一种具有弧形缝的压缩机机匣及其回流引导方法与流程

本发明属于轴流式压缩机领域，具体涉及一种具有弧形缝的压缩机机匣及其回流引导方法。

背景技术：

当代能源工业、化工工业及航空工业领域内，轴流压缩机作为一种流体输送机械得到了广泛应用。然而随着压缩机压缩比的提高，压缩机的工作范围受到了较大影响，其效率也明显下降。国内外学者经过长期研究发现，压缩机内部的旋转失速现象是导致上述问题的主要原因。由于旋转失速现象的存在，压缩机的工作范围缩小，效率下降，压缩机内零部件也受到了一定程度的损坏。机匣处理是一种改善压缩机的气动稳定性的有效方式。机匣处理结构形式主要包括周向槽式和轴向缝式处理。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有弧形缝的压缩机机匣及其回流引导方法，使得轴流压缩机在保持原有的压比特性和工作效率基本不变的前提下，稳定工作范围得到提升。

本发明一种具有弧形缝的压缩机机匣包括机匣体；所述的机匣体呈圆管状；机匣体的壁厚为a，a的值取5～10mm中的一个值，内径为s，s的值取100～500mm中的一个值。机匣体的端面上开设有沿机匣体周向均布的n个弧形缝，n的值为s取值除以k后四舍五入取整所得值，8≤k≤10。所述的弧形缝连通机匣体的两端端面，且弧形缝的顶部与机匣体的内壁连通。弧形缝在机匣体端面上的投影由第一圆弧、第二圆弧和连接半圆弧组成。第一圆弧与第二圆弧通过连接半圆弧连接；第二圆弧的半径为a的十分之四。第一圆弧与第二圆弧同心且均为四分之一圆弧。第一圆弧半径比第二圆弧半径大b，b的值取a的五分之一。

相邻两个弧形缝之间均设有直槽组，直槽组开设在机匣体内壁上。所述的直槽组由第一直槽、两个第二直槽、两个第三直槽和两个第四直槽组成。所述的第一直槽开设在相邻两个弧形缝的正中位置。两个第二直槽、两个第三直槽和两个第四直槽分别对称开设在第一直槽的两侧。第一直槽、第二直槽、第三直槽和第四直槽由内至外依次排布。第一直槽、第二直槽、第三直槽和第四直槽的槽宽均为3L。L的值取s的三千六百分之一。

所述的第一直槽的槽深为3mm，第二直槽的槽深H1＝3-c，第三直槽的槽深H2＝3-2c，第四直槽的槽深H3＝3-3c，c的值取0.3～0.7mm中的一个值。

所述的第一直槽与第二直槽的间距为L，第二直槽与对应侧第三直槽的间距为2L，第三直槽与对应侧第四直槽的间距为3L。

该具有弧形缝的压缩机机匣的回流引导方法具体如下：

将机匣体装入压缩机，使得机匣体的入风端靠近压缩机的入风口，在机匣体的入风端端面上，弧形缝的顶部位于该弧形缝底部的顺时针方向上。压缩机启动，气流从机匣体的入风端流向出风端，形成主流。直槽组内部在主流的作用下产生漩涡。部分主流在叶顶间隙处产生从机匣体的出风端流向入风端的回流。回流气体从机匣体的出风端端面上流入弧形缝。由于回流气体具有周向速度，因此回流气体能够在沿弧形缝向机匣体的入风端流动的同时向机匣体内侧流动。最终，脱离弧形缝的回流与主流汇合。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明能够削弱叶顶间隙的气体流动强度，抑制旋转失速团。

2、本发明利用了回流具有周向速度这一特点，在机匣中设置弧形缝，进而降低主流与回流的掺混损失，提高压缩机的效率。

3、本发明在工作过程中，直槽组内会形成极小的漩涡，这些旋涡能够使得主流与机匣内壁的接触减小，起到减小阻力作用。

4、本发明的直槽组中不同直槽由两侧往中间逐渐变密并逐渐变深，能够更好地适应来流，起到导流作用。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为图1中A部分的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和2所示，一种具有弧形缝的压缩机机匣，包括机匣体1，机匣体1呈圆管状。机匣体1的壁厚a＝7mm，内径s＝480mm。

机匣体1的端面上开设有沿机匣体1周向均布的n个弧形缝12，n的值为s取值除以八后四舍五入取整所得值。弧形缝12连通机匣体1的两端端面，且弧形缝12的顶部与机匣体1的内壁连通。弧形缝12在机匣体1端面上的投影由第一圆弧122、第二圆弧123和连接半圆弧121组成。第一圆弧与第二圆弧通过连接半圆弧连接；第二圆弧的半径为a的十分之四。第一圆弧与第二圆弧同心且均为四分之一圆弧。第一圆弧半径比第二圆弧半径大b，b的值取a的五分之一。

相邻两个弧形缝12之间均设有直槽组13，直槽组13开设在机匣体1内壁上。直槽组13由第一直槽、两个第二直槽、两个第三直槽和两个第四直槽组成。第一直槽开设在相邻两个弧形缝12的正中位置。两个第二直槽、两个第三直槽和两个第四直槽均对称开设在第一直槽的两侧。第一直槽、第二直槽、第三直槽和第四直槽由内至外依次排布。第一直槽、第二直槽、第三直槽和第四直槽的槽宽均为3L。L的值取s的三千六百分之一。第一直槽的槽深为3mm，第二直槽的槽深为2.5mm，第三直槽的槽深为2mm，第四直槽的槽深为1.5mm。第一直槽与第二直槽的间距为L，第二直槽与对应侧第三直槽的间距为2L，第三直槽与对应侧第四直槽的间距为3L。

该具有弧形缝的压缩机机匣的回流引导方法具体如下：

将机匣体1装入压缩机，使得机匣体1的入风端靠近压缩机叶轮的入风口，在机匣体1的入风端端面上，弧形缝12的顶部位于该弧形缝12底部的顺时针方向上。压缩机启动，气流从机匣体1的入风端流向出风端，形成主流。由于主流在靠近机匣体1内壁处流动较不稳定，易发生分离，故直槽组内部会产生漩涡。漩涡起到阻隔主流与机匣体1内壁的作用，减小了主流与机匣体1内壁的摩擦损失。由于叶轮上各叶片的几何结构存在差异且主流具有不均匀性，叶轮内部气流会发生旋转失速，部分主流在叶顶间隙处产生从机匣体1的出风端流向入风端的回流。回流气体从机匣体1的出风端端面上流入弧形缝12，由于回流气体具有周向速度，因此回流气体能够在沿弧形缝向机匣体的入风端流动的同时向机匣体内侧流动。最终，脱离弧形缝12的回流与主流汇合，此时的汇合过程温和，掺混损失较小。