CN216950994U - 扩压器、压缩机和空气循环机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种扩压器、压缩机和空气循环机。该扩压器包括扩压面,扩压面上沿周向设置有多个叶片,叶片的翼型弦长为b,中线为y0,下表面型线为y1,上表面型线为y2,中线型线y0满足y=‑az6+bz5‑cz4+dz3‑ez2+fz‑g;下表面型线y1满足y=‑az6+bz5‑cz4+dz3‑ez2+fz‑g;上表面型线y2满足y=az6‑bz5+cz4‑dz3+ez2+‑fz+g。根据本申请的扩压器,能够优化扩压器结构,降低气流在流经扩压器过程中的摩擦阻力损失,提高气体流动效率,提高扩压器效率,提高压缩机的压缩性能。
Description
技术领域
本申请涉及飞机空调技术领域,具体涉及一种扩压器、压缩机和空气循环机。
背景技术
在采用空气为工质的压缩空气循环制冷系统中,空气先在导向装置中膨胀加速,然后再流入膨胀叶轮,驱动叶轮旋转做功,驱动压缩机压缩空气和风机送风。
压缩机由转子、扩压器和壳体等主要部件组成。扩压器将从转子流出的高速气体动能转变成压力能,进一步提高空气压力,把气流的动能转变成压力能。
压缩机的扩压器结构设计对于气流流动效率影响较大,当结构设计不合理时,会导致气流在压缩机内的流动损失较大,流动效率严重降低,进而影响压缩机的压缩性能。
实用新型内容
因此,本申请要解决的技术问题在于提供一种扩压器、压缩机和空气循环机,能够优化扩压器结构,降低气流在流经扩压器过程中的摩擦阻力损失,提高气体流动效率,提高扩压器效率,提高压缩机的压缩性能。
为了解决上述问题,本申请提供一种扩压器,包括扩压面,扩压面上沿周向设置有多个叶片,叶片的翼型弦长为b,中线为y0,下表面型线为y1,上表面型线为y2,在翼型截面内,以前缘点作为原点,以在前缘点与中线相切的直线作为x轴,以垂直于x轴的直线作为y轴,以中线相对于前缘的方位作为x轴和y轴正方向,中线型线y0满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y0/b,z=x/b,a1=0~2;b1=1~4;c1=1~4;d1=1.5~2.5;e1=0~0.5;f1=0~0.5;g1=-0.1~0.1;下表面型线y1满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y1/b,z=x/b,a2=3~6;b2=12~16;c2=12~18;d2=6~10;e2=0~4;f2=0.1~1.0;g2=-0.1~0.1;上表面型线y2满足y=az6-bz5+cz4-dz3+ez2+-fz+g,其中y=y2/b,z=x/b,a3=1~4;b3=3~8;c3=6~10;d3=3~6;e3=0~3;f3=0~0.6;g3=-0.1~0.1。
优选地,叶片的最大厚度dmax=(0.06~0.08)b,叶片的翼型前缘半径为r1,后缘半径为r2,r1=dmax,r2=dmax。
优选地,r1=0.05dmax,r2=0.1dmax。
优选地,叶片的入口安装角α1满足α1=13°~19°。
优选地,叶片的出口安装角α2满足α2=23°~31°。
优选地,叶片的入口安装角α1和叶片的出口安装角α2满足α2≥α1。
优选地,叶片的进口直径为D1,出口直径为D2,D2/D2=1.1~1.4。
根据本申请的另一方面,提供了一种压缩机,包括扩压器,该扩压器为上述的扩压器。
优选地,压缩机还包括轴承座,扩压器安装在轴承座上,并与轴承座固定连接。
优选地,轴承座上设置有安装槽,扩压器远离叶片的端面上设置有安装凸起,安装凸起安装固定在安装槽内。
优选地,安装槽为柱形孔,安装凸起为圆柱,圆柱与柱形孔相适配,圆柱朝向安装槽的端面与安装槽的槽底相贴合。
优选地,压缩机还包括涡管,涡管与轴承座分开设置,并固定连接在一起,扩压器设置在轴承座朝向涡管的一侧。
根据本申请的另一方面,提供了一种空气循环机,包括上述的扩压器或压缩机。
本申请提供的扩压器,包括扩压面,扩压面上沿周向设置有多个叶片,叶片的翼型弦长为b,中线为y0,下表面型线为y1,上表面型线为y2,在翼型截面内,以前缘点作为原点,以在前缘点与中线相切的直线作为x轴,以垂直于x轴的直线作为y轴,以中线相对于前缘的方位作为x轴和y轴正方向,中线型线y0满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y0/b,z=x/b,a1=0~2;b1=1~4;c1=1~4;d1=1.5~2.5;e1=0~0.5;f1=0~0.5;g1=-0.1~0.1;下表面型线y1满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y1/b,z=x/b,a2=3~6;b2=12~16;c2=12~18;d2=6~10;e2=0~4;f2=0.1~1.0;g2=-0.1~0.1;上表面型线y2满足y=az6-bz5+cz4-dz3+ez2+-fz+g,其中y=y2/b,z=x/b,a3=1~4;b3=3~8;c3=6~10;d3=3~6;e3=0~3;f3=0~0.6;g3=-0.1~0.1。该扩压器对叶片翼型进行了优化,使得扩压器结构也得到了优化,能够降低气流在流经扩压器过程中的摩擦阻力损失,使得气流流动更加均匀,提高气体流动效率,提高扩压器效率,提高压缩机的压缩性能。
附图说明
图1为本申请一个实施例的扩压器的叶片翼型结构示意图;
图2为本申请一个实施例的扩压器的叶片结构示意图;
图3为本申请一个实施例的扩压器的第一轴测结构示意图;
图4为本申请一个实施例的扩压器的第二轴测结构示意图;
图5为本申请一个实施例的空气循环机的轴承座的轴测结构示意图;
图6为本申请一个实施例的空气循环机的剖视结构示意图。
附图标记表示为:
1、扩压面;2、叶片;3、扩压器;4、轴承座;5、安装槽;6、安装凸起;7、涡管。
具体实施方式
结合参见图1至图4所示,根据本申请的实施例,扩压器包括扩压面1,扩压面1上沿周向设置有多个叶片2,叶片2的翼型弦长为b,中线为y0,下表面型线为y1,上表面型线为y2,在翼型截面内,以前缘点作为原点,以在前缘点与中线相切的直线作为x轴,以垂直于x轴的直线作为y轴,以中线相对于前缘的方位作为x轴和y轴正方向,中线型线y0满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y0/b,z=x/b,a1=0~2;b1=1~4;c1=1~4;d1=1.5~2.5;e1=0~0.5;f1=0~0.5;g1=-0.1~0.1;下表面型线y1满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y1/b,z=x/b,a2=3~6;b2=12~16;c2=12~18;d2=6~10;e2=0~4;f2=0.1~1.0;g2=-0.1~0.1;上表面型线y2满足y=az6-bz5+cz4-dz3+ez2+-fz+g,其中y=y2/b,z=x/b,a3=1~4;b3=3~8;c3=6~10;d3=3~6;e3=0~3;f3=0~0.6;g3=-0.1~0.1。
作为优选地,a1=1.031,b1=2.7739,c1=2.7752,d1=1.2807,e1=0.0744,f1=0.0417,g1=0.0002;a2=4.8171,b2=14.104,c2=15.923,d2=8.7353,e2=2.2868,f2=0.4053,g2=0.0004;a3=2.3023,b3=6.9734,c3=8.148,d3=4.5875,e3=1.5967,f3=0.2718,g3=0。
该扩压器对叶片2的翼型进行了优化,使得扩压器结构也得到了优化,能够降低气流在流经扩压器过程中的摩擦阻力损失,使得气流流动更加均匀,提高气体流动效率,提高扩压器效率,提高压缩机的压缩性能。
在本实施例中,多个叶片2沿着扩压器的周向均匀分布在扩压面1上,且每个叶片2的分布形态相同,从而能够形成均匀的气流流动,提高气流流动效率。
本实施例的扩压器通过优化叶片2的翼型,可以取得更大的扩压度,从而使得气流流动能够具有更大的速度降落和压力分布,提高扩压器的工作效率。
经压缩叶轮流出的高速气体流入扩压器后,气体动能转变成压力能,可以有效提高流体的压力。
利用上述方式获得的叶片型线如表1所示:
表1叶片型线
x/b | y1/b | y2/b | y0/b |
0.00 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 |
0.05 | 0.0145 | -0.0100 | 0.0016 |
0.10 | 0.0243 | -0.0149 | 0.0041 |
0.15 | 0.0314 | -0.0166 | 0.0076 |
0.20 | 0.0380 | -0.0162 | 0.0120 |
0.25 | 0.0454 | -0.0144 | 0.0174 |
0.30 | 0.0535 | -0.0112 | 0.0238 |
0.35 | 0.0621 | -0.0064 | 0.0311 |
0.40 | 0.0714 | 0.0000 | 0.0395 |
0.45 | 0.0814 | 0.0079 | 0.0488 |
0.50 | 0.0921 | 0.0175 | 0.0591 |
0.55 | 0.1034 | 0.0287 | 0.0705 |
0.60 | 0.1151 | 0.0418 | 0.0828 |
0.65 | 0.1274 | 0.0567 | 0.0962 |
0.70 | 0.1404 | 0.0734 | 0.1107 |
0.75 | 0.1540 | 0.0918 | 0.1263 |
0.80 | 0.1684 | 0.1119 | 0.1429 |
0.85 | 0.1836 | 0.1336 | 0.1607 |
0.90 | 0.1996 | 0.1567 | 0.1796 |
0.95 | 0.2164 | 0.1812 | 0.1997 |
1.00 | 0.2150 | 0.2150 | 0.2150 |
在一个实施例中,叶片2的最大厚度dmax=(0.06~0.08)b,叶片2的翼型前缘半径为r1,后缘半径为r2,r1=0.04~0.06dmax,r2=0.09~0.11dmax。
气流在叶片上贴附流动,叶片的结构设计影响到气流的流动效率,为了使得气流的流线均匀顺畅,减小气流的流动损失,对叶片2的翼型进行了上述优化,将叶片的前缘半径和后缘半径与叶片的最大厚度进行了关联,使得叶片的前缘半径和后缘半径由叶片2的厚度来进行限定,从而设计出既能够便于实现,易于加工,又能够形成摩擦阻力损失较小的流线型叶片结构。
作为一个优选的实施例,r1=0.05dmax,r2=0.1dmax。
在一个实施例中,叶片2的入口安装角α1满足α1=13°~19°。通过对叶片2的入口安装角α1进行优化,可以避免叶片2的入口安装角α1设计的过大或者过小,从而使得气流流入扩压器时,对叶片2不会产生过大的撞击损失。
在一个实施例中,叶片2的出口安装角α2满足α2=23°~31°。随着出口安装角α2的增大,叶片出口流速下降和压力显著增加,但安装角α2过大时,容易促使扩压器叶片凹面上的气流发生分离,扩压器叶片中的流道发生气流严重脱离,从而引起扩压流动效果恶化,加大流动损失,通过对α2进行合理限定,既能够保证叶片出口流速下降和压力增加满足设计要求,又能够避免扩压流动效果恶化,获得较好的气体流动效率。
在一个实施例中,叶片2的入口安装角α1和叶片2的出口安装角α2满足α2≥α1,优选地,α2>α1,一方面在同样径向尺寸条件下使得扩压器的扩压能力提高;另一方面缩短了气体流程,减小摩擦阻力损失,提高了扩压器的效率。
在一个实施例中,叶片2的进口直径为D1,出口直径为D2,D2/D2=1.1~1.4,既能够避免D2/D1取值太小,导致气流在扩压器内没有充分扩压,又能够避免D2/D1取值太大,扩压器内流动摩擦损失增加,对扩压程度的增加没有好的效果。
结合参见图5和图6所示,根据本申请的实施例,压缩机包括扩压器3,该扩压器3为上述的扩压器。
在一个实施例中,压缩机还包括轴承座4,扩压器3安装在轴承座4上,并与轴承座4固定连接。
轴承座4上设置有安装槽5,扩压器3远离叶片2的端面上设置有安装凸起6,安装凸起6安装固定在安装槽5内。
安装槽5为柱形孔,安装凸起6为圆柱,圆柱与柱形孔相适配,圆柱朝向安装槽5的端面与安装槽5的槽底相贴合。
在本实施例中,扩压器3上的圆柱与轴承座4上的柱形孔采用轴孔配合装配,能够实现扩压器3的径向定位,扩压器3的圆柱朝向安装槽5的端面为第一定位面,轴承座4上与扩压器3的第一定位面相对的槽底面为第二定位面,第一定位面与第二定位面采用贴合装配,可以实现扩压器3与轴承座4之间的轴向定位,在扩压器3和轴承座4上对应设置有螺栓孔,螺栓穿过扩压器3上的螺栓孔拧入轴承座4上的螺纹孔内,实现扩压器3在轴承座4上的安装固定。
在一个实施例中,安装凸起6例如为多边形,或者椭圆形,安装槽5为相应的形状,此种结构在安装凸起6与安装槽5装配之后,能够利用安装凸起6与安装槽5的结构配合形成周向限位,从而利用安装凸起6与安装槽5的装配结构本身承载可能出现的剪切应力,避免连接扩压器3与轴承座4的螺栓承载剪切应力,因此能够对螺栓形成有效保护,延长螺栓的使用寿命。同时,由于安装凸起6与安装槽5的装配结构所能承受的剪切应力一般远超螺栓所能承受的剪切应力,因此利用安装凸起6与安装槽5的装配结构来形成限位,也能够大幅度提高扩压器3与轴承座4组装形成的扩压结构的使用寿命。
在一个实施例中,压缩机还包括涡管7,涡管7与轴承座4分开设置,并固定连接在一起,扩压器3设置在轴承座4朝向涡管7的一侧。将涡管7与轴承座4设置为分体结构,各自分别独自成型之后固定安装,能够降低涡管7与轴承座4的内部结构的加工难度,提高加工效率,降低加工成本。
结合参见图6所示,根据本申请的实施例,空气循环机包括2述的扩压器3或上述的压缩机。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (13)
1.一种扩压器,其特征在于,包括扩压面(1),所述扩压面(1)上沿周向设置有多个叶片(2),所述叶片(2)的翼型弦长为b,中线为y0,下表面型线为y1,上表面型线为y2,在翼型截面内,以前缘点作为原点,以在前缘点与中线相切的直线作为x轴,以垂直于x轴的直线作为y轴,以中线相对于前缘的方位作为x轴和y轴正方向,中线型线y0满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y0/b,z=x/b,a1=0~2;b1=1~4;c1=1~4;d1=1.5~2.5;e1=0~0.5;f1=0~0.5;g1=-0.1~0.1;下表面型线y1满足y=-az6+bz5-cz4+dz3-ez2+fz-g,其中y=y1/b,z=x/b,a2=3~6;b2=12~16;c2=12~18;d2=6~10;e2=0~4;f2=0.1~1.0;g2=-0.1~0.1;上表面型线y2满足y=az6-bz5+cz4-dz3+ez2+-fz+g,其中y=y2/b,z=x/b,a3=1~4;b3=3~8;c3=6~10;d3=3~6;e3=0~3;f3=0~0.6;g3=-0.1~0.1。
2.根据权利要求1所述的扩压器,其特征在于,所述叶片(2)的最大厚度dmax=(0.06~0.08)b,所述叶片(2)的翼型前缘半径为r1,后缘半径为r2,r1=(0.04~0.06)dmax,r2=(0.09~0.11)dmax。
3.根据权利要求2所述的扩压器,其特征在于,r1=0.05dmax,r2=0.1dmax。
4.根据权利要求1所述的扩压器,其特征在于,所述叶片(2)的入口安装角α1满足α1=13°~19°。
5.根据权利要求1所述的扩压器,其特征在于,所述叶片(2)的出口安装角α2满足α2=23°~31°。
6.根据权利要求1所述的扩压器,其特征在于,所述叶片(2)的入口安装角α1和所述叶片(2)的出口安装角α2满足α2≥α1。
7.根据权利要求1所述的扩压器,其特征在于,所述叶片(2)的进口直径为D1,出口直径为D2,D2/D2=1.1~1.4。
8.一种压缩机,包括扩压器(3),其特征在于,所述扩压器(3)为权利要求1至7中任一项所述的扩压器。
9.根据权利要求8所述的压缩机,其特征在于,所述压缩机还包括轴承座(4),所述扩压器(3)安装在所述轴承座(4)上,并与所述轴承座(4)固定连接。
10.根据权利要求9所述的压缩机,其特征在于,所述轴承座(4)上设置有安装槽(5),所述扩压器(3)远离所述叶片(2)的端面上设置有安装凸起(6),所述安装凸起(6)安装固定在所述安装槽(5)内。
11.根据权利要求10所述的压缩机,其特征在于,所述安装槽(5)为柱形孔,所述安装凸起(6)为圆柱,所述圆柱与所述柱形孔相适配,所述圆柱朝向所述安装槽(5)的端面与所述安装槽(5)的槽底相贴合。
12.根据权利要求9所述的压缩机,其特征在于,所述压缩机还包括涡管(7),所述涡管(7)与所述轴承座(4)分开设置,并固定连接在一起,所述扩压器(3)设置在所述轴承座(4)朝向所述涡管(7)的一侧。
13.一种空气循环机,其特征在于,包括权利要求1至7中任一项所述的扩压器或权利要求8至12中任一项所述的压缩机。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202121422201.2U CN216950994U (zh) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | 扩压器、压缩机和空气循环机 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202121422201.2U CN216950994U (zh) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | 扩压器、压缩机和空气循环机 |
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---|---|---|---|
CN202121422201.2U Active CN216950994U (zh) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | 扩压器、压缩机和空气循环机 |
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