向心式壓氣機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及葉輪機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種雙向出氣的多級(jí)向心式壓氣機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪式壓氣機(jī)主要分為軸流式和徑流式兩種。
[0003]軸流式壓氣機(jī)的形狀和流動(dòng)特點(diǎn)適于用在多級(jí)壓縮過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸長(zhǎng)，穩(wěn)定工作范圍小。徑流式壓氣機(jī)相對(duì)軸流式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量體積都較小，并且能在較寬的運(yùn)行范圍內(nèi)保持較高的效率，在車、船、部分工業(yè)壓氣機(jī)和航空壓氣機(jī)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有軸流壓氣機(jī)由于不同半徑位置處的旋轉(zhuǎn)線速度不同，必須采用扭曲葉片，即使設(shè)計(jì)很好，對(duì)于長(zhǎng)葉片，反動(dòng)度從根部到頂部仍有較大變化。
[0005]徑流式壓氣機(jī)又分為離心式和向心式兩種。
[0006]現(xiàn)有的離心式壓氣機(jī)在氣動(dòng)與幾何上具有不相容性，即沿著流動(dòng)方向，氣流不斷壓縮，體積流量減少，但流通的旋成面周長(zhǎng)增大，迫使葉片高度急劇減小。
[0007]常見(jiàn)的離心式壓氣機(jī)由于其單端進(jìn)氣，造成很大的軸向力，需要較大的軸承力來(lái)平衡，增加制造費(fèi)用；現(xiàn)有的離心式壓氣機(jī)葉片頂部與壁存在間隙，因此會(huì)存在間隙損失?，F(xiàn)有的離心壓氣機(jī)動(dòng)、靜葉只有一端固定，另一端暴露在外，因此在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行的，目的在于提供一種進(jìn)氣流量大、能量轉(zhuǎn)換效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的向心式壓氣機(jī)。
[0009]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下的技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明提供一種向心式壓氣機(jī)，其特征在于，包括:旋轉(zhuǎn)軸，關(guān)于該旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱，用于固定輪盤并帶動(dòng)該輪盤旋轉(zhuǎn)；殼體，含有關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱的供氣流進(jìn)入向心式壓氣機(jī)的進(jìn)氣蝸殼和供氣流流出的雙出氣蝸殼；輪盤，能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)，關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱；多組動(dòng)葉柵，每組該動(dòng)葉柵分別設(shè)置在輪盤的一個(gè)圓周上，動(dòng)葉柵的一端固定在輪盤上，另一端通過(guò)動(dòng)葉圍帶可轉(zhuǎn)動(dòng)地嵌入殼體，在輪盤的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)氣流運(yùn)動(dòng)，動(dòng)葉柵沿旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱安裝；多組靜葉柵，每組該靜葉柵的一端固定在殼體上，另一端通過(guò)靜葉圍帶可轉(zhuǎn)動(dòng)地嵌入輪盤，靜葉柵沿旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱安裝；以及密封體，被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸和殼體的連接處，用于防止氣流泄漏，其中，動(dòng)葉柵和靜葉柵在旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向交替排列，并且最靠近旋轉(zhuǎn)軸的是一組靜葉柵。
[0011]進(jìn)一步，本發(fā)明所涉及的向心式壓氣機(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，動(dòng)葉柵的動(dòng)葉和靜葉柵的靜葉均為直葉片，該直葉片沿葉高方向截面形狀不變。
[0012]另外，本發(fā)明所涉及的向心式壓氣機(jī)，還可以具有這樣的特征:其中，動(dòng)葉圍帶和殼體之間，以及靜葉圍帶和輪盤之間形成迷宮密封。
[0013]發(fā)明的作用與效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明所涉及的向心式壓氣機(jī)，因?yàn)樵O(shè)置對(duì)稱的雙出氣蝸殼導(dǎo)出氣流，能夠增大出氣量并提高做功能力；動(dòng)葉柵和靜葉柵對(duì)稱設(shè)置，因此該向心壓氣機(jī)的軸向力平衡，無(wú)需額外設(shè)置復(fù)雜的軸向力平衡機(jī)構(gòu)。該向心壓氣機(jī)采用直葉片，流動(dòng)中具有氣動(dòng)和幾何的相容性，沿著流動(dòng)方向，葉片高度變化緩慢；環(huán)形動(dòng)葉柵通過(guò)頂部圍帶固定成一個(gè)整體，離心力很小且與葉片長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，可避免旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大振動(dòng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；動(dòng)葉柵和靜葉柵分別嵌入蝸殼和輪盤凹槽中，形成迷宮密封，減少了間隙損失，提高壓氣機(jī)的做功效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是實(shí)施例的向心式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1的P-P’方向的剖視圖；
[0017]圖3(A)是靜葉柵的平面展開(kāi)圖，圖3(B)是動(dòng)葉柵的平面展開(kāi)圖；
[0018]圖4是圖2中A部位的放大視圖；
[0019]圖5是圖2中B部位的放大視圖；
[0020]圖6是實(shí)施例的向心式壓氣機(jī)的葉片頂部與圍帶固定的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0021]圖7是實(shí)施例的向心式壓氣機(jī)的葉頂圍帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的向心式壓氣機(jī)作詳細(xì)闡述。
[0023]<實(shí)施例>
[0024]圖1是實(shí)施例的向心式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是圖1的P-P’方向的剖視圖。
[0026]如圖1、2所示，向心式壓氣機(jī)10包括旋轉(zhuǎn)軸11、殼體12、輪盤13、多組動(dòng)葉柵14、多組靜葉柵15以及密封體16。
[0027]旋轉(zhuǎn)軸11可旋轉(zhuǎn)地固定在兩端的軸承17上，并帶動(dòng)輪盤13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸11外側(cè)接電機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)(圖中未示出)。
[0028]殼體12用于保護(hù)向心式壓氣機(jī)10。在本實(shí)施例中，殼體12包含上殼體18和下殼體19，上殼體18通過(guò)多個(gè)螺栓20固定在下殼體19上。殼體12內(nèi)部形成供氣流進(jìn)入的進(jìn)氣蝸殼21和供氣流流出的雙出氣蝸殼22。
[0029]輪盤13固定在旋轉(zhuǎn)軸11軸向中心位置上，并在旋轉(zhuǎn)軸11的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0030]圖3(A)是靜葉柵的平面展開(kāi)圖，圖3(B)是動(dòng)葉柵的平面展開(kāi)圖。
[0031]動(dòng)葉柵14固定在輪盤13上。本實(shí)施例的向心式壓氣機(jī)10為多級(jí)壓氣機(jī)，在輪盤13上安裝有多組動(dòng)葉柵14，每組動(dòng)葉柵14分別設(shè)置在輪盤13的一個(gè)圓周上。一組動(dòng)葉柵的平面展開(kāi)結(jié)構(gòu)如圖3(B)所示。
[0032]靜葉柵15固定在殼體12上。向心式壓氣機(jī)10也安裝有多組靜葉柵15，每組靜葉柵15分別設(shè)置在殼體12的一個(gè)圓周上。一組靜葉柵15的平面展開(kāi)結(jié)構(gòu)如圖3(A)所示。
[0033]如圖2所示，動(dòng)葉柵14和靜葉柵15以旋轉(zhuǎn)軸11軸向中心位置的垂直面對(duì)稱安裝。
[0034]在本實(shí)施例中，動(dòng)葉柵14和靜葉柵15分別為三組，沿輪盤13的徑向交替排列，最靠近旋轉(zhuǎn)軸11中心的是一組靜葉柵15。
[0035]動(dòng)葉柵14的動(dòng)葉和靜葉柵15的靜葉沿葉高方向的截面形狀不變，即均為直葉片。
[0036]密封體16分別安裝在旋轉(zhuǎn)軸11兩端與殼體12相接觸的位置，用于防止氣流泄
Mo
[0037]圖4是圖2中A部位的放大視圖。
[0038]如圖4所示，靜葉柵15的頂部通過(guò)靜葉圍帶23和圍帶密封梳齒24嵌入輪盤13，形成迷宮密封。
[0039]圖5是圖2中B部位的放大視圖；
[0040]圖6是實(shí)施例的向心式壓氣機(jī)的葉片頂部與圍帶固定的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖7是實(shí)施例的向心式壓氣機(jī)的葉頂圍帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]如圖5、6、7所示，動(dòng)葉柵14 一端均勻地安裝在輪盤13的一個(gè)圓周上另一端均勻地安裝在動(dòng)葉圍帶25上的安裝槽27內(nèi)。動(dòng)葉柵14頂部的圍帶25和圍帶密封梳齒26嵌入殼體12的內(nèi)壁，形成迷宮密封。
[0043]如圖1、2所示，圖中箭頭方向?yàn)闅饬髁鲃?dòng)方向。該向心式壓氣機(jī)10工作時(shí)，工質(zhì)氣體由垂直于旋轉(zhuǎn)軸11延伸方向的進(jìn)氣口進(jìn)入進(jìn)氣蝸殼21，以螺旋旋轉(zhuǎn)形式到達(dá)輪盤13的頂部，分為兩股氣流，兩股氣流再分別改為徑向流動(dòng)，并依次通過(guò)動(dòng)葉柵14和靜葉柵15。氣流到達(dá)旋轉(zhuǎn)軸11附近時(shí)，在輪盤導(dǎo)向錐28的作用下，氣流方向由徑向改為軸向，分別向左右兩端流動(dòng)。然后進(jìn)入雙出氣蝸殼22，氣流分別由軸向流動(dòng)變?yōu)槁菪瘟鲃?dòng)，并在出氣孔之前匯合，最后由出氣口流出壓氣機(jī)10。
[0044]電機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)(圖中為示出)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸11帶動(dòng)輪盤13上的動(dòng)葉柵14旋轉(zhuǎn)，動(dòng)葉柵使氣流運(yùn)動(dòng)并使氣流壓力增大，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣べ|(zhì)氣流的熱會(huì)K。
[0045]工質(zhì)氣流在向心壓縮的過(guò)程中，隨半徑減少體積流量減少，壓比增大。
[0046]實(shí)施例的作用與效果
[0047]根據(jù)本發(fā)明所涉及的向心式壓氣機(jī)，因?yàn)樵O(shè)置對(duì)稱的雙出氣蝸殼導(dǎo)出氣流，能夠增大出氣量并提高做功能力；動(dòng)葉柵和靜葉柵對(duì)稱設(shè)置，因此該向心壓氣機(jī)的軸向力平衡，無(wú)需額外設(shè)置復(fù)雜的軸向力平衡機(jī)構(gòu)。該向心壓氣機(jī)采用直葉片，流動(dòng)中具有氣動(dòng)和幾何的相容性，沿著流動(dòng)方向，葉片高度變化緩慢；環(huán)形動(dòng)葉柵通過(guò)頂部圍帶固定成一個(gè)整體，離心力很小且與葉片長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，可避免旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大振動(dòng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；動(dòng)葉柵和靜葉柵分別嵌入蝸殼和輪盤凹槽中，形成迷宮密封，減少了間隙損失，提高壓氣機(jī)的做功能力和效率。
[0048]當(dāng)然，本發(fā)明所涉及的向心式壓氣機(jī)，并不僅僅限定于以上實(shí)施例中所述的結(jié)構(gòu)，以上僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種向心式壓氣機(jī)，其特征在于，包括: 旋轉(zhuǎn)軸，關(guān)于該旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱，用于固定輪盤并帶動(dòng)該輪盤旋轉(zhuǎn)； 殼體，含有關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱的供氣流進(jìn)入所述向心式壓氣機(jī)的進(jìn)氣蝸殼和供所述氣流流出的雙出氣蝸殼； 輪盤，能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)，關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱； 多組動(dòng)葉柵，每組該動(dòng)葉柵分別設(shè)置在所述輪盤的一個(gè)圓周上，所述動(dòng)葉柵的一端固定在所述輪盤上，另一端通過(guò)動(dòng)葉圍帶可轉(zhuǎn)動(dòng)地嵌入所述殼體，在所述輪盤的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)氣流運(yùn)動(dòng)，動(dòng)葉柵沿旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱安裝； 多組靜葉柵，每組該靜葉柵的一端固定在所述殼體上，另一端通過(guò)靜葉圍帶可轉(zhuǎn)動(dòng)地嵌入所述輪盤，靜葉柵沿旋轉(zhuǎn)軸軸向中心位置的垂直面完全對(duì)稱安裝；以及密封體，被設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸和所述殼體的連接處，用于防止所述氣流泄漏， 其中，所述動(dòng)葉柵和所述靜葉柵在所述旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向交替排列，并且最靠近所述旋轉(zhuǎn)軸的是一組所述靜葉柵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的向心式壓氣機(jī)，其特征在于: 其中，所述動(dòng)葉柵的動(dòng)葉和所述靜葉柵的靜葉均為直葉片，該直葉片沿葉高方向截面形狀不變。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的向心式壓氣機(jī)，其特征在于: 其中，所述動(dòng)葉圍帶和所述殼體之間，以及所述靜葉圍帶和所述輪盤之間形成迷宮密封。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種向心式壓氣機(jī)，其特征在于，包括：軸向?qū)ΨQ的旋轉(zhuǎn)軸，用于固定輪盤并帶動(dòng)輪盤旋轉(zhuǎn)；殼體，含有軸向?qū)ΨQ的進(jìn)氣蝸殼和雙出氣蝸殼；軸向?qū)ΨQ的輪盤，能夠繞中心軸旋轉(zhuǎn)；軸向?qū)ΨQ的多組動(dòng)葉柵，一端固定在輪盤上，另一端通過(guò)動(dòng)葉圍帶可轉(zhuǎn)動(dòng)地嵌入殼體，在輪盤的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)氣流運(yùn)動(dòng)；軸向?qū)ΨQ的多組靜葉柵，一端固定在殼體上，另一端通過(guò)靜葉圍帶可轉(zhuǎn)動(dòng)地嵌入輪盤；以及密封體，被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸和殼體的連接處，用于防止氣流泄漏，其中，動(dòng)葉柵和靜葉柵在旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向交替排列，并且最靠近旋轉(zhuǎn)軸的是一組靜葉柵，動(dòng)葉柵的動(dòng)葉和靜葉柵的靜葉均為直葉片，該直葉片沿葉高方向截面形狀不變。
【IPC分類】F04D29/44, F04D17/02, F04D29/66, F04D29/08, F04D29/26
【公開(kāi)號(hào)】CN104895806
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510194850
【發(fā)明人】黃典貴, 李銀各, 譚鑫
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日