斜流離心組合壓氣機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓氣機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種大流量緊湊型的斜流離心組合壓氣機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]斜流離心組合壓氣機(jī)是一種介于軸流離心壓氣機(jī)和雙級(jí)離心壓氣機(jī)性能之間的組合壓氣機(jī)類型，與軸流離心組合壓氣機(jī)相比，具有單級(jí)壓比高，零件數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，與雙級(jí)離心壓氣機(jī)相比，具有流量大，效率高的特點(diǎn)。因此，目前斜流離心組合壓氣機(jī)已經(jīng)成為組合壓氣機(jī)的一個(gè)研制熱點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有斜流離心組合壓氣機(jī)一般包含兩級(jí)，第一級(jí)(進(jìn)口級(jí))為斜流壓氣機(jī)，第二級(jí)(出口級(jí))為離心壓氣機(jī)。作為進(jìn)口級(jí)的斜流壓氣機(jī)，為了提高與后面級(jí)離心壓氣機(jī)的匹配效率，通常需要將斜流壓氣機(jī)的出口流道下壓，以為出口級(jí)的離心壓氣機(jī)提供一個(gè)小的進(jìn)口半徑，提高離心壓氣機(jī)的效率。
[0004]現(xiàn)有常用的斜流離心組合壓氣機(jī)的方案有兩類，一類是如圖1所示的駝背型氣動(dòng)布局，另一類是如圖2所示的超緊湊S型氣動(dòng)布局。
[0005]以上兩種方案的缺陷在于:圖1所示的第一類方案中，包括斜流壓氣機(jī)101、離心壓氣機(jī)102以及回流器103，組合壓氣機(jī)的軸向長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向變長(zhǎng)，從而帶來(lái)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性。圖2所示的第二類方案中，包括斜流壓氣機(jī)201、離心壓氣機(jī)202以及回流器203，為了克服方案一的技術(shù)缺陷，采用超緊湊的S型回流器203氣動(dòng)布局，可以縮短軸向長(zhǎng)度，但是導(dǎo)致整個(gè)流道結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，氣流在緊湊的回流器203通道內(nèi)反復(fù)大角度折轉(zhuǎn)，氣動(dòng)損失較大，由于離心壓氣機(jī)202的效率通常都較低，因此導(dǎo)致整個(gè)組合壓氣機(jī)的效率偏低。此外，上述兩個(gè)方案的共同特點(diǎn)是斜流壓氣機(jī)101，201的斜流葉輪出口傾斜角度都在40°左右，這樣的氣動(dòng)布局，導(dǎo)致上述兩個(gè)方案均只能適用于中低壓比的斜流壓氣機(jī)，使得整個(gè)組合壓氣機(jī)難以適用于更高壓比范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向長(zhǎng)度較短且效率較高的斜流離心組合壓氣機(jī)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種斜流離心組合壓氣機(jī)，包括斜流壓氣機(jī)、離心壓氣機(jī)以及回流器；所述斜流壓氣機(jī)作為所述斜流離心組合壓氣機(jī)的兩級(jí)中的第一級(jí)，包括依次連接的斜流葉輪和斜流擴(kuò)壓器，所述斜流葉輪的出口方向與所述斜流離心組合壓氣機(jī)的軸向具有一傾斜角，所述斜流擴(kuò)壓器的出口朝所述斜流葉輪的出口的方向延伸；所述離心壓氣機(jī)作為所述斜流離心組合壓氣機(jī)的兩級(jí)中的第二級(jí)，包括依次連接的離心葉輪、徑向擴(kuò)壓器和軸向擴(kuò)壓器；所述回流器呈鵝頸形且連接于所述第一級(jí)與所述第二級(jí)之間，所述回流器包括依次連接的回流器轉(zhuǎn)彎段通道、回流器葉片和回流器回轉(zhuǎn)段通道，所述回流器轉(zhuǎn)彎段通道的進(jìn)口連接于所述斜流擴(kuò)壓器的出口，所述回流器轉(zhuǎn)彎段通道呈弧形，以使所述回流器葉片靠近所述斜流擴(kuò)壓器前側(cè)，所述回流器回轉(zhuǎn)段通道的出口連接于所述離心葉輪的進(jìn)口。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述斜流葉輪的出口方向與其旋轉(zhuǎn)軸方向之間的傾斜角為40°?80°。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述回流器葉片的延伸方向與所述斜流擴(kuò)壓器的延伸方向之間的夾角趨近于0°，以使由所述回流器葉片的氣流方向與所述斜流擴(kuò)壓器的氣流方向之間的夾角趨近于0°。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述回流器葉片與所述斜流擴(kuò)壓器均為直線型，且所述回流器葉片的延伸長(zhǎng)度大于所述斜流擴(kuò)壓器的延伸長(zhǎng)度。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述回流器的進(jìn)口直徑大于其出口直徑，即所述回流器轉(zhuǎn)彎段通道的進(jìn)口直徑大于所述回流器回轉(zhuǎn)段通道的出口直徑。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述回流器的通道的截面積，由前至后為先增大后減小的結(jié)構(gòu)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述回流器葉片能將由所述斜流壓氣機(jī)流入的氣流整流為±15°的預(yù)旋氣流，并流入所述離心壓氣機(jī)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述回流器回轉(zhuǎn)段通道呈弧形，以使由其出口流出的氣流方向與所述斜流葉輪的旋轉(zhuǎn)軸方向相同。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述斜流葉輪與所述離心葉輪為共用一根旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施方式，所述斜流葉輪的旋轉(zhuǎn)軸與所述離心葉輪的旋轉(zhuǎn)軸為分別設(shè)置的兩根旋轉(zhuǎn)軸，且所述兩根旋轉(zhuǎn)軸位于一條直線上。
[0018]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的斜流離心組合壓氣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于:
[0019]本發(fā)明提出的斜流離心組合壓氣機(jī)，通過(guò)回流器采用鵝頸形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在縮短軸向長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化了整個(gè)流道結(jié)構(gòu)，使氣流在回流器通道內(nèi)的大角度折轉(zhuǎn)減少，氣動(dòng)損失較小，進(jìn)而提升組合壓氣機(jī)的整體效率。并且，通過(guò)回流器葉片靠近斜流擴(kuò)壓器前側(cè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使組合壓氣機(jī)的軸向長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短，結(jié)構(gòu)更加緊湊，具有更加優(yōu)良的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性。
[0020]另外，基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)配合斜流葉輪的出口方向與其旋轉(zhuǎn)軸方向之間的傾斜角為40°?80°的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠保證斜流壓氣機(jī)具有更高的增壓能力以及更大的氣流通流能力，進(jìn)而能夠滿足大流量工作范圍與高壓比范圍的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0021]通過(guò)結(jié)合附圖考慮以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中:
[0022]圖1是一種現(xiàn)有斜流離心組合壓氣機(jī)的子午流道圖；
[0023]圖2是另一種現(xiàn)有斜流離心組合壓氣機(jī)的子午流道圖；
[0024]圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種斜流離心組合壓氣機(jī)的子午流道圖。
[0025]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0026]101.斜流壓氣機(jī)；102.離心壓氣機(jī)；103.回流器；201.斜流壓氣機(jī)；202.離心壓氣機(jī)；203.回流器；1.斜流壓氣機(jī)；11.斜流葉輪；12.斜流擴(kuò)壓器；13.旋轉(zhuǎn)軸；2.離心壓氣機(jī)；21.離心葉輪；22.徑向擴(kuò)壓器；23.軸向擴(kuò)壓器；24.旋轉(zhuǎn)軸；3.回流器；31.回流器轉(zhuǎn)彎段通道；32.回流器葉片；33.回流器回轉(zhuǎn)段通道；α.傾斜角；β.夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在對(duì)本發(fā)明的以下描述中，參照附圖進(jìn)行，所述附圖形成本發(fā)明的一部分，并且其中以示例方式顯示了可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多個(gè)方面的不同示例性結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或步驟。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用部件、結(jié)構(gòu)、示例性裝置、系統(tǒng)和步驟的其他特定方案，并且可在不偏離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能性修改。而且，雖然本說(shuō)明書中可使用術(shù)語(yǔ)“前側(cè)”、“流進(jìn)”、“流出”、“軸向”等來(lái)描述本發(fā)明的不同示例性特征和元件，但是這些術(shù)語(yǔ)用于本文中僅出于方便，例如根據(jù)附圖中所述的示例的方向。本說(shuō)明書中的任何內(nèi)容都不應(yīng)理解為需要結(jié)構(gòu)的特定三維方向才落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0028]參閱圖3，圖3中代表性地示出了能夠體現(xiàn)本發(fā)