專利名稱：葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪及壓氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉片式葉輪及機(jī)械裝置，尤其涉及一種大小葉片葉輪及壓氣機(jī)。
背景技術(shù)：
葉片式壓氣機(jī)一般用于給氣體增壓，分為軸流式、離心式和斜流式壓氣機(jī)。軸流式壓 氣機(jī)氣體的流動(dòng)方式是軸向進(jìn)氣、軸向排氣；離心式壓氣機(jī)氣體的流動(dòng)方式是軸向進(jìn)氣， 徑向排氣；斜流式壓氣機(jī)是軸流與離心壓氣機(jī)的折衷，軸向進(jìn)氣，與軸向有一定角度排
氣。軸流式和斜流式壓氣機(jī)包括葉輪，包括轉(zhuǎn)子和靜子，葉輪上設(shè)有葉片。葉片的結(jié)構(gòu)形 式對(duì)壓氣機(jī)的增壓能力影響極大。
壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣流流過產(chǎn)生的尾跡打在下游靜子的葉排上，會(huì)產(chǎn)生周期性 激振力，如果此激振力與靜子本身固有頻率相近，會(huì)產(chǎn)生共振破壞靜子葉片，或因高周疲 勞而影響靜子葉片壽命。常規(guī)的軸流壓氣機(jī)的共同特點(diǎn)是采用大小相同的葉片沿周向方向 均勻分布，葉片與葉片之間形成的通道是相同的。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機(jī)，轉(zhuǎn)子中葉片l的分布方式都是沿周向均勻分布的。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)
因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片是周向均勻分布的，其尾跡對(duì)下游靜子葉片產(chǎn)生的激振力也是嚴(yán)格周期 性的，當(dāng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子葉片數(shù)滿足一定關(guān)系的時(shí)候，這個(gè)激振力的頻率可能與下游靜子葉片 的自振頻率相相近，從而引起共振導(dǎo)致事故。即使不發(fā)生共振，長(zhǎng)時(shí)間的這種周期性激振 也會(huì)使靜子葉片因高周期疲勞問題而產(chǎn)生裂紋，大大縮短壓氣機(jī)使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)下游靜子的破壞性影響較小的葉片沿周向非均勻分布的人 小葉片葉輪及壓氣機(jī)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，包括多個(gè)大葉片，其特征在于，所 述多個(gè)大葉片沿周向非均勻分布。
本發(fā)明的壓氣機(jī)，該壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子為上述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的葉片沿周向非均勻分布的大小 葉片葉輪及壓氣機(jī)，由于大小葉片葉輪的多個(gè)大葉片沿周向非均勻分布，當(dāng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子采 用這種葉片布置形式時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片尾跡對(duì)下游靜子葉片產(chǎn)生的激振力是非嚴(yán)格周期性的， 對(duì)下游靜子的破壞性影響較小。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的葉輪的葉片分布示意圖2為本發(fā)明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪的葉片分布示意圖3為本發(fā)明中小葉片的位置與轉(zhuǎn)子效率的關(guān)系示意圖； 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片尾跡引起的下游壓力脈動(dòng)時(shí)域圖； 圖5為現(xiàn)有技術(shù)中壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片尾跡引起的下游壓力脈動(dòng)頻域圖； 圖6為本發(fā)明中壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片尾跡引起的下游壓力脈動(dòng)時(shí)域圖7為本發(fā)明中壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片尾跡引起的下游壓力脈動(dòng)頻域圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖2所 示，包括多個(gè)大葉片2、 3、 4,多個(gè)大葉片2、 3、 4之間沿周向非均勻分布。
多個(gè)大葉片2、 3、 4中，相鄰兩個(gè)大葉片2、 3之間的周向方向的距離為寬距離S2;相 鄰兩個(gè)大葉片3、 4之間的距離為窄距離S1。沿大小葉片葉輪一周的大葉片的分布可以是寬 距離S2與窄距離S1相互間隔分布。也可以是其它的非均勻分布方式。
寬距離S2與窄距離S1的變化值可以小于等于10X 。
多個(gè)大葉片2、 3、 4中，相鄰兩個(gè)大葉片之間可以設(shè)有小葉片。如第一大葉片2與第二 大葉片3之間設(shè)有第一小葉片5;第二大葉片3與第三大葉片4之間設(shè)有第二小葉片6。
小葉片5、 6距其壓力面一側(cè)的大葉片的周向距離，即第一小葉片5距其壓力面一側(cè)的 第二大葉片3的周向距離S21等于相鄰的第一大葉片2和第二大葉片3之間的周向距離S1的25 %—70%;同樣，第二小葉片6距其壓力面一側(cè)的第三大葉片4的周向距離S11等于相鄰的第 二大葉片3和第三大葉片4之間的周向距離S1的25X—70X。
艮卩，25o"Sll/Sl〈7(m及25M〈S21/S2〈7(^,優(yōu)選40%〈511/51〈60%及40%<521/32〈60%， uj 以是25%、 30%、 40%、 50%、 60%、 70%等。
本發(fā)明的壓氣機(jī)，該壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子為上述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪。
本發(fā)明中，壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子上的大葉片的周向位置不是均勻分布的，可以根據(jù)頻率的要 求而變化。這樣轉(zhuǎn)子大葉片的尾跡對(duì)下游靜子葉片的主要激振力不是單一頻率，而是有一 定分散分布，減弱了對(duì)靜葉的影響。
大葉片柵距的相對(duì)變化最大值可以不超過10%，在此范圍內(nèi)變化對(duì)氣動(dòng)性能的影響不 大。設(shè)計(jì)時(shí)，不均勻分布要滿足輪盤在周向上的對(duì)稱性，以免產(chǎn)生不平衡力。
在大葉片不均勻分布的基礎(chǔ)上，位于其中的小葉片的周向分布要滿足兩條原則 一個(gè) 是要保證輪盤的平衡，另一個(gè)是要分別對(duì)每個(gè)不同的葉片通道進(jìn)行氣動(dòng)優(yōu)化，以得到最好 的性能。
如圖3所示，當(dāng)小葉片的周向位置P (小葉片距其壓力面一側(cè)的大葉片的周向距離與其
相鄰的兩個(gè)大葉片間距之比)在25% 70%之間時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子性能影響很小。
如圖4、圖5所示，現(xiàn)有技術(shù)中，葉片周向均勻分布的轉(zhuǎn)子對(duì)下游產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)力， 頻率集中。
如圖6、圖7所示，本發(fā)明中，葉片周向非均勻分布的轉(zhuǎn)子對(duì)下游產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)力， 頻率分散，可以部分解決靜葉因上游激振力頻率集中的問題，有效放置靜葉的共振破壞， 對(duì)靜葉的疲勞壽命也有好處。
另外，小葉片在周向距相鄰兩大葉片的距離不等，可以更為有效地控制葉柵后部的分 離。小葉片的周向位置P值在不同半徑處可以不同，可以在氣動(dòng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)化，得到最好 的氣動(dòng)性能，并且要經(jīng)過強(qiáng)度校驗(yàn)合格。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，包括多個(gè)大葉片，其特征在于，所述多個(gè)大葉片沿周向非均勻分布。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 多個(gè)大葉片中，相鄰兩個(gè)大葉片之間的周向方向的距離包括寬距離和窄距離，所述寬距離 與窄距離相互間隔分布。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 相鄰兩個(gè)大葉片之間的周向距離的變化值小于等于10%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在 于，所述多個(gè)大葉片中，相鄰兩個(gè)大葉片之間設(shè)有小葉片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 的小葉片距其壓力面一側(cè)的大葉片的周向距離等于相鄰兩個(gè)大葉片之間的周向距離的25% —70% 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 的小葉片距其壓力面一側(cè)的大葉片的周向距離等于相鄰兩個(gè)大葉片之間的周向距離的40% 一60%。
7、 一種壓氣機(jī)，其特征在于，該壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子為權(quán)利要求1至6所述的葉片沿周向非 均勻分布的大小葉片葉輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪及壓氣機(jī)，大小葉片葉輪的大葉片沿周向非均勻分布，周向距離的變化值小于等于10％。相鄰兩個(gè)大葉片之間設(shè)有小葉片，小葉片距其壓力面一側(cè)相鄰的大葉片的周向距離等于相鄰兩個(gè)大葉片之間的周向距離的25％-70％。壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子為這種大小葉片葉輪時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片的尾跡對(duì)下游靜子葉片產(chǎn)生的激振力是非嚴(yán)格周期性的，對(duì)下游靜子的破壞性影響較小。
文檔編號(hào)F04D29/30GK101173673SQ20071017840
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者明 嚴(yán), 劉火星, 王洪偉, 蔣浩康, 陳懋章 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)