单级离心压气机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压气机技术领域，具体而言，涉及一种小流量紧凑型的单级离心压气机。
【背景技术】
[0002]现有单级离心压气机10 (参见图1)的特点是小流量，单级增压比高，其增压能力与离心叶轮101出口的切线速度成正比。然而，离心叶轮101出口的切线速度越高，离心叶轮101的叶片承受的强度应力也越大。因此受到材料的限制，现有单级离心压气机10的增压比难以超过12.0:1。如果需要更高的增压比，通常采用双级离心压气机20 (参见图2)，通过进口级离心压气机201增压后，再通过回流器203进入出口级离心压气机202，从而实现增压能力的大幅度提升，目前典型的双级离心压气机20例如MTR390和T800型双级离心压气机。
[0003]现有单级离心压气机的技术缺点是增压比受到当前材料的限制，当前单级离心压气机的增压比难以超过12.0: 1，如果需要更高增压比，则需要采用新的轻质高强度材料。双级离心压气机的增压比可以超过12.0:1，但其技术特点是相对于现有单级离心压气机，由于转子系统由一个转子盘变为两个转子盘，其结构复杂程度大幅度增加，整个压气机的转子系统轴向长度成倍增长，带来较为严重的转子动力学问题，可靠性也会显著降低。
【发明内容】
[0004]本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种转子系统轴向长度较短且增压能力较高的单级离心压气机。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0006]根据本发明的一个方面，提供一种单级离心压气机，包括第一离心压气部、第二离心压气部、回流器以及离心叶轮盘体；所述第一离心压气部包括依次连接的离心叶轮左侧叶片、第一径向扩压器及轴向扩压器；所述第二离心压气部包括依次连接的离心叶轮右侧叶片、第二径向扩压器及蜗壳；所述回流器连接于所述第一离心压气部与所述第二离心压气部之间，所述回流器的进口连接于所述轴向扩压器的出口，所述回流器的出口连接于所述离心叶轮右侧叶片的进口 ；所述离心叶轮盘体具有相反的两侧，且其两侧分别设有所述离心叶轮左侧叶片与所述离心叶轮右侧叶片，且所述离心叶轮左侧叶片的径向高度与所述离心叶轮右侧叶片的径向高度不同。
[0007]根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器包括依次连接的回流器转弯段通道、回流器叶片和回流器回转段通道，所述回流器转弯段通道呈弧形且其进口连接于所述轴向扩压器的出口，所述回流器回转段通道呈弧形且其出口连接于所述离心叶轮右侧叶片的进口。
[0008]根据本发明的其中一个实施方式，所述蜗壳的出口由所述回流器转弯段通道穿过并伸出。
[0009]根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器转弯段通道供所述蜗壳的出口穿过的位置，与所述回流器叶片进口之间具有一高度差。
[0010]根据本发明的其中一个实施方式，所述高度差为所述回流器叶片径向高度的2?3倍。
[0011]根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器的进口直径大于其出口直径，即所述回流器转弯段通道的进口直径大于所述回流器回转段通道的出口直径。
[0012]根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器的通道的截面积，由前至后为先增大后减小的结构。
[0013]根据本发明的其中一个实施方式，所述第一径向扩压器、所述轴向扩压器、所述回流器与所述离心叶轮盘体共同界定一个封闭壳体。
[0014]根据本发明的其中一个实施方式，所述第一径向扩压器的径向高度与所述第二径向扩压器的径向高度不同。
[0015]根据本发明的其中一个实施方式，所述第一离心压气部还包括压气转弯段通道；所述压气转弯段通道呈弧形且连接于所述第一径向扩压器与轴向扩压器之间，即所述压气转弯段通道的进口连接于所述第一径向扩压器的出口，所述压气转弯段通道的出口连接于所述轴向扩压器的进口。
[0016]由上述技术方案可知，本发明提出的单级离心压气机的优点和积极效果在于:
[0017]本发明提出的单级离心压气机，通过将离心叶轮盘体的两侧分别设置离心叶轮左侧叶片和离心叶轮右侧叶片，相比于现有单级离心压气机，其增压比能够达到较大的范围，且相比于现有双级离心压气机，结构更为紧凑，转子系统轴向长度更短，可显著改善转子动力学特性，提高压气系统的可靠性。
【附图说明】
[0018]通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中:
[0019]图1是一种现有单级离心压气机的子午流道图；
[0020]图2是一种现有双级尚心压气机的子午流道图；
[0021]图3是根据一示例性实施方式示出的一种单级离心压气机的子午流道图。
[0022]其中，附图标记说明如下:
[0023]10.单级离心压气机；101.离心叶轮；20.双级离心压气机；201.进口级离心压气机；202.出口级离心压气机；203.回流器；1.第一离心压气部；11.离心叶轮左侧叶片；12.第一径向扩压器；13.轴向扩压器；14.压气转弯段通道；2.第二离心压气部；21.离心叶轮右侧叶片；22.第二径向扩压器；23.蜗壳；3.回流器；31.回流器转弯段通道；32.回流器叶片；33.回流器回转段通道；4.离心叶轮盘体；41.旋转轴。
【具体实施方式】
[0024]在对本发明的以下描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统或步骤。应当理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“左侧”、“右侧”、“流进”、“流出”、“轴向”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。
[0025]参阅图3，图3中代表性地示出了能够体现本发明的原理的单级离心压气机的子午流道图。在该示例性实施方式中，本发明提出的单级离心压气机是以航空燃气涡轮发动机为例，即将该单级离心压气机设置在航空燃气涡轮发动机为例进行说明。本领域技术人员容易理解的是，为将该单级离心压气机应用于其他各种设备或系统中，而对下述的【具体实施方式】做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明的原理的范围内。
[0026]如图3所示，在本实施方式中，本发明提出的单级离心压气机主要包括第一离心压气部1、第二离心压气部2、回流器3以及离心叶轮盘体4。并且，第一离心压气部1、回流器3以及第二离心压气部2依次连接。需要说明的是，在以下的描述中，是以本领域惯用的方式描述各部分结构的位置关系。举例来说，本领域通常将图3所示的第一离心压气部1相对于第二离心压气部2的位置，描述为第二离心压气部2位于第一离心压气部1的前级或前侧，则在以下的描述中，“前”或“后”的方向性词语即指以离心叶轮(离心叶轮盘体4)的旋转轴41为方向，靠近第一离心压气部1或该单级离心压气机的进口一侧即为“后”，靠近第二离心压气部2或该单级离心压气机的出口一侧即为“前”。又如，在以下描述中，“轴向”即为离心叶轮盘体4的旋转轴41方向，“径向”即为垂直于轴向的离心叶轮盘体4的直径方向。
[0027]如图3所示，在本实施方式中，本发明提出的单级离心压气机的离心叶轮盘体4具有相反的两侧，且这两侧分别设有离心叶轮左侧叶片11与离心叶轮右侧叶片21，以分别作为第一离心压气部1与第二离心压气部2的离心叶片。上述离心叶轮盘体4的两侧叶片设计，即所对应的单级离心压气机的第一离心压气部1与第二离心压气部2的设计，能够使压气机获得超高的单级离心增压比，其增压能力相比于现有单级离心压气机大幅提升，且无需采用轻质的高强度材料。另外，在本实施方式中，离心叶轮左侧叶片11的径向高度大于离心叶轮右侧叶片21的径向高度。以有效减少离心叶轮右侧叶片21的高压气体向离心叶轮左侧叶片11的低压气体区域的泄露。但在其他实施方式中，离心叶轮左侧叶片11与离心叶轮右侧叶片21的径向高度亦可为其他关系，例如小于或等于，其中优选离心叶轮左侧叶片11的径向高度与离心叶轮右侧叶片21的径向高度具有一高度差，以进一步避免两侧叶片高度相同时可能出现的低压气体区域的泄露，然而，上述结构设计可根据实际需求灵活选用或删除，并不以此为限。
[0028]如图3所示，在本实施方式中，第一离心压气部1包括依次连接的离心叶轮左侧叶片11、第一径向扩压器12及轴向扩压器13。S卩，离心叶轮左侧叶片11的出口连接于第一径向扩压器12的进口，且第一径向扩压器12的出口连接于轴向扩压器13的进口。
[0029]如图3所示，在本实施方式中，第二离心压气部2包括依次连接的离心叶轮右侧叶片21、第二径向扩压器22及蜗壳23。S卩，离心叶轮右侧叶片21的出口连接于第二径向扩压器22的进口，且第二径向扩压器22的出口连接于蜗壳23的进口。另外，对应于离心叶轮左侧叶片11的径向高度与离心叶轮右侧叶片21的径向高度具有一高度差的结构，第一径向扩压器12的径向高度与第二径向扩压器22的径向高度亦具有一高度差，即在本实施方式中为第一径向扩压器12的径向高度大于第二径向扩压器22的径向高度，以有效减少离心叶轮右侧叶片