專利名稱：串列式葉片擴(kuò)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及離心式壓縮機(jī)領(lǐng)域，特別是一種串列式葉片擴(kuò)壓器。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，離心式冷水機(jī)組90%以上的時(shí)間處于部分負(fù)荷工況下運(yùn)行，其冷水機(jī)組的部分負(fù)荷性能直接影響機(jī)組全年運(yùn)行功耗。同時(shí)，國標(biāo)GB/T18430. 1-2007中也提出綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)IPLV的規(guī)定和要求。因此，對于離心式制冷壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)來說，不但要保證較高的滿負(fù)荷效率，而且要追求部分負(fù)荷的性能指標(biāo)，同時(shí)還要保證較寬的運(yùn)行工況范圍。擴(kuò)壓器的合理使用可以使壓縮機(jī)具有很好的性能。由于從葉輪中出來的氣流還有很大的氣流速度，對于制冷壓縮機(jī)的葉輪來說，其出口氣流速度可高達(dá)100m/S。為了減少損失，一般要求排入冷凝器的氣流流速為10 30m/s，若將100m/S這么大速度的氣流直接排入冷凝器，將引起很大的動能損失。因此，為了回收這部分動能，常常在葉輪后面增加擴(kuò)壓器，常用的擴(kuò)壓器形式包括無葉擴(kuò)壓器或葉片擴(kuò)壓器。如圖I所示，采用無葉擴(kuò)壓器的單級離心壓縮機(jī)，其無葉擴(kuò)壓器70位于葉輪40出口和蝸殼60進(jìn)口之間。從蒸發(fā)器出來的低溫低壓制冷劑蒸汽經(jīng)導(dǎo)葉(IGV)50調(diào)節(jié)和葉輪40做功后變?yōu)楦邏焊咚俚臍怏w，進(jìn)入無葉擴(kuò)壓器70，以一定的氣流方向角從無葉擴(kuò)壓器70的進(jìn)口流動至出口，速度逐漸降低，壓力逐漸升高。在不考慮流動損失情況下，隨著擴(kuò)壓器出口外徑的增大，氣流壓力升高。最后從擴(kuò)壓器70出來的氣體進(jìn)入蝸殼60，經(jīng)蝸殼60收集后排到冷凝器中。無葉擴(kuò)壓器包括由兩個(gè)壁面構(gòu)成的環(huán)形通道，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，性能曲線平坦，穩(wěn)定工況范圍較寬，且在馬赫數(shù)Ma較高時(shí)，效率降低不明顯，其缺點(diǎn)是因氣流方向角基本不變，流動路程較長。因此摩擦損失大，若想獲得較高的擴(kuò)壓度，必須把擴(kuò)壓器的外徑做得很大，這樣導(dǎo)致機(jī)器的外形尺寸很大；而且在設(shè)計(jì)工況下，其效率低于葉片擴(kuò)壓器，特別在氣流方向角小時(shí)更為明顯。葉片擴(kuò)壓器是在上述無葉擴(kuò)壓器的環(huán)形空間內(nèi)裝上一系列葉片，具有擴(kuò)壓能力強(qiáng)，尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，其流道短，流動損失小，因而效率較高。在設(shè)計(jì)工況下，其效率可比無葉擴(kuò)壓器高3 5%，特別在氣流方向角較小時(shí)，葉片擴(kuò)壓器效率更高。葉片擴(kuò)壓器的缺點(diǎn)是由于葉片的存在，變工況時(shí)氣流沖擊損失較大，效率下降明顯，特別在沖角較大時(shí)，流道中易產(chǎn)生嚴(yán)重的分離，會導(dǎo)致喘振的發(fā)生。另外，葉片擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓作用主要發(fā)生在前半段，愈到后面，流動損失越大，擴(kuò)壓作用就愈弱，所以，單一增加葉片出口外徑來增加擴(kuò)壓度的做法效果并不顯著。葉片擴(kuò)壓器相比無葉擴(kuò)壓器具有較高的效率，但變工況適應(yīng)性差，擴(kuò)壓度也受葉片出口外徑直徑影響，如何利用葉片擴(kuò)壓器既提高效率又保證較寬的運(yùn)行范圍是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種串列式葉片擴(kuò)壓器，解決現(xiàn)有葉片擴(kuò)壓器效率低、變工況適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種串列式葉片擴(kuò)壓器，設(shè)置在壓縮機(jī)葉輪的出口和蝸殼的進(jìn)口之間，包括進(jìn)口無葉段，進(jìn)口連通葉輪的出口 ；串列式葉片段，內(nèi)部設(shè)置葉片，進(jìn)口連通進(jìn)口無葉段的出口 ；出口無葉段，進(jìn)口連通串列式葉片段的出口，出口連通蝸殼的進(jìn)口 ；其中，串列式葉片段內(nèi)設(shè)置多組葉片，每一組葉片呈環(huán)形均勻分布，多組葉片之間彼此間隔布置。進(jìn)一步地，進(jìn)口無葉段的內(nèi)徑由進(jìn)口到出口逐漸收斂。進(jìn)一步地,葉片包括第一組葉片和第二組葉片。進(jìn)一步地，第一組葉片和第二組葉片弦線之間的夾角為10° 14°。 進(jìn)一步地，第一組葉片的出進(jìn)口直徑比為I. I I. 3，第二組葉片的出進(jìn)口直徑比為I. 25 I. 35，第二組葉片進(jìn)口直徑與第一組葉片出口直徑比為0.9 I. I。進(jìn)一步地，每組葉片的進(jìn)口角為10。 25。，出口角為25。 35。。進(jìn)一步地，每組葉片的葉片數(shù)為7 13片。進(jìn)一步地，每組葉片的葉片弦長與葉片間距之比為小于I. 5。
/ _ Z In(Z)出 /_0進(jìn))進(jìn)一步地，葉片的葉片弦長與葉片間距之比的計(jì)算公式為7 _ 2+ %其
Trsm 2
中，I為葉片弦長，t為葉片間距，Z為葉片數(shù)量，D&為葉片出口直徑，Da為葉片進(jìn)口直徑，a進(jìn)為葉片進(jìn)口角，a出為葉片出口角。進(jìn)一步地，葉片采用機(jī)翼型葉片。通過上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是，I、采用多組串列式葉片，提高擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓度，縮小壓縮機(jī)的耗功，提高效率。2、在葉片段的前后分別增設(shè)無葉段解決常規(guī)葉片擴(kuò)壓器變工況適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，減少變工況下的沖擊損失，拓寬壓縮機(jī)工作范圍。

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)的無葉片擴(kuò)壓器在壓縮機(jī)中的整體布置示意圖；圖2示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的串列式葉片擴(kuò)壓器在壓縮機(jī)中的整體布置不意圖；圖3示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的串列式葉片擴(kuò)壓器的側(cè)面剖視圖；圖4示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的串列式葉片擴(kuò)壓器的俯視圖；圖5示出了現(xiàn)有技術(shù)的葉片擴(kuò)壓器葉片部分的附面層示意圖；以及圖6示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的串列式葉片擴(kuò)壓器的葉片部分的附面層示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。本實(shí)用新型采用串列式低稠度葉片來主要提高擴(kuò)壓度，并在氣流進(jìn)入葉片前和流出葉片后均采用無葉擴(kuò)壓器來均勻氣流流動，達(dá)到整個(gè)擴(kuò)壓器在較寬的運(yùn)行范圍都有正常工作，并且獲取高效的擴(kuò)壓度，從而減少壓縮機(jī)功耗。如圖2、圖3所示，本實(shí)用新型的串列式葉片擴(kuò)壓器由進(jìn)口無葉段10、串列式葉片段20和出口無葉段30組成。本實(shí)用新型的串列式葉片擴(kuò)壓器主要具有以下特征進(jìn)口無葉段10位于擴(kuò)壓器進(jìn)口處，并與葉輪40的出口相接，與葉輪40輪蓋同側(cè)的壁采用逐漸收斂的形式。優(yōu)選地，收斂壁的收斂角度取7° 10°，收斂直徑D3 = (I. I I. 15)D2，收斂段的棱邊采用半徑R5 RlO圓角過渡。優(yōu)選地，與葉輪輪轂同側(cè)的壁采用直壁形式，與收斂壁共同組成串列式葉片擴(kuò)壓器的進(jìn)口無葉段10，S卩收斂式的無葉擴(kuò)壓器。進(jìn)口無葉段10收斂前寬度b2與葉輪出口段相同，收斂后的寬度b3需根據(jù)葉輪寬徑比b2/D2而定，當(dāng)b2/D2 > 0. 04時(shí)，最佳值是b2/b3 = 0. 8。當(dāng)b2/D2 ( 0. 04時(shí)，通常取b2 = b3。有時(shí)在b2/D2較小時(shí)，可取b2 > b3。通過以上進(jìn)口無葉段10的設(shè)計(jì)，在部分負(fù)荷下，可以使葉輪出口的高速不均勻氣流通過收斂的作用加快均勻，從而改善進(jìn)入葉片的氣流狀況，拓寬擴(kuò)壓器的工作范圍。串列式葉片段20順接于進(jìn)口無葉段10后面，兩壁均采用直壁形式，并在兩壁中任一壁上加上葉片21，此葉片可通過裝配的形式圓周方向均勻裝于直壁上，也可通過加工的方法把葉片和直壁一體形成，這樣再通過兩壁的組合，其內(nèi)環(huán)圓周中就均勻分布著葉片，形成葉片擴(kuò)壓通道。如圖4所示，串列式葉片21在圓周方向上設(shè)有兩組，每組葉片各自呈環(huán)形均勻分布，并且兩列葉片間隔布置，即第一組葉片211的每個(gè)葉片的間隙中設(shè)置一片第二組葉片212。其中兩列葉片間的夾角Y為10° 14°，第一組葉片211出進(jìn)口直徑比D32/D3取值I. I I. 3，第二組葉片212出進(jìn)口直徑比D4/D31取值1. 25 I. 35，第二組葉片212進(jìn)口直徑與第一組葉片211出口直徑比D31/D32取值0. 9 I. 1，每列葉片數(shù)Z各自分別為7 13片，葉片進(jìn)口角a31、Ci33取值10° 25。，葉片出口角a 32, a 4取值25° 35。，兩列葉片高度均與進(jìn)口無葉段10收斂后的寬度相同，即為b3值。兩列葉片21均采用低稠度形式，即葉片弦長I和葉片間距t之間的關(guān)系1/t ( I. 5的葉片擴(kuò)壓器稱為低稠度葉片擴(kuò)壓器，1/t過大會增加葉道進(jìn)口處的阻塞，加大損失，1/t過小，擴(kuò)壓能力減少，在出口產(chǎn)生
/_ ZIn(Z)出//)進(jìn))，
回流損失。為了獲取適當(dāng)?shù)闹?，采用公式I . 6 + 其取值范圍為0.7 I. 2，其中
2
I為葉片弦長，t為葉片間距，Z為葉片數(shù)量， 為葉片出口直徑，如圖3中的D32或D4, D進(jìn)為葉片進(jìn)口直徑，如圖4中的D3或D31, a 為葉片進(jìn)口幾何角，如圖3中的a 31或a 33，a出為葉片出口幾何角，如圖3中的a32或a4。優(yōu)選地，為減少流動損失，提高變工況性能，葉片型線采用NACA65(04)06機(jī)翼型葉片。如圖5、圖6所示的對比，通過兩列串列式葉片的前后布置，第一組葉片211出來的氣流對第二組葉片212上的邊界層有沖刷作用，可以使串列式葉片擴(kuò)壓器在較大的擴(kuò)壓度下工作而不致引起邊界層分離。圖5中示出了現(xiàn)有技術(shù)中的葉片擴(kuò)壓器的附面層流動情況，附面層分離嚴(yán)重。圖6中示出本實(shí)用新型的串列式葉片擴(kuò)壓器，附面層分離得以控制。這樣使擴(kuò)壓器的壓力恢復(fù)系數(shù)大大提高，大大改善葉片擴(kuò)壓器在大擴(kuò)壓度下的效率，與無葉擴(kuò)壓器相比，在獲取相同擴(kuò)壓性能的情況下，有效減小壓縮機(jī)的外形結(jié)構(gòu)尺寸。同時(shí)，由于a 31取小值，有效避免部分負(fù)荷情況下擴(kuò)壓器中的回流損失，更加適應(yīng)部分負(fù)荷下氣流的流動狀態(tài)。由于葉片擴(kuò)壓器是迫使氣流沿葉片限定的方向運(yùn)動，在葉片出口處的氣流比較紊舌L、不均勻，為使從葉片出來的氣流更加均勻同時(shí)也對氣流進(jìn)一步擴(kuò)壓，在葉片擴(kuò)壓器出口處再設(shè)置出口無葉段30，兩壁采用直壁形式，兩壁間的寬度b4與葉片21高度相同，即b4 =b3。通過進(jìn)口無葉段10、串列式葉片段20、出口出葉段30所組成的串列式葉片擴(kuò)壓器使擴(kuò)壓器在很寬的范圍內(nèi)都能獲得較好的性能，從而保證壓縮機(jī)在不同負(fù)荷下都能獲得很好的能量，壓縮機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。本實(shí)用新型的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1)采用串列式葉片，提高擴(kuò)壓器壓力恢復(fù)系數(shù)和改善部分負(fù)荷氣流的流動狀況；2)將進(jìn)口收斂式的無葉段、串列式葉片段和出口無葉段結(jié)合在一起，拓寬擴(kuò)壓器的工作范圍。制造本實(shí)用新型的串列式葉片擴(kuò)壓器的制造方法，具體包括以下內(nèi)容I、整個(gè)串列式葉片擴(kuò)壓器通過鋼板銑制而成；2、在直板上銑制出串列式葉片，并在進(jìn)口處加工出收斂式無葉段，在葉片出口處加工出口無葉段；3、通過三段擴(kuò)壓器的整體銑制可保證過渡段與葉片擴(kuò)壓段的整體性，同時(shí)也保證整個(gè)擴(kuò)壓器的光潔度；4、將帶葉片直壁與另一直壁通過螺栓形式共同固定于箱體上葉輪的出口處，這樣通過兩直壁的組成就形成串列式葉片擴(kuò)壓器。根據(jù)本實(shí)用新型的串列式葉片擴(kuò)壓器，具有如下有益效果I、提高擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓度，壓縮機(jī)整體外形結(jié)構(gòu)減小，從而降低開發(fā)成本；2、拓寬擴(kuò)壓器的工作范圍，使壓縮機(jī)運(yùn)行范圍更寬、更可靠。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種串列式葉片擴(kuò)壓器，設(shè)置在壓縮機(jī)葉輪(40)的出口和蝸殼的進(jìn)口之間，其特征在于，包括 進(jìn)口無葉段(10)，進(jìn)口連通所述葉輪(40)的出口； 串列式葉片段(20)，內(nèi)部設(shè)置葉片(21)，進(jìn)口連通所述進(jìn)口無葉段(10)的出口 ； 出口無葉段(30)，進(jìn)口連通所述串列式葉片段(20)的出口，出口連通所述蝸殼的進(jìn)n ； 其中，所述串列式葉片段(20)內(nèi)設(shè)置多組葉片(21)，每一組葉片(21)呈環(huán)形均勻分布，多組所述葉片(21)之間彼此間隔布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，所述進(jìn)口無葉段(10)的內(nèi)徑由進(jìn)口到出口逐漸收斂。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，所述葉片(21)包括第一組葉片(211)和第二組葉片(212)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，所述第一組葉片(211)和所述第二組葉片(212)弦線之間的夾角為10° 14°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，所述第一組葉片(211)的出進(jìn)口直徑比為I. I I. 3，所述第二組葉片(212)的出進(jìn)口直徑比為I. 25 I. 35，所述第二組葉片(212)進(jìn)口直徑與所述第一組葉片(211)出口直徑比為0. 9 I. I。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，每組所述葉片(21)的進(jìn)口角為10° 25°，出口角為25° 35°。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，每組所述葉片(21)的葉片數(shù)為7 13片。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，每組所述葉片(21)的葉片弦長與葉片間距之比為小于I. 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，所述葉片(21)的葉片弦長 與葉片間距之比的計(jì)算公式為
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串列式葉片擴(kuò)壓器，其特征在于，所述葉片(21)采用機(jī)翼型葉片。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種串列式葉片擴(kuò)壓器。本實(shí)用新型的串列式葉片擴(kuò)壓器，設(shè)置在壓縮機(jī)葉輪的出口和蝸殼的進(jìn)口之間，包括進(jìn)口無葉段，進(jìn)口連通葉輪的出口；串列式葉片段，內(nèi)部設(shè)置葉片，進(jìn)口連通進(jìn)口無葉段的出口；出口無葉段，進(jìn)口連通串列式葉片段的出口，出口連通蝸殼的進(jìn)口；其中，串列式葉片段內(nèi)設(shè)置多組葉片，每一組葉片呈環(huán)形均勻分布，多組葉片之間彼此間隔布置。本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是，采用多組串列式葉片，提高擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓度，縮小壓縮機(jī)的耗功，提高效率；在葉片段的前后分別增設(shè)無葉段解決常規(guī)葉片擴(kuò)壓器變工況適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，減少變工況下的沖擊損失，拓寬壓縮機(jī)工作范圍。
文檔編號F04D29/44GK202468473SQ20122004770
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者傅鵬, 張治平, 蔣彩云, 蔣楠, 謝蓉, 鐘瑞興, 閆秀兵 申請人:珠海格力電器股份有限公司