向心式压气机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及叶轮机械领域，特别涉及一种双向出气的多级向心式压气机。
【背景技术】
[0002]叶轮式压气机主要分为轴流式和径流式两种。
[0003]轴流式压气机的形状和流动特点适于用在多级压缩过程中，其结构复杂，轴向尺寸长，稳定工作范围小。径流式压气机相对轴流式压气机结构简单，重量体积都较小，并且能在较宽的运行范围内保持较高的效率，在车、船、部分工业压气机和航空压气机等领域都有广泛应用。
[0004]现有轴流压气机由于不同半径位置处的旋转线速度不同，必须采用扭曲叶片，即使设计很好，对于长叶片，反动度从根部到顶部仍有较大变化。
[0005]径流式压气机又分为离心式和向心式两种。
[0006]现有的离心式压气机在气动与几何上具有不相容性，即沿着流动方向，气流不断压缩，体积流量减少，但流通的旋成面周长增大，迫使叶片高度急剧减小。
[0007]常见的离心式压气机由于其单端进气，造成很大的轴向力，需要较大的轴承力来平衡，增加制造费用；现有的离心式压气机叶片顶部与壁存在间隙，因此会存在间隙损失。现有的离心压气机动、静叶只有一端固定，另一端暴露在外，因此在旋转的过程中会产生较大振动，增加系统的不稳定性。
【发明内容】
[0008]本发明是针对上述问题进行的，目的在于提供一种进气流量大、能量转换效率高、系统稳定、结构简单的向心式压气机。
[0009]本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案:
[0010]本发明提供一种向心式压气机，其特征在于，包括:旋转轴，关于该旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称，用于固定轮盘并带动该轮盘旋转；壳体，含有关于旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称的供气流进入向心式压气机的进气蜗壳和供气流流出的双出气蜗壳；轮盘，能够绕中心轴旋转，关于旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称；多组动叶栅，每组该动叶栅分别设置在轮盘的一个圆周上，动叶栅的一端固定在轮盘上，另一端通过动叶围带可转动地嵌入壳体，在轮盘的带动下旋转，并带动气流运动，动叶栅沿旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称安装；多组静叶栅，每组该静叶栅的一端固定在壳体上，另一端通过静叶围带可转动地嵌入轮盘，静叶栅沿旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称安装；以及密封体，被设置在旋转轴和壳体的连接处，用于防止气流泄漏，其中，动叶栅和静叶栅在旋转轴的径向方向交替排列，并且最靠近旋转轴的是一组静叶栅。
[0011]进一步，本发明所涉及的向心式压气机，还可以具有这样的特征:其中，动叶栅的动叶和静叶栅的静叶均为直叶片，该直叶片沿叶高方向截面形状不变。
[0012]另外，本发明所涉及的向心式压气机，还可以具有这样的特征:其中，动叶围带和壳体之间，以及静叶围带和轮盘之间形成迷宫密封。
[0013]发明的作用与效果
[0014]根据本发明所涉及的向心式压气机，因为设置对称的双出气蜗壳导出气流，能够增大出气量并提高做功能力；动叶栅和静叶栅对称设置，因此该向心压气机的轴向力平衡，无需额外设置复杂的轴向力平衡机构。该向心压气机采用直叶片，流动中具有气动和几何的相容性，沿着流动方向，叶片高度变化缓慢；环形动叶栅通过顶部围带固定成一个整体，离心力很小且与叶片长度无关，可避免旋转过程中产生较大振动，提高系统的稳定性；动叶栅和静叶栅分别嵌入蜗壳和轮盘凹槽中，形成迷宫密封，减少了间隙损失，提高压气机的做功效率。
【附图说明】
[0015]图1是实施例的向心式压气机的结构示意图；
[0016]图2是图1的P-P’方向的剖视图；
[0017]图3(A)是静叶栅的平面展开图，图3(B)是动叶栅的平面展开图；
[0018]图4是图2中A部位的放大视图；
[0019]图5是图2中B部位的放大视图；
[0020]图6是实施例的向心式压气机的叶片顶部与围带固定的结构示意图；以及
[0021]图7是实施例的向心式压气机的叶顶围带的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图，对本发明所涉及的向心式压气机作详细阐述。
[0023]<实施例>
[0024]图1是实施例的向心式压气机的结构示意图；
[0025]图2是图1的P-P’方向的剖视图。
[0026]如图1、2所示，向心式压气机10包括旋转轴11、壳体12、轮盘13、多组动叶栅14、多组静叶栅15以及密封体16。
[0027]旋转轴11可旋转地固定在两端的轴承17上，并带动轮盘13进行旋转，旋转轴11外侧接电机或其他原动机(图中未示出)。
[0028]壳体12用于保护向心式压气机10。在本实施例中，壳体12包含上壳体18和下壳体19，上壳体18通过多个螺栓20固定在下壳体19上。壳体12内部形成供气流进入的进气蜗壳21和供气流流出的双出气蜗壳22。
[0029]轮盘13固定在旋转轴11轴向中心位置上，并在旋转轴11的带动下转动。
[0030]图3(A)是静叶栅的平面展开图，图3(B)是动叶栅的平面展开图。
[0031]动叶栅14固定在轮盘13上。本实施例的向心式压气机10为多级压气机，在轮盘13上安装有多组动叶栅14，每组动叶栅14分别设置在轮盘13的一个圆周上。一组动叶栅的平面展开结构如图3(B)所示。
[0032]静叶栅15固定在壳体12上。向心式压气机10也安装有多组静叶栅15，每组静叶栅15分别设置在壳体12的一个圆周上。一组静叶栅15的平面展开结构如图3(A)所示。
[0033]如图2所示，动叶栅14和静叶栅15以旋转轴11轴向中心位置的垂直面对称安装。
[0034]在本实施例中，动叶栅14和静叶栅15分别为三组，沿轮盘13的径向交替排列，最靠近旋转轴11中心的是一组静叶栅15。
[0035]动叶栅14的动叶和静叶栅15的静叶沿叶高方向的截面形状不变，即均为直叶片。
[0036]密封体16分别安装在旋转轴11两端与壳体12相接触的位置，用于防止气流泄
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[0037]图4是图2中A部位的放大视图。
[0038]如图4所示，静叶栅15的顶部通过静叶围带23和围带密封梳齿24嵌入轮盘13，形成迷宫密封。
[0039]图5是图2中B部位的放大视图；
[0040]图6是实施例的向心式压气机的叶片顶部与围带固定的结构示意图；
[0041]图7是实施例的向心式压气机的叶顶围带的结构示意图。
[0042]如图5、6、7所示，动叶栅14 一端均匀地安装在轮盘13的一个圆周上另一端均匀地安装在动叶围带25上的安装槽27内。动叶栅14顶部的围带25和围带密封梳齿26嵌入壳体12的内壁，形成迷宫密封。
[0043]如图1、2所示，图中箭头方向为气流流动方向。该向心式压气机10工作时，工质气体由垂直于旋转轴11延伸方向的进气口进入进气蜗壳21，以螺旋旋转形式到达轮盘13的顶部，分为两股气流，两股气流再分别改为径向流动，并依次通过动叶栅14和静叶栅15。气流到达旋转轴11附近时，在轮盘导向锥28的作用下，气流方向由径向改为轴向，分别向左右两端流动。然后进入双出气蜗壳22，气流分别由轴向流动变为螺旋形流动，并在出气孔之前汇合，最后由出气口流出压气机10。
[0044]电机或其他原动机(图中为示出)带动旋转轴11旋转，旋转轴11带动轮盘13上的动叶栅14旋转，动叶栅使气流运动并使气流压力增大，将机械能转变为工质气流的热會K。
[0045]工质气流在向心压缩的过程中，随半径减少体积流量减少，压比增大。
[0046]实施例的作用与效果
[0047]根据本发明所涉及的向心式压气机，因为设置对称的双出气蜗壳导出气流，能够增大出气量并提高做功能力；动叶栅和静叶栅对称设置，因此该向心压气机的轴向力平衡，无需额外设置复杂的轴向力平衡机构。该向心压气机采用直叶片，流动中具有气动和几何的相容性，沿着流动方向，叶片高度变化缓慢；环形动叶栅通过顶部围带固定成一个整体，离心力很小且与叶片长度无关，可避免旋转过程中产生较大振动，提高系统的稳定性；动叶栅和静叶栅分别嵌入蜗壳和轮盘凹槽中，形成迷宫密封，减少了间隙损失，提高压气机的做功能力和效率。
[0048]当然，本发明所涉及的向心式压气机，并不仅仅限定于以上实施例中所述的结构，以上仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种向心式压气机，其特征在于，包括: 旋转轴，关于该旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称，用于固定轮盘并带动该轮盘旋转； 壳体，含有关于所述旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称的供气流进入所述向心式压气机的进气蜗壳和供所述气流流出的双出气蜗壳； 轮盘，能够绕中心轴旋转，关于所述旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称； 多组动叶栅，每组该动叶栅分别设置在所述轮盘的一个圆周上，所述动叶栅的一端固定在所述轮盘上，另一端通过动叶围带可转动地嵌入所述壳体，在所述轮盘的带动下旋转，并带动气流运动，动叶栅沿旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称安装； 多组静叶栅，每组该静叶栅的一端固定在所述壳体上，另一端通过静叶围带可转动地嵌入所述轮盘，静叶栅沿旋转轴轴向中心位置的垂直面完全对称安装；以及密封体，被设置在所述旋转轴和所述壳体的连接处，用于防止所述气流泄漏， 其中，所述动叶栅和所述静叶栅在所述旋转轴的径向方向交替排列，并且最靠近所述旋转轴的是一组所述静叶栅。2.根据权利要求1所述的向心式压气机，其特征在于: 其中，所述动叶栅的动叶和所述静叶栅的静叶均为直叶片，该直叶片沿叶高方向截面形状不变。3.根据权利要求1所述的向心式压气机，其特征在于: 其中，所述动叶围带和所述壳体之间，以及所述静叶围带和所述轮盘之间形成迷宫密封。
【专利摘要】本发明提供一种向心式压气机，其特征在于，包括：轴向对称的旋转轴，用于固定轮盘并带动轮盘旋转；壳体，含有轴向对称的进气蜗壳和双出气蜗壳；轴向对称的轮盘，能够绕中心轴旋转；轴向对称的多组动叶栅，一端固定在轮盘上，另一端通过动叶围带可转动地嵌入壳体，在轮盘的带动下旋转，并带动气流运动；轴向对称的多组静叶栅，一端固定在壳体上，另一端通过静叶围带可转动地嵌入轮盘；以及密封体，被设置在旋转轴和壳体的连接处，用于防止气流泄漏，其中，动叶栅和静叶栅在旋转轴的径向方向交替排列，并且最靠近旋转轴的是一组静叶栅，动叶栅的动叶和静叶栅的静叶均为直叶片，该直叶片沿叶高方向截面形状不变。
【IPC分类】F04D29/44, F04D17/02, F04D29/66, F04D29/08, F04D29/26
【公开号】CN104895806
【申请号】CN201510194850
【发明人】黄典贵, 李银各, 谭鑫
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月22日