透平压缩机的定子结构的制作方法

本发明涉及透平压缩机，特别是涉及一种透平压缩机的定子结构。

背景技术：

透平式压缩机（鼓风机及压缩机）在国民经济各部门中占据重要的地位，特别是在冶金、石油化工、天然气输送、制冷以及动力等工业部门获得广泛应用。离心机的定子通常包括吸气室、扩压器、弯道、回流器及蜗壳等。它们的作用主要是从前一元件引到后一元件中去，并使之具有一定的速度、压力和方向。定子对整个压缩机的工作效率具有相当大的影响，在透平压缩机上，扩压器和与该扩压器连接的蜗壳，在扩压器的叶轮出口侧使气流减速，并将其动能转化为静压，扩压器一般系由一对平行的侧壁形成的。现有透平压缩机中气体的流动状态较差，对部分负荷效率的提高是有限的。由于客户所需要的负荷降低，流量明显减小时，气流在流道中的流量会发生严重的恶化，进而出现旋转脱离的现象。当气流在流动过程中形成突变型失速时，离心压缩机内部的流动状态会发生严重的恶化并导致气体回流。这种周期性的气体回流会造成离心压缩机系统发生周向低频大幅振荡现象，即“喘振”。

现有技术中，提出了授权公告为cn1021591c，授权公开日为1993年07月14日的中国发明专利文件，来解决上述存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：将来自叶轮的气体导入蜗壳的透平压缩机扩压器，该扩压器是在相互对置的一对侧壁之间形成。扩压器在气体出口处设有出口收敛段。这个出口收敛段以气体的动压大致恢复到静压的部位作为起点，越往下游方向越逐渐缩小通道宽度。由于设有出口收敛段，而能降低压力损失、抑制气体分离以及防止来自蜗壳的倒流，进而使提高喘振极限和部分负荷效率的目的得以实现。

上述技术方案在实际使用过程中，会出现以下问题：

（1）由于气体在压缩过程中温度会急剧上升，压缩机能耗将会急剧增大，

该中间流道气体的冷却效率不高，容易发生喘振。

（2）蜗壳、定子吸气室、扩压器、第一侧壁和第二侧壁等都是单独的部件，增加了零部件数量，增加了装配的难度，增大了累积公差，降低了整体精度，降低了气动效率。

（3）产品在实际装配过程中定子轮盖与叶轮之间的间隙难以精准控制，叶轮又存在轴向窜动，叶轮与定子容易发生擦碰。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出了透平压缩机的定子结构，以解决现有技术中对中间流道气体的冷却效率不高和压缩机能耗大的问题，能减小发生喘振的概率。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

透平压缩机的定子结构，其特征在于：包括一体成型的蜗壳、定子吸气室、扩压器、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁在形成扩压器的区域相互平行，所述扩压器用于将定子吸气室中的气体导入蜗壳内；所述蜗壳向第一侧壁的一侧凸起，形成气腔；所述第一侧壁内部设有冷却管，所述冷却管为空心管，分为依次相连的五段，所述冷却管空心部分用于流通高压液体冷媒，所述高压液体冷媒从第一段冷却管进入从第五冷却管流出；所述第一段冷却管与第五冷却管的端部分别连接有同一冷凝器，冷却管整体呈闭合环形结构；所述第二段冷却管伸出第一侧壁与定子吸气室的侧壁相连，顺着气体流向，该区域的扩压器直径变小，直至到第三段冷却管区域，扩压器直径不再变化；第三段冷却管位于第一侧壁外，与第一侧壁平行且相连接；第四段冷却管伸出第一侧壁，并伸入蜗壳内部，向气体流向倾斜，使扩压器出口直径逐渐变小；所述冷却管与第一侧壁、定子吸气室的侧壁相接的区域设有密封装置。

所述第三段冷却管上设有若干喷雾孔，将高压液体冷媒变成喷雾状。

所述孔的大小为小于或等于4mm。

所述孔的喷射角度与气体流向之间的夹角为30-60度。

所述密封装置为密封橡胶圈或密封胶。

还包括控制器、第一温度检测器和第二温度检测器，所述第一温度检测器和第二温度检测器分别与控制器相连；所述控制器与第一侧壁外表面相连，所述第一温度检测器和第二温度检测器分别位于第二段冷却管和第四段冷却管上。

所述第一冷却管上设有流量调节阀，所述流量调节阀与控制器相连。

所述定子吸气室的进口处装有螺杆，螺杆端部装有叶轮。

所述扩压器设有扩压器叶片。

所述定子吸气室与叶轮相接近的区域的侧壁上设有0.5mm厚度的聚四氟乙烯涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、蜗壳、定子吸气室、扩压器、第一侧壁和第二侧壁为一体成型，便于控制整体尺寸，减小累计公差，降低装配难度，提高整体的精度，提高气动效率。

第一侧壁内部设有冷却管，通过在冷却管内部流通冷媒，对流经第一侧壁的气体进行冷却，降低压缩机的能耗。冷却管为闭合环形结构，能增大冷却流程，且第三段冷却管位于第一侧壁外，与第一侧壁平行且相连接，能增大通过换热进行冷却的面积，使得冷却更加充分。

顺着气体流向，第二段冷却管区域的扩压器直径变小，第三段冷却管区域扩压器直径不再变化，四段冷却管区域的扩压器直径逐渐变小，能有效避免扩压器产生逆流，减少涡流所造成的损失，使得不容易发生喘振；且第四段冷却管伸出第一侧壁，并伸入蜗壳内部，便于对蜗壳内的气体进一步降温。

冷却管与第一侧壁、定子吸气室的侧壁相接的区域设有密封装置，使得气体不会乱窜，导致压力下降，出现逆流，降低发生喘振的几率。

利用高压液态冷媒进行制冷，热交换效果好且化学性稳定、对润滑油无破坏性、具有较高的蒸发潜热、对环境无害、对金属及非金属无腐蚀作用。

2、通过喷雾孔，将喷雾状的液态冷媒与扩压器中的气体进行充分接触，使得液态冷媒更加容易蒸发，带走大量热量，降低气体温度，使冷却效果好；同时通过喷射雾状的液态冷媒，可以使扩压器中的气体量增加，以提升扩压器中气体的速度，减少气体漩涡与气体分离，从而克服喘振。

3、所述孔的大小为小于或等于4mm，便于形成喷雾。

4、孔的喷射角度与气体流向之间的夹角为30-60度，该喷射角度与气体的流向大致相同，使容易混合且不会影响原有气体的速度，导致气体漩涡与气体分离。

5、密封装置为密封橡胶圈或密封胶，使用方便，且密封效果好。

6、通过在第二段冷却管和第四段冷却管上设置温度检测器，控制器判断温度冷却效果是否良好，便于实现自动化监控。

7、第一冷却管上设有流量调节阀，流量调节阀与控制器相连，便于控制器通过控制流量调节阀控制高压液体冷媒的流量，便于更好的控制冷却效果。

8、扩压器设有扩压器叶片，使得气体流动状况较好，流动损失小，效率高。

9、0.5mm厚度的聚四氟乙烯涂层耐冲刷，附着力强，性较软，叶轮和定子吸气室侧壁在发生擦碰的情况下依然保证叶轮的安全。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明的详细示意图；

图中标记：

1、蜗壳，2、定子吸气室，3、扩压器，4、第一侧壁，5、第二侧壁，6、气腔，7、第一段冷却管，8、第五冷却管，9、冷凝器，10、第二段冷却管，11、第三段冷却管，12、第四段冷却管，13、密封装置，14、控制器，15、第一温度检测器，16、第二温度检测器，17、流量调节阀，18、螺杆，19、叶轮，20、聚四氟乙烯涂层。

具体实施方式

实施例1

作为本发明基本实施方式，本发明包括透平压缩机的定子结构，具体包括一体成型的蜗壳1、定子吸气室2、扩压器3、第一侧壁4和第二侧壁5，所述第一侧壁4和第二侧壁5在形成扩压器3的区域相互平行，所述扩压器3用于将定子吸气室2中的气体导入蜗壳1内；所述蜗壳1向第一侧壁4的一侧凸起，形成气腔6，用于汇集所述扩压器3增压的气体；所述第一侧壁4内部设有冷却管，所述冷却管为空心管，分为依次相连的五段，所述冷却管空心部分用于流通高压液体冷媒，所述高压液体冷媒从第一段冷却管7进入从第五冷却管8流出；所述第一段冷却管7与第五冷却管8的端部分别连接有同一冷凝器9，冷却管整体呈闭合环形结构；所述第二段冷却管10伸出第一侧壁4与定子吸气室2的侧壁相连，顺着气体流向，该区域的扩压器3直径变小，直至到第三段冷却管11区域，扩压器3直径不再变化；第三段冷却管11位于第一侧壁4外，与第一侧壁4平行且相连接；第四段冷却管12伸出第一侧壁4，并伸入蜗壳1内部，向气体流向倾斜，使扩压器3出口直径逐渐变小；所述冷却管与第一侧壁4、定子吸气室2的侧壁相接的区域设有密封装置13。

蜗壳1、定子吸气室2、扩压器3、第一侧壁4和第二侧壁5为一体成型，便于控制整体尺寸，减小累计公差，降低装配难度，提高整体的精度，提高气动效率。

第一侧壁4内部设有冷却管，通过在冷却管内部流通冷媒，对流经第一侧壁4的气体进行冷却，降低压缩机的能耗。冷却管为闭合环形结构，能增大冷却流程，且第三段冷却管11位于第一侧壁4外，与第一侧壁4平行且相连接，能增大通过换热进行冷却的面积，使得冷却更加充分。顺着气体流向，第二段冷却管10区域的扩压器3直径变小，第三段冷却管11区域扩压器3直径不再变化，四段冷却管区域的扩压器3直径逐渐变小，能有效避免扩压器3产生逆流，减少涡流所造成的损失，使得不容易发生喘振；且第四段冷却管12伸出第一侧壁4，并伸入蜗壳1内部，便于对蜗壳1内的气体进一步降温。

实施例2

作为本发明一较佳实施方式，本发明包括透平压缩机的定子结构，包括一体成型的蜗壳1、定子吸气室2、扩压器3、第一侧壁4和第二侧壁5，所述第一侧壁4和第二侧壁5在形成扩压器3的区域相互平行，所述扩压器3用于将定子吸气室2中的气体导入蜗壳1内；所述蜗壳1向第一侧壁4的一侧凸起，形成气腔6；所述第一侧壁4内部设有冷却管，所述冷却管为空心管，分为依次相连的五段，所述冷却管空心部分用于流通高压液体冷媒，所述高压液体冷媒从第一段冷却管7进入从第五冷却管8流出；所述第一段冷却管7与第五冷却管8的端部分别连接有同一冷凝器9，冷却管整体呈闭合环形结构；所述第二段冷却管10伸出第一侧壁4与定子吸气室2的侧壁相连，顺着气体流向，该区域的扩压器3直径变小，直至到第三段冷却管11区域，扩压器3直径不再变化；第三段冷却管11位于第一侧壁4外，与第一侧壁4平行且相连接；第四段冷却管12伸出第一侧壁4，并伸入蜗壳1内部，向气体流向倾斜，使扩压器3出口直径逐渐变小；所述冷却管与第一侧壁4、定子吸气室2的侧壁相接的区域设有密封装置13。

所述第三段冷却管11上设有若干喷雾孔，所述孔的大小为4mm，孔的喷射角度与气体流向之间的夹角为30度，将高压液体冷媒变成喷雾状。喷雾状的液态冷媒与扩压器3中的气体充分混合，使得液态冷媒更加容易蒸发，带走大量热量，降低气体温度且不会影响原有气体的速度，减少气体漩涡与气体分离，从而克服喘振。

实施例3

作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括透平压缩机的定子结构，包括一体成型的蜗壳1、定子吸气室2、扩压器3、第一侧壁4和第二侧壁5，所述第一侧壁4和第二侧壁5在形成扩压器3的区域相互平行，所述扩压器3用于将定子吸气室2中的气体导入蜗壳1内；所述蜗壳1向第一侧壁4的一侧凸起，形成气腔6；所述第一侧壁4内部设有冷却管，所述冷却管为空心管，分为依次相连的五段，所述冷却管空心部分用于流通高压液体冷媒，所述高压液体冷媒从第一段冷却管7进入从第五冷却管8流出；所述第一段冷却管7与第五冷却管8的端部分别连接有同一冷凝器9，冷却管整体呈闭合环形结构；所述第二段冷却管10伸出第一侧壁4与定子吸气室2的侧壁相连，顺着气体流向，该区域的扩压器3直径变小，直至到第三段冷却管11区域，扩压器3直径不再变化；第三段冷却管11位于第一侧壁4外，与第一侧壁4平行且相连接；第四段冷却管12伸出第一侧壁4，并伸入蜗壳1内部，向气体流向倾斜，使扩压器3出口直径逐渐变小；所述冷却管与第一侧壁4、定子吸气室2的侧壁相接的区域设有密封装置13，所述密封装置13为密封橡胶圈或密封胶，避免扩压器3中的气体从孔隙中溢出，避免气体压强减小，出现逆流。

所述第三段冷却管11上设有若干喷雾孔，将高压液体冷媒变成喷雾状。

实施例4

作为本发明又一较佳实施方式，本发明包括透平压缩机的定子结构，包括一体成型的蜗壳1、定子吸气室2、扩压器3、第一侧壁4和第二侧壁5，所述第一侧壁4和第二侧壁5在形成扩压器3的区域相互平行，所述扩压器3用于将定子吸气室2中的气体导入蜗壳1内；所述蜗壳1向第一侧壁4的一侧凸起，形成气腔6；所述第一侧壁4内部设有冷却管，所述冷却管为空心管，分为依次相连的五段，所述冷却管空心部分用于流通高压液体冷媒，所述高压液体冷媒从第一段冷却管7进入从第五冷却管8流出；所述第一段冷却管7与第五冷却管8的端部分别连接有同一冷凝器9，冷却管整体呈闭合环形结构；所述第二段冷却管10伸出第一侧壁4与定子吸气室2的侧壁相连，顺着气体流向，该区域的扩压器3直径变小，直至到第三段冷却管11区域，扩压器3直径不再变化；第三段冷却管11位于第一侧壁4外，与第一侧壁4平行且相连接；第四段冷却管12伸出第一侧壁4，并伸入蜗壳1内部，向气体流向倾斜，使扩压器3出口直径逐渐变小；所述冷却管与第一侧壁4、定子吸气室2的侧壁相接的区域设有密封装置13，密封装置13为密封橡胶圈或密封胶，避免扩压器3中的气体从孔隙中溢出，避免气体压强减小，出现逆流。

所述第三段冷却管11上设有若干喷雾孔，将高压液体冷媒变成喷雾状。

所述还包括控制器14、第一温度检测器15和第二温度检测器16，所述第一温度检测器15和第二温度检测器16分别与控制器14相连；所述控制器14与第一侧壁4外表面相连，所述第一温度检测器15和第二温度检测器16分别位于第二段冷却管10和第四段冷却管12上。所述第一冷却管上还设有流量调节阀17，所述流量调节阀17与控制器14相连。

第一温度检测器15和第二温度检测器16分别检测经过扩压器3进口和扩压器3出口的气体的温度，并将数据传递给控制器14，控制器14分析对比数据，判断温度冷却是否满足要求，若冷却效果已经达到，不做处理，继续监控，若经过冷却的气体温度仍然过高，控制流量调节阀17，增大冷媒的流量，加大冷却效果，控制器14通过分析，再次判断冷却效果是否已经达到；若已经将冷媒的流量调整到最大，仍然无法达到冷却效果，控制器14可以发出警告。

实施例5

作为本发明最佳实施方式，参照说明书附图1，本发明包括透平压缩机的定子结构，包括一体成型的蜗壳1、定子吸气室2、扩压器3、第一侧壁4和第二侧壁5，所述第一侧壁4和第二侧壁5在形成扩压器3的区域相互平行，所述扩压器3用于将定子吸气室2中的气体导入蜗壳1内；所述蜗壳1向第一侧壁4的一侧凸起，形成气腔6；所述第一侧壁4内部设有冷却管，所述冷却管为空心管，分为依次相连的五段，所述冷却管空心部分用于流通高压液体冷媒，所述高压液体冷媒从第一段冷却管7进入从第五冷却管8流出；所述第一段冷却管7与第五冷却管8的端部分别连接有同一冷凝器9，冷却管整体呈闭合环形结构；所述第二段冷却管10伸出第一侧壁4与定子吸气室2的侧壁相连，顺着气体流向，该区域的扩压器3直径变小，直至到第三段冷却管11区域，扩压器3直径不再变化；第三段冷却管11位于第一侧壁4外，与第一侧壁4平行且相连接；第四段冷却管12伸出第一侧壁4，并伸入蜗壳1内部，向气体流向倾斜，使扩压器3出口直径逐渐变小；所述冷却管与第一侧壁4、定子吸气室2的侧壁相接的区域设有密封装置13，所述密封装置13为密封橡胶圈或密封胶。

所述第三段冷却管11上设有若干喷雾孔，所述孔的大小为3mm，孔的喷射角度与气体流向之间的夹角为60度，将高压液体冷媒变成喷雾状。

还包括控制器14、第一温度检测器15和第二温度检测器16，所述第一温度检测器15和第二温度检测器16分别与控制器14相连；所述控制器14与第一侧壁4外表面相连，所述第一温度检测器15和第二温度检测器16分别位于第二段冷却管10和第四段冷却管12上。

所述第一冷却管上设有流量调节阀17，所述流量调节阀17与控制器14相连。

所述定子吸气室2的进口处装有螺杆18，螺杆18端部装有叶轮19，叶轮19高速旋转，容易与定子吸气室2侧壁在发生擦碰，为了保证叶轮19的安全，定子吸气室2与叶轮19相接近的区域的侧壁上设有0.5mm厚度的聚四氟乙烯涂层20。

叶片对气体做功使气体获得动能，经过扩压器3流动后转变为压力能，在此过程中，气体升温，通过液态冷媒喷雾对气体进行降温，第一温度检测器15和第二温度检测器16分别检测经过扩压器3进口和扩压器3出口的气体的温度，并将数据传递给控制器14，控制器14分析对比数据，判断温度冷却是否满足要求，若冷却效果已经达到，不做处理，继续监控，若经过冷却的气体温度仍然过高，控制流量调节阀17，增大冷媒的流量，加大冷却效果，控制器14通过分析，再次判断冷却效果是否已经达到；若已经将冷媒的流量调整到最大，仍然无法达到冷却效果，控制器14可以发出警告。

为了使得气体流动状况较好，流动损失小，效率高，在所述扩压器3设有扩压器叶片。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。