何角与气流夹角-3度至+5度；所述叶片数不大叶轮叶片数，且比叶轮叶片少奇数枚叶片数，扩压器扩压度2度-6度。半高叶片高度与全高叶片高比为0.3-0.7,D₃₂/D₄为0.3-0.65，解决现有机翼形叶片扩压器高效流量范围小的问题。

两段复合式机翼型叶片扩压器结构结合有叶扩压器和无叶扩压器的特点，在扩压叶片前段，也就是气流入口至喉部位置左右采用半高式机翼行叶片，在扩压叶片后部采用全高叶片扩压器，而且在半高位置以下叶片和半高位置以上叶片采用不同翼形，并扩压叶片壁面光滑过渡。该技术可增加机翼型叶片布置数量，减少扩压器喉部位置气流阻塞，减少大流量区压力损失。

所述该叶片整体为两段机翼型叶片复合形成，前半段采用半高式叶片和后半段为全高叶片的复合式机翼型叶片，前后段结合位置在扩压器通道的喉部位置以后，机翼型叶片头部采用优化，减少气流冲击损失。

所述叶片数不大叶轮叶片数，且比叶轮叶片少奇数枚叶片数，扩压器扩压度2度-6度。半高叶片高度与全高叶片高比为0.3-0.7,叶片翼型结合处直径与扩压器出口直径比D32/D4为0.3-0.65。

作为本实用新型的进一步改进，所述复合机翼型扩压器的后半部全高段叶片扩压器厚度可以与下部叶片型线一致，并在头部进行各种优化变形处理。

作为本实用新型的进一步改进，所述复合机翼型扩压器的后半部全高段叶片扩压器上半部型线可以与下部叶片型线壁面平齐，也可以叶型中线一致，并在头部进行各种优化变形处理。

作为本实用新型的进一步改进，所述半高段叶片翼型和全高段翼型头部应通过减少吸力面头部厚度尺寸减少冲击损失。

具体如图1所示，本实用新型的两段复合式机翼型叶片扩压器可以布置在轮盖侧隔板，也可以布置在轮盘侧隔板，叶片在隔板上沿圆周方向均布，复合式机翼型叶片为二元叶片，半高叶片翼型可以和全高上半部翼型一致，也可以不一致，但叶型结合部位需光滑过渡；相邻两个叶片间形成扩压流道，流体可以自由流过；

本实用新型的两段复合式机翼型叶片扩压器的设计参数按照一定规则设计，设计方法为：决定两段复合机翼型叶片扩压器形状的几何参数包括：扩压器进口宽度b₃，半高段叶片扩压器高度b₃₁，扩压器出口宽度b₄，扩压器进口直径D₃，半高段叶片扩压器进口直径D₃₁，全高段叶片扩压器进口直径进口直径D₃₂，全高扩压器出口直径D₄，全高段叶片扩压器高度b₃₂，半高段叶片扩压器进口几何角α_3A,叶片出口几何角α_4A，全高段叶片上半部扩压器进口几何角α_31A。

在上述的参数中，本实用新型尤其进行了以下改进，扩压器进口马赫数小于0.85，扩压器进口宽度b₃不小于叶轮出口宽度，根据叶轮出口气流角，按照合适的气流冲角选择扩压器叶片入口安装角；半高段叶片扩压器进口安装几何角与气流夹角-1度～+5度；全高段叶片上半部扩压器进口几何角与气流角夹角小于10度。所述扩压器的叶片数为16-22枚，且不大叶轮叶片数，且比叶轮叶片少奇数枚叶片数，扩压器叶栅稠度最佳为2-2.5。所述复合式叶片半高高度与全高比为 0.3～0.7,D₃₂/D₄为0.3-0.65；扩压器进口宽度应不小于叶轮出口宽度。

Claims (10)

1.一种复合式叶片，其特征在于，该复合式叶片包括前段叶片、与前段叶片平滑过渡连接的后段叶片；

所述前段叶片为半高式叶片，所述后段叶片为全高叶片；前段叶片的高度与后段叶片的高度比为0.3-0.7。

2.如权利要求1所述复合式叶片，其特征在于，前段叶片与后段叶片连接处的直径与叶片扩压器出口直径比为0.3-0.65。

3.如权利要求1所述复合式叶片，其特征在于，所述前段叶片的头部吸力面的厚度小于前段叶片厚度的1/2，后段叶片头部吸力面厚度小于后段叶片厚度的1/2。

4.如权利要求1所述复合式叶片，其特征在于，所述前段叶片和后段叶片均为机翼型叶片。

5.如权利要求4所述复合式叶片，其特征在于，所述后段叶片的半高位置以上的叶片和半高位置以下的叶片采用不同的翼形，并在半高位置光滑过渡。

6.如权利要求5所述复合式叶片，其特征在于，所述后段叶片的半高位置以上的叶片型线与半高位置以下的叶片型线壁面平齐或与半高位置以下的叶片叶型中线一致。

7.一种压缩机叶片扩压器，包括扩压器本体，其特征在于，还包括沿扩压器本体圆周均匀分布的权利要求1-6任一所述复合式叶片，复合式叶片的前段叶片和后段叶片在叶片扩压器通道的喉部位置平滑过渡。

8.如权利要求7所述压缩机叶片扩压器，其特征在于，所述复合式叶片的叶片数不大于叶轮叶片数，且与叶轮叶片数的差值为奇数，前段叶片的半高段位于压缩机叶轮的轮盘侧或轮盖侧。

9.如权利要求7所述压缩机叶片扩压器，其特征在于，前段叶片进口几何角与气流夹角为-3°—+5°。

10.如权利要求7所述压缩机叶片扩压器，其特征在于，叶片扩压器进口马赫数小于0.85，叶片扩压器进口宽度不小于叶轮出口宽度，扩压器叶栅稠度为2-2.5，扩压器扩压度为2°-6°。

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