CN212744496U - 一种用于两级离心压气机的导叶 - Google Patents

Abstract

一种用于两级离心压气机的导叶，其低压级压缩机与高压级压缩机通过连接管相连，低压级压缩机包括低压压壳和设在低压压壳内的低压压轮，低压压壳的进气端设有与低压压轮配合的低压进口导叶；高压级压缩机包括高压压壳和设在高压压壳内的高压压轮，高压压壳的进气端设有与高压压轮配合的高压进口导叶；高、低压进口导叶分别通过进口导叶旋转轴与高、低压压壳形成可转动的连接。使用时，低压压壳的进气端设有与低压压轮配合的低压进口导叶，高压压壳的进气端设有与高压压轮配合的高压进口导叶，通过调整导叶角度，能扩展压气机的工作范围，通过调节进气量变化，提升压气机整机的气动效率，能消除高压压气机进气畸变，提升高压压气机效率和工作范围。

Description

一种用于两级离心压气机的导叶

技术领域

本实用新型主要涉及离心压气机的技术领域，特别涉及一种用于两级离心压气机的导叶，尤其涉及一种可调节的进气端导叶。

背景技术

氢燃料电池的原理是氢气在燃料电池阳极经催化作用，氢原子分离出一个电子和一个质子（氢离子），质子穿过质子交换膜到达燃料电池阴极，无法通过质子交换膜的电子经外部店里到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。在阴极板处，电子、氧原子、氢离子结合为水。因此只要不断给阳极板供氢，给阴极板供空气（氧气），并及时把水（蒸汽）带走，就可以不断提供电能。氢燃料电池车能量转化效率高达60%-80%，是传统内燃机汽车的2-3倍。氢燃料电池生成物为清洁的水，因此氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染车。

压缩空气的密度是影响氢燃料电池功率密度的重要决定参数，空压机是氢燃料电池最重要的部件之一。相对于其它压气机，离心压气机具有结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、低噪音、无油等优点，是氢燃料电池的理想选择。

空压机功耗占氢燃料电池辅机功耗的90%，占燃料电池总输出功的20%左右，提升空压气机效率对提高燃料电池效率具有重要意义。

相对于单级离心压气机，两级同轴、串联的离心压气机结构可以降低转速和噪音，可以将工作点落在靠近最高效率比转速的位置。现有的氢燃料电池两级离心压气机，结构为低压压气机出口通过管道直接连接到高压压气机进口。

这种结构存在两种问题。A，带来高、低压气机匹配问题。对已经定型的压气机，低、高压压气机匹配关系固定而无法调节，无法保证所有工况都处于两级压气机的最佳效率点，也无法保证非设计工况下，低、高压压气机都远离不稳定边界。故现有的氢燃料电池两级离心空压机工作范围窄、效率（尤其是非设计工况）低。B、高压压气机进口气流不均匀：由于弯管的存在，高压压气机进气不均匀，产生进气畸变，对高压压气机的效率和稳定工作范围不利。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供了一种用于两级离心压气机的导叶，通过在两级离心压气机的压轮进气端分别设置进口导叶，通过调整导叶角度，来实现进气顺畅，提高压气机稳定工作范围，提高压气机效率。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：一种用于两级离心压气机的导叶，其包括低压级压缩机和高压级压缩机，其特征在于，低压级压缩机与高压级压缩机通过连接管相连，低压级压缩机包括低压压壳和设在低压压壳内的低压压轮，低压压壳的进气端设有与低压压轮配合的低压进口导叶；高压级压缩机包括高压压壳和设在高压压壳内的高压压轮，高压压壳的进气端设有与高压压轮配合的高压进口导叶；高、低压进口导叶分别通过进口导叶旋转轴与高、低压压壳形成可转动的连接。

优选的，高、低压进口导叶由5-10片叶片围绕一个圆柱形的进气导叶固定轴设置而成，进气导叶固定轴设置于低、高压压壳的进气端。

进一步，叶片呈三角形的构成，三角形叶片的外直径与压轮进口直径比为2：1—3，高、低压进口导叶分别设置在高、低压压轮进口前方6-10mm位置。

相对于现有技术，本实用新型的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、本实用新型所述的改进方案，低压压壳的进气端设有与低压压轮配合的低压进口导叶，高压压壳的进气端设有与高压压轮配合的高压进口导叶，通过调整导叶的角度，能有效扩展压气机的稳定工作范围；

2、本实用新型的技术方案中，高、低压进口导叶分别通过进口导叶旋转轴与高、低压压壳形成可转动的连接，通过导叶的转动可以调节进气量的变化，能有效提升压气机整机的气动效率，能够消除高压压气机进气畸变，提升高压压气机效率和稳定工作范围；

3、本实用新型的结构简单，成本较低，效果显著，便于商业推广和应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的低压进口导叶与低压压轮配合的剖视图。

图中标注如下：

1低压级压缩机、2高压级压缩机、3连接管、4低压压轮、5高压压轮、6低压压壳、7高压压壳、8低压进口导叶、9高压进口导叶；

11进口导叶旋转轴、12进气导叶固定轴、13叶片。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种用于两级离心压气机的导叶，其包括低压级压缩机1和高压级压缩机2，其与现有技术的区别在于，低压级压缩机与高压级压缩机通过连接管3相连，低压级压缩机包括低压压壳和设在低压压壳6内的低压压轮4，低压压壳的进气端设有与低压压轮配合的低压进口导叶8；高压级压缩机包括高压压壳7和设在高压压壳内的高压压轮5，高压压壳的进气端设有与高压压轮配合的高压进口导叶9；高、低压进口导叶分别通过进口导叶旋转轴11与高、低压压壳形成可转动的连接。

具体来说，本专利是一种新型的带可调进口导叶的两级离心压气机，压气机分为低压级和高压级，大气压空气通过低压极压缩机压缩后通过连接管导入高压级压缩机进行压缩，而进口导叶分别安装在压壳进气端，通过一根旋转轴连接到压壳进口，根据进口气体情况，调整导叶角度，来实现进气顺畅，从而提升高压压气机效率和稳定工作范围。

实施例1

压级压缩机与高压级压缩机通过连接管相连，低压级压缩机包括低压压壳和设在低压压壳内的低压压轮，低压压壳的进气端设有与低压压轮配合的低压进口导叶；高压级压缩机包括高压压壳和设在高压压壳内的高压压轮，高压压壳的进气端设有与高压压轮配合的高压进口导叶；高、低压进口导叶分别通过进口导叶旋转轴与高、低压压壳形成可转动的连接，通过调整导叶的角度，能有效扩展压气机的稳定工作范围。

进一步，高、低压进口导叶由5-10片叶片围绕一个圆柱形的进气导叶固定轴设置而成，叶片与进气导叶固定轴之间通过焊接固定相连，进气导叶固定轴设置于低、高压压壳的进气端，进气导叶固定轴与低、高压压壳之间形成可微调的结构，可微调的角度在5°以内。

进一步，叶片呈三角形的构成，一般采用锐角三角形，三角形叶片的外直径与压轮进口直径比控制在2：1—3，优选的比例为2：1.5，高、低压进口导叶分别设置在高、低压压轮进口前方6-10mm位置，优选的距离为8mm。

具体来说，高、低压进口导叶分别通过进口导叶旋转轴与高、低压压壳形成可转动的连接，通过导叶的转动可以调节进气量的变化，能有效提升压气机整机的气动效率，能够消除高压压气机进气畸变，提升高压压气机效率和稳定工作范围

应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种用于两级离心压气机的导叶，其包括低压级压缩机和高压级压缩机，其特征在于，低压级压缩机与高压级压缩机通过连接管相连，低压级压缩机包括低压压壳和设在低压压壳内的低压压轮，低压压壳的进气端设有与低压压轮配合的低压进口导叶；高压级压缩机包括高压压壳和设在高压压壳内的高压压轮，高压压壳的进气端设有与高压压轮配合的高压进口导叶；高、低压进口导叶分别通过进口导叶旋转轴与高、低压压壳形成可转动的连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于两级离心压气机的导叶，其特征在于，高、低压进口导叶由5-10片叶片围绕一个圆柱形的进气导叶固定轴设置而成，进气导叶固定轴设置于低、高压压壳的进气端。

3.根据权利要求1所述的一种用于两级离心压气机的导叶，其特征在于，叶片呈三角形的构成，三角形叶片的外直径与压轮进口直径比为2：1—3，高、低压进口导叶分别设置在高、低压压轮进口前方6-10mm位置。

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