一种同轴可调式叶片扩压器

1.本发明属于扩压器技术领域，具体涉及一种同轴可调式叶片扩压器。


背景技术：

2.离心压缩机在石油化工等领域应用广泛，为了实现压缩机整机高效、稳定地运行，需要压缩机各组件间有很好的匹配。叶片扩压器由于存在叶片的整流作用，使得压缩机整机性能相比于安装无叶扩压器的要高，但同时也让整机的工况范围变窄。
3.叶片扩压器的叶片进口安装角在很大程度上影响了压缩机的性能和稳定运行工况范围。传统叶片扩压器在生产完成后便无法更改，其在设计工况下表现较好，而在变工况下性能较差。可调式叶片扩压器可以对扩压器叶片进行绕轴旋转，可以实现扩压器叶片的进口安装角调节，这在一定程度上解决了变工况条件下叶片扩压器性能较差的特点。
4.叶片扩压器的叶片进口半径作为叶片扩压器的一个重要参数，其在设计时通常由经验给出一个设计范围。传统的可调式叶片扩压器基本上只对扩压器的进口安装角进行调节，有一定的局限性。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种同轴可调式叶片扩压器，用于解决传统扩压器在设计制造完成后叶片进口位置难以更改的技术问题，增加扩压器的可调节范围。
6.本发明采用以下技术方案：
7.一种同轴可调式叶片扩压器，包括叶片，叶片包括多个，周向间隔设置在扩压器底盘上，每个叶片分别连接有对应的控制组件，控制组件包括相互连接的主控制转轴和副齿轮转轴，副齿轮转轴与叶片连接，通过主控制转轴控制叶片安装盘转动，配合副齿轮转轴实现叶片的位置变化。
8.具体的，副齿轮转轴上设置有副齿轮，主控制转轴上设置有主齿轮，主齿轮与副齿轮啮合连接。
9.进一步的，叶片进口半径的最大调节范围为主齿轮与副齿轮的直径之和。
10.具体的，主控制转轴的一端连接有用于调节叶片进口安装角的副控制转轴。
11.进一步的，叶片的进口安装角调节范围为-30
°
～30
°
。
12.具体的，扩压器底盘上对应每个叶片分别设置有叶片安装盘，每个叶片设置在对应的叶片安装盘上。
13.进一步的，叶片安装盘的上平面与扩压器底盘的上表面保持水平。
14.进一步的，叶片安装盘的封盖位于靠近叶片的一侧。
15.进一步的，叶片安装盘的内部为空腔结构，控制组件设置在空腔结构内。
16.具体的，同轴可调式叶片扩压器的入口半径与叶轮出口半径之比为(1.08～1.5)：1。
17.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
18.本发明一种同轴可调式叶片扩压器，通过主控制转轴控制叶片安装盘的转动以实现叶片进口半径的变化；同时通过副控制转轴控制主齿轮、副齿轮联动，实现叶片的绕轴转动，从而实现对叶片进口安装角的调整。两种调节方式相互配合，共同实现叶片进口安装角以及叶片进口半径的调节。
19.进一步的，副控制转轴与副齿轮转轴通过齿轮啮合的方式，可以实现主控制转轴和副控制转轴同轴的设定，方便制造安装病更容易进行调节。
20.进一步的，叶片进口半径的最大调节范围为两齿轮直径之和，可根据实际需求分别设定主、副齿轮的直径，并可早调节范围内进行连续调节。
21.进一步的，主控制转轴与叶片安装盘底部相固定，可通过控制主控制转轴实现叶片安装盘整体的旋转，叶片在叶片安装盘上偏心安装，便可实现叶片进口位置的调节。
22.进一步的，进口安装角的调节范围设置为-30
°
～30
°
，满足扩压器调节的需求，同时可以避免调节角度过大引起的气动问题，影响压气机的安全。
23.进一步的，采用叶片安装盘的方式可实现两种控制调节，且方便加工及安装和后期调节。
24.进一步的，叶片安装盘与扩压器上表面保持水平可减少对气流的干扰，减少调节装置对扩压器自身功能的影响。
25.进一步的，密封盖位于靠近叶片一侧对后续安装提供一些便利。
26.进一步的，将叶片安装盘设置为空腔，可在内部进行齿轮等结构的布置安装，并便于加工安装。
27.进一步的，设置叶片扩压器的入口半径与叶轮出口半径比值的范围，控制叶片进口半径在一定范围之中，避免叶片进口位置距离叶轮出口过远而引起气流损失过大的结果。
28.综上所述，本发明在满足叶片进口安装角以及进口半径共同调节的同时，在制造加工以及后续调节上进行综合考量。形成调节范围大，调节简单以及加工制造较易的可调式叶片扩压器。
29.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
30.图1为本发明的结构示意图；
31.图2为本发明的叶片安装盘以及内部结构示意图；
32.图3为本发明的核心原理示意图；
33.图4为本发明叶片调节后预计效果图。
34.其中：1.扩压器底盘；2.叶片安装盘；3.叶片；4.控制组件；401.主齿轮；402.副齿轮；403.主控制转轴；404.副控制转轴；405.副齿轮转轴。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发
明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
39.还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
40.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
41.在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
42.本发明提供了一种同轴可调式叶片扩压器，包括叶片以及控制系统，控制系统中的齿轮是关键点，通过主齿轮和副齿轮大小决定叶片位置调节的范围，最大范围为两个齿轮的直径之和。
43.请参阅图1，图2和图3，本发明一种同轴可调式叶片扩压器，包括扩压器底盘1、叶片安装盘2和叶片3；叶片安装盘2周向间隔设置在扩压器底盘1上，叶片安装盘2内设置有空腔，空腔用于安装控制组件4，控制组件4采用双轴控制，包括主齿轮401、副齿轮402、主控制转轴403、副控制转轴404以及副齿轮转轴405，叶片3固定在副齿轮转轴405上，而不是固定在叶片安装盘2的中心转轴上，副齿轮转轴405为叶片旋转轴，属于从动转轴，通过副控制转轴404实现转动，副齿轮转轴405通过设置在其上的副齿轮402与主控制转轴403一端设置的主齿轮401啮合连接，主控制转轴403的另一端连接副控制转轴404，通过副控制转轴404联动主齿轮401实现副齿轮402以及副齿轮转轴405的转动，最终实现叶片进口安装角的调节。
44.主控制转轴403与叶片安装盘2固定在一起，同时副齿轮转轴405安装在叶片安装盘2上，由副齿轮402控制其转动。
45.主控制转轴403转动时，副齿轮转轴405、副齿轮402以及叶片3共同绕主控制轴403转动，实际表现在叶片3上，是叶片3的平移及旋转，其中通过平移改变了叶片3的位置，而旋转在实际中不需要，通过控制副控制转轴404将叶片3回调主控制转轴转动的角度，或根据实际需求继续对叶片安装角进行调节。
46.请参阅图2，叶片安装盘2的内部为空腔结构，叶片安装盘2的封盖位于靠近叶片3的一侧，图2中为去掉封盖后的结构，以便更好观察内部结构，实际安装过程中，先安装封盖，并用一字沉头螺钉进行固定，最后再进行叶片3的固定安装。
47.根据实际需要进行选取叶片安装盘2的数目，并将叶片安装盘2均匀圆周分布，叶片安装盘2的上平面与扩压器底盘1相平齐，叶片3底部与扩压器底盘2存在微小间隙，以方便叶片的调节，又不会对扩压器自身性能造成太大影响。同理，叶片安装盘2四周应与扩压器底盘1存在一定余量，方便安装以及后续的旋转调节。
48.可调式叶片扩压器的主齿轮401与副齿轮402啮合，通过增加齿数以增加调节精度。
49.请参阅图4，叶片3的进口安装角调节范围为-30
°
～30
°
，满足实际中叶片扩压器的需求，又可避免出现气动问题。
50.设计扩压器时，叶片扩压器的进口位置是一个极为重要的考虑参数，一般限定在比较小的范围内，一般要求扩压器的入口半径r3与叶轮出口半径r2之间的比值在相应的范围内，典型值为(1.08～1.15)：1，本发明中提供了一个更大的调节范围(1.08～1.5)：1，能够在实际中进行调节。
51.在调节主控制转轴403的同时，叶片3绕轴旋转，自身的安装角发生变化，需要调节副控制转轴404进行反向调节，使其主控制转轴旋转的角度，调节过程中存在叶片3与其他静子部件碰撞的风险，需要主控制转轴403和副控制转轴404配合使用。
52.本发明一种同轴可调式叶片扩压器，利用两个控制转轴分别带动叶片安装盘及齿轮系统的绕轴转动，叶片在叶片安装盘上偏心安装，能够实现两种功能调节：
53.①
叶片安装盘转动时带动副齿轮转轴绕主控制转轴转动，叶片在叶片安装盘上同步转动，实现叶片位置的调整，调整过程中叶片进口位置以及叶片进口安装角都发生变化，本控制主要用于调节叶片进口安装角，因此需要依靠副控制转轴去操控叶片做副齿轮的转动，可以消除调节叶片进口位置时对叶片进口安装角的影响；
54.②
副控制转轴可以操控齿轮系统，与主齿轮为一体，主齿轮可带动副齿轮同步转动，副齿轮转轴与副齿轮为一体结构，并安装在叶片安装盘上，叶片也固定在副齿轮转轴上。因此，通过控制副控制转轴可以实现叶片做绕副齿轮转轴的转动，从而对叶片进口安装角进行调节。
55.上述两种调节方式相互协同，共同实现叶片进口安装角以及叶片进口位置的调节。
56.综上所述，本发明一种同轴可调式叶片扩压器，采用两个可以转动的控制轴，较传统可调式叶片扩压器更多一种调节手段，借助齿轮等结构，实现对叶片的进口安装角及叶片进口位置的分别控制，在保留传统可调式叶片扩压器调节叶片进口安装角能力的同时，
增加了对叶片进口半径的调节，提高叶片扩压器应对变工况的能力。同时，作为压缩机的重要组成部件，本发明对于提高压气机的综合效率，拓宽压气机的稳定工作范围有重要意义。
57.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。