專利名稱：1/2型串列葉片式擴壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉片式擴壓器，特別涉及一種前后排葉片數(shù)目比為1:2 的串列葉片式擴壓器。
背景技術(shù)：
離心壓縮機的兩個最重要的組成部件是離心葉輪和擴壓器。旋轉(zhuǎn)離心葉 輪通過離心力作用，將旋轉(zhuǎn)軸的機械能轉(zhuǎn)換為氣體的壓力能及動能；擴壓器 又進一步將部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能。在一般情況下，離心葉輪出口的氣體速 度可達200~300m/s，高能量頭葉輪出口的氣體速度有時在500m/s以上，這 部分動能約占后彎葉輪總耗功的25%~40%，徑向葉輪總耗功的50%，所以 擴壓器的結(jié)構(gòu)型式及其內(nèi)部流動狀況對離心壓縮機的增壓能力及穩(wěn)定運行范 圍具有重要影響。
無葉擴壓器中氣流按對數(shù)螺旋線(氣流方向角"不變)的軌跡流動，使得 氣流流動路程較長，摩擦損失大，因而在離心壓縮機中，通常采用葉片式擴 壓器。
葉片式擴壓器迫使氣流沿葉片限定的方向運動，而葉片的形狀和安裝情 況總是使氣流方向角"增大，從而縮短了氣流流動的路程，減小流動損失， 提高效率。串列葉片式擴壓器(圖1)的圓環(huán)形通道中，設(shè)有前后兩排相互 分割、交錯、重疊的斷面呈氣動翼形的葉片排(沿周向)，前后葉片數(shù)相等。 與傳統(tǒng)葉片式擴壓器相比，串列葉片式擴壓器能夠有效增大氣流轉(zhuǎn)折角，對 減小壓縮機結(jié)構(gòu)尺寸有利，滿足特殊應(yīng)用場合對離心壓縮機的要求。
但是前后排葉片數(shù)相等的串列葉片式擴壓器的主要缺點在于前排葉片 數(shù)太稠，減小了葉道的幾何喉部尺寸及葉道的通流面積，對大流量下的氣動 性能不利；后排葉片數(shù)太稀，擴壓能力減弱，且小流量時分離流損失增大，
3對小流量下的氣動性能不利。
因此前后排葉片數(shù)相等的串列葉片式擴壓器存在如下兩個問題 一是穩(wěn) 定運行范圍窄，小流量下邊界層容易發(fā)生流動分離，大流量下葉道喉部容易 發(fā)生流動堵塞；二是后排葉片增壓能力小。為此，有必要對葉片擴壓器的葉 片結(jié)構(gòu)做進一步的探索和研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)串列葉片式擴壓器存在的穩(wěn)定運行范圍窄和后排葉 片增壓能力小的問題，提供了一種l/2型串列葉片式擴壓器。該擴壓器能有 效提高前排葉道的幾何喉部尺寸及通流面積，減弱前排葉片進口附近的流動 阻塞；同時又能增大葉型轉(zhuǎn)折角，提高后排葉片擴壓能力；且串列葉片結(jié)構(gòu) 所形成的縫隙收斂通道能有效的控制葉片表面的流動分離與氣動載荷分配， 減小喘振流量，得到葉片式擴壓器的擴穩(wěn)增壓的效果。
為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的
1/2型串列葉片式擴壓器，包括兩個平行相對的圓環(huán)形板，該兩個圓環(huán) 形板相對的圓環(huán)形面之間構(gòu)成圓環(huán)形通道，圓環(huán)形通道周向內(nèi)側(cè)均勻設(shè)有前 排葉片，圓環(huán)形通道周向外側(cè)均勻設(shè)有后排葉片，所述前、后排葉片相互分 割、交錯、重疊，其特征在于，所述前、后排葉片數(shù)目比為1:2,前、后排 葉片重疊度A^-Awj/附，其中Am-w,廣m^; w = w22-前、后排葉片交錯 度/^-AP/2;r/iV，其中AS為前、后排葉片的交錯角；iV為前排葉片數(shù)；前、 后排葉片相對分割位置巧=(附21- )/附，以上^為葉片子午長度，第一個 下標(biāo)表示前、后排葉片，第二個下標(biāo)表示葉片的進、出口；i=l，2; j=l，2。
上述方案中，所述前、后排葉片的重疊度A巧在-5。/o—20。/。范圍內(nèi)變化。 所述前、后排葉片的交錯度^在5%—45%范圍內(nèi)變化。所述前、后排葉片 的相對分割位置巧在20%—70%范圍內(nèi)變化。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的1/2型串列葉片式擴壓器的優(yōu)點在于
1)前排葉片采用低稠度葉片布置方案，能夠有效提高葉道的幾何喉部尺 寸，降低葉片幾何厚度、葉片邊界層厚度所引起的阻塞效應(yīng)，從而擴大有效
4通流面積，增大堵塞流量；
2) 后排葉片采用高稠度葉片布置方案，能夠有效增大葉型轉(zhuǎn)折角，控制 氣流在擴壓器中的流動，使氣流方向角"隨著葉型轉(zhuǎn)折角的增大而增大，從 而提高后排葉片擴壓能力；
3) 利用前后排葉片之間交錯度、重疊度以及相對分割位置的影響，通過 合理地分配主流區(qū)及邊界層內(nèi)的能量分布、合理地分配葉片的氣動載荷、合 理地布局縫道區(qū)內(nèi)的加速流動，可以有效地控制后排葉片邊界層流動不發(fā)生 分離，從而減小喘振流量。


圖1為前后葉片數(shù)相等的一種現(xiàn)有串列葉片式擴壓器的正視圖。 圖2為本發(fā)明串列葉片式擴壓器的正視圖。圖中，l-前排葉片；2-后排 葉片；3-圓環(huán)形通道。
圖3為本發(fā)明擴壓器與離心葉輪上半部排列結(jié)構(gòu)及子午面圖。圖中，4-擴壓器；5-離心葉輪；A&前后排葉片的交錯角；Aw:前后排葉片重疊的子 午長度，A附-z^- ；^(—1，2;j-l,2):葉片子午長度(第一個下標(biāo)表示前后 排葉片，第二個下標(biāo)表示葉片的進、出口)； w為離心葉輪旋轉(zhuǎn)角速度。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理作進一步的詳細說明。
如圖2、 3所示，本發(fā)明包括兩個平行相對的圓環(huán)形板，該兩個圓環(huán)形板 相對的圓環(huán)形面之間構(gòu)成圓環(huán)形通道3,圓環(huán)形通道3周向內(nèi)側(cè)均勻設(shè)有前 排葉片1，圓環(huán)形通道3周向外側(cè)均勻設(shè)有后排葉片2，前、后排葉片數(shù)目比 為1:2，前、后排葉片相互分割、交錯、重疊。重疊度A巧-Aw/m，其中 附=附22- ；交錯度A& = Ae/2W7V，其中7V為前排葉片數(shù)；相對分割位置 玩-(^廣^J/m，其中 (i-l，2;j-l，2):葉片子午長度(第一個下標(biāo)表示前后排 葉片，第二個下標(biāo)表示進、出口)。
5后排葉片進口距前排葉片出口的距離等于前排葉片進口到后排葉片出口
間距離的-5%—20%，即在圖3中-5%^/^7/(加22-mj^20。/。(前后排葉片無重 疊時，A附/(附22-附 )為負；有重疊時，Aw/(>722-wj為正)。
后排葉片的出口位于前排葉片出口的后面，即在圖3中m22 >w12 。
后排葉片的進口與相鄰前排葉片的出口之間的夾角與前排兩相鄰葉片間 夾角之比為5%—45%，即在圖3中Ae/2WW的變化范圍為5%—45%。
后排葉片的進口距前排葉片進口的距離與前排葉片進口到后排葉片出口 的距離之比的變化范圍為20%—70%，即在圖3中—,-mn)/(m^-mn)的變化 范圍為20%—70%。
以下列舉了三種不同參數(shù)的擴壓器
實施例一，當(dāng)后排葉片2與前排葉片1的重疊度A巧-20。/。時，后排葉片 與前排葉片的交錯度Ag是5%，后排葉片與前排葉片的相對分割位置巧是 20%;
實施例二，當(dāng)后排葉片2的進口與前排葉片1的出口平齊，即A祝-0。/。時， 后排葉片與前排葉片的交錯度A^是25%，后排葉片與前排葉片的相對分割 位置歷是40%;
實施例三，當(dāng)后排葉片2與前排葉片1的重疊度^ = -5%時，后排葉片 與前排葉片的交錯度Af是45%，后排葉片與前排葉片的相對分割位置兩是 70%。
權(quán)利要求
1、一種1/2型串列葉片式擴壓器，包括兩個平行相對的圓環(huán)形板，該兩個圓環(huán)形板相對的圓環(huán)形面之間構(gòu)成圓環(huán)形通道，圓環(huán)形通道周向內(nèi)側(cè)均勻設(shè)有前排葉片，圓環(huán)形通道周向外側(cè)均勻設(shè)有后排葉片，所述前、后排葉片相互分割、交錯、重疊，其特征在于，所述前排、后排葉片數(shù)目比為1∶2，前排、后排葉片重疊度Δm＝Δm/m，其中Δm＝m12-m21；m＝m22-m11；前排、后排葉片交錯度Δθ＝Δθ/2π/N，其中Δθ為前排、后排葉片的交錯角；N為前排葉片數(shù)；前排、后排葉片相對分割位置m＝(m21-m11)/m，以上mij為葉片子午長度，第一個下標(biāo)表示前排、后排葉片，第二個下標(biāo)表示葉片的進口、出口；i＝1，2；j＝1，2。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1/2型串列葉片式擴壓器，其特征在于所述前排、后排葉片的重疊度^在-5%—20%范圍內(nèi)變化。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1/2型串列葉片式擴壓器，其特征在于所述 前排、后排葉片的交錯度么^在5%—45%范圍內(nèi)變化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的l/2型串列葉片式擴壓器，其特征在于所述 前排、后排葉片的相對分割位置歷在20%—70°/。范圍內(nèi)變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種1/2型串列葉片式擴壓器，包括兩個平行相對的圓環(huán)形板，該兩個圓環(huán)形板相對的圓環(huán)形面之間構(gòu)成圓環(huán)形通道，圓環(huán)形通道周向內(nèi)側(cè)均勻設(shè)有前排葉片，圓環(huán)形通道周向外側(cè)均勻設(shè)有后排葉片，所述前、后排葉片相互分割、交錯、重疊，其特征在于，所述前、后排葉片數(shù)目比為1∶2。本發(fā)明采用前排葉片低稠度布置，能夠有效提高葉道的幾何喉部尺寸及葉道的通流面積，擴大堵塞流量；后排葉片高稠度葉片布置，能夠有效增大葉型轉(zhuǎn)折角，提高后排葉片的擴壓能力；利用前后排葉片之間間隙區(qū)內(nèi)的流動加速特征，控制后排葉片邊界層流動不發(fā)生分離，減小喘振流量。
文檔編號F04D29/44GK101586581SQ20091002300
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者張楚華, 袁丹妮 申請人:西安交通大學(xué)