离心式压缩机吸气室结构及离心式压缩机的制作方法

1.本公开涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种离心式压缩机吸气室结构及离心式压缩机。


背景技术：

2.离心式压缩机作为工业重要装备，应用领域非常广泛，吸气室作为为压缩机叶轮供气的重要构件，其结构设计对进入叶轮的气体的气流状态具有重要影响。
3.现有压缩机吸气室结构，气流通过吸气室管道时会产生不规则紊流、旋涡，造成气流在管道内的流动损失，使叶轮对气体做功时气流不处于最高效率点，同时紊流会造成进入叶轮前的气流失稳，引起叶轮偏载，无法达到压缩机的高效、稳定运行。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种离心式压缩机吸气室结构及离心式压缩机。
5.本公开提供了一种离心式压缩机吸气室结构，包括冷却器、第一进气管道、第二进气管道和进气缸，所述冷却器、所述第一进气管道、所述第二进气管道和所述进气缸依次连接；
6.所述第二进气管道包括与所述进气缸相接的进气弯道段，所述进气弯道段内部沿所述进气弯道段的弯曲方向延伸设置有导流隔板。
7.可选的，所述进气弯道段的弯曲角度为90度，所述导流隔板对应的圆心角大于等于60度且小于等于90度。
8.可选的，所述第二进气管道还包括进气直道段，所述进气直道段与所述进气弯道段远离所述进气缸的一端固接，所述进气直道段远离所述进气弯道段的一端与所述第一进气管道连接，所述导流隔板向所述进气直道段方向平滑延伸形成隔板前段。
9.可选的，所述隔板前段的长度为所述导流隔板的弯曲半径的0.1至0.5倍。
10.可选的，所述导流隔板的数量为一个，所述导流隔板位于所述进气弯道段的中轴线上。
11.可选的，所述导流隔板的数量为多个，多个所述导流隔板沿所述进气弯道段的内侧弯道壁向外侧弯道壁的方向依次设置，沿所述进气弯道段的内侧弯道壁向外侧弯道壁方向，多个所述导流隔板的弯曲半径依次增大。
12.可选的，所述第一进气管道与所述冷却器一体铸造，所述第一进气管道与所述冷却器连接拐角处的内壁采用圆滑角处理。
13.可选的，所述的离心式压缩机吸气室结构还包括端盖和蜗壳，所述端盖与所述第二进气管道的外侧壁相切连接，所述第二进气管道和所述进气缸均位于所述蜗壳内，所述端盖与所述蜗壳固定连接。
14.可选的，所述导流隔板沿延伸方向的两侧分别与所述第二进气管道的内壁相连
接。
15.本公开的第二方面还提供了一种离心式压缩机，包括如所上述的离心式压缩机吸气室结构。
16.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
17.本公开实施例提供的离心式压缩机吸气室结构及离心式压缩机，包括冷却器、第一进气管道、第二进气管道和进气缸，通过冷却器、第一进气管道、第二进气管道和进气缸依次连接，实现了对离心式压缩机的叶轮供气，使得经冷却器冷却后的气流能够在叶轮旋转产生的离心力作用下进入到叶轮处，以便于后续对气流进行压缩；第二进气管道包括与进气缸相接的进气弯道段，进气弯道段内部沿进气弯道段的弯曲方向延伸设置有导流隔板，气流在经过进气弯道段时会改变流动方向，导致在第二进气管道内产生涡旋、紊流等问题，通过设置导流隔板以对进气弯道段内的气流进行切割、导流，从而减少第二进气管道内气流产生的漩涡，进而减少气流通过进气缸以及通过进气缸后进入叶轮时的漩涡，降低了气流在管道内由于紊流造成的流动损失，提高了叶轮对气体做功时气流所处的效率点，同时提高了气流进入叶轮前的稳定性，降低了叶轮偏载，也就是说，通过设置导流隔板，可改变气流进入叶轮前的流动状态，降低了进入叶轮的气流的紊流程度，提高了离心式压缩机吸气室的吸气效率，为离心式压缩机工作效率的提高提供了较佳的结构部件。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
19.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本公开实施例所述的离心式压缩机吸气室的剖面结构示意图；
21.图2为图1中a处的结构放大图。
22.其中，1、冷却器；2、第一进气管道；3、第二进气管道；31、进气弯道段；311、导流隔板；3111、隔板前段；32、进气直道段；4、进气缸；5、端盖；6、蜗壳。
具体实施方式
23.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.下面通过具体的实施例对该离心式压缩机吸气室结构及离心式压缩机进行详细说明：
26.参照图1至图2所示，本实施例提供一种离心式压缩机吸气室结构，包括冷却器1、第一进气管道2、第二进气管道3和进气缸4，冷却器1、第一进气管道2、第二进气管道3和进
气缸4依次连接，通过冷却器1、第一进气管道2、第二进气管道3和进气缸4依次连接，进气缸4远离第二进气管道3的一端用于与离心式压缩机的叶轮相连接，实现了对离心式压缩机的叶轮供气，使得经冷却器冷却后的气流能够在叶轮旋转产生的离心力作用下进入到叶轮处，以便于后续对气流进行压缩。
27.进一步地，参照图1和图2所示，第二进气管道3包括与进气缸4相接的进气弯道段31，进气弯道段31内部沿进气弯道段31的弯曲方向延伸设置有导流隔板311，也就是说，导流隔板311为弯曲板状结构，导流隔板311沿进气弯道段31的弯曲方向延伸设置。气流在经过进气弯道段31时会改变流动方向，导致在第二进气管道3内产生涡旋、紊流等问题，通过设置导流隔板311实现了对进气弯道段31内气流的切割和约束，从而减少了进气弯道31内气流的漩涡，即减少了第二进气管道2内气流的漩涡，也就是说，以通过导流隔板311减少第二进气管道2内气流产生的漩涡，进而减少气流通过进气缸4以及通过进气缸4后进入叶轮时的漩涡，降低了气流在第二进气管道2内由于紊流造成的流动损失，提高了叶轮对气体做功时气流所处的效率点，同时提高了气流进入叶轮前的稳定性，降低了叶轮偏载，也就是说，通过设置导流隔板311，可改变气流进入叶轮前的流动状态，降低了进入叶轮的气流紊流状态，提高了离心式压缩机吸气室的吸气效率，为离心式压缩机工作效率的提高提供了较佳的结构部件。
28.继续参照图2所示，在一些实施例中，进气弯道段31的弯曲角度为90度，导流隔板311对应的圆心角大于等于60度且小于等于90度。参照图2所示，图示中的θ1表示导流隔板311对应的最小圆心角，θ2表示导流隔板311对应的最大圆心角。其中，θ1至θ2的范围为60
°
至90
°
。
29.可以理解的是，进气弯道段31的作用是通过进气弯道段31的弯曲实现第二进气管道3的弯曲，进而实现第一进气管道2与进气缸4方向不一致情况下的连接。当第一进气管道2的轴线与进气缸4的轴线之间的夹角为90度时，进气弯道段31的弯曲角度为90度，当第一进气管道2的轴线与进气缸4的轴线之间的夹角为90度以外的其他度数时，进气弯道段31的弯曲角度根据第一进气管道2的轴线与进气缸4的轴线之间的夹角变化作对应性调整。此外，导流隔板311的作用为切割和约束气流，导流隔板311对应的圆心角的度数设置一方面是对于进气弯道31的弯曲角度的匹配对应，另一方面是确保切割气流后对气流的有效约束，根据进气弯道31的弯曲情况和实际工作时进气弯道31内气流的工况条件以及工况需求，导流隔板311对应的圆心角的度数可以作适应性选择和调整，本公开对此不作具体限定。
30.在一些实施例中，第二进气管道3还包括进气直道段32，进气直道段32与进气弯道段31远离进气缸4的一端固接，进气直道段32远离进气弯道段31的一端与第一进气管道2连接，导流隔板311向进气直道段32方向平滑延伸形成隔板前段3111。也就是说，导流隔板311除了包括沿进气弯道段31的弯曲方向延伸设置的弯曲板段之外，还包括与弯曲板段相连接的隔板前段3111，隔板前段3111具体可以为直板段，也可以为与弯曲板段平滑连接的弧形板段。
31.需要说明的是，进气直道段32与进气弯道段31的固接可以理解为进气弯道段31向第一进气管道2的延伸，进气直道段32的作用为连接进气弯道段31与第一进气管道2，即进气弯道段31与第一进气管道2在空间上实现不了直接连接时向着第一进气管道2的方向延
伸进气弯道段31形成进气直道段32，当进气弯道段31与第一进气管道2在空间上能够直接连接时，进气直道段32可以取消设置，也就是说，进气直道段32可以根据设备实际情况对于是否设置及设置长度进行适应性选择和调整，本公开对此不作具体限定。同时，隔板前段3111的作用是对导流隔板311切割气流的位置进行调整，进一步减少切割后气流的漩涡、优化气流的稳定性，并防止形成局部阻塞，导流隔板311以及隔板前段3111的位置选取原则是在进气易产生涡流的位置进行选取。
32.具体的，在一些实施例中，隔板前段3111的长度为导流隔板311的弯曲半径的0.1至0.5倍，参照图2所示，图示中的r表示导流隔板311的弯曲半径，l表示隔板前段3111的长度。通过设置合适长度的隔板前段3111，可将涡流分割并防止形成局部阻塞。当然，导流隔板311的弯曲半径的0.1至0.5倍范围是一定工况条件下设置隔板前段3111的长度的优选范围，以有效发挥隔板前段3111的作用为目标，根据实际工况条件，隔板前段3111的长度也可以在导流隔板311的弯曲半径的0.1至0.5倍范围外进行具体选择，本公开对此不作具体限定。
33.具体实施时，在一些实施例中，导流隔板311的数量为一个，导流隔板311位于进气弯道段31的中轴线上，以通过设置在进气弯道段31上的导流隔板311对进气弯道段31的内部空间进行均匀切割，进而实现均匀切割进气弯道段31中的气流，从而减少进气弯道段31中气流产生的涡流。
34.在另一些实施例中，导流隔板311的数量为多个，多个导流隔板311沿进气弯道段31的内侧弯道壁向外侧弯道壁的方向依次设置，沿进气弯道段31的内侧弯道壁向外侧弯道壁方向，多个导流隔板311的弯曲半径依次增大。以通过设置多个导流隔板311，对进气弯道段31中的气流进行更多的切割、分流，从而减少进气弯道段31中气流产生的涡流。
35.继续参照图2所示，在一些实施例中，由于多个导流隔板311对气流进行切割时，进气端容易形成局部阻塞和局部高压，造成流动损失，因而导流隔板311的数量为多个时，多个导流隔板311的隔板前段3111不齐平设置。
36.为进一步降低气流通过第二进气管道3时压力损失的减少，在一些实施例中，导流隔板311两端的表面圆滑收紧形成圆滑尖角，以减小气流通过导流隔板311时的流动阻力；此外，由于导流隔板311厚度越厚则占用第二进气管道3的体积越大，越不利于气流通过，同时导流隔板311超过一定厚度，高速气流流经导流隔板311前缘到表面时更容易产生流动分离、涡流，因此在具体实现时，尽量降低导流隔板311的厚度，但同时需考虑工艺性与结构强度的影响，在一些实施例中，导流隔板311的厚度可取为1～5mm。
37.可以理解的是，不同工况条件下，不同数量的导流隔板311的设计方案所实现的实际效果存在差异。本公开对进气条件相同，不同数量的导流隔板311的设计方案的总压损失进行了模拟仿真，具体地当第二进气管道3入口(即第二进气管道3靠近第一进气管道2的端口)截面平均流速为100m/s、进气总压为3.5bar(a)时，即进气条件相同时，将无导流隔板311、一个导流隔板311、两个导流隔板311、三个导流隔板311的第二进气管道3分别进行cfx流场计算模拟，结果如下：
38.当第二进气管道3内无导流隔板311时，第二进气管道3内气流的实际流动产生的旋涡从第二进气管道3入口一直延续到第二进气管道3出口(即第二进气管道3靠近进气缸4的端口)，出口截面的平均总压为3.1bar(a)，总压损失为11.4％；当第二进气管道3内设置
一个导流隔板311时，第二进气管道3进口产生旋涡会被导流隔板311打断后分别进入导流隔板311两侧，此时，第二进气管道3出口截面平均总压为3.25bar(a)总压损失为7％；当第二进气管道3内设置两个导流隔板311时，虽然导流隔板311将涡流分割，但进气端容易形成高压堵塞区，导流隔板311侧各个流道内压力不均匀，第二进气管道3出口的平均总压为2.91bar(a)，总压损失为16.8％；当第二进气管道3内设置三个导流隔板311时，与两条导流隔板311时工况相近，第二进气管道3出口平均总压为2.85bar(a)，总压损失为18.6％。
39.通过上述模拟分析，在上述工况条件下，在进气弯道段31中心设置一个导流隔板311时，气体总压损失最小。需要说明的是，对不同的进气工况应有不同的设计方案，导流隔板设计应与实际需要匹配才能达到最佳效果。因而，以减少气流在管道内的流动损失、提高气流的稳定性为目标，导流隔板311的设计方案应根据实际工况及实际需要进行匹配性选择。也就是说，导流隔板311的数量可以为一个，也可以为两个，还可以为三个或其他个，本公开对此不作限制。同时，导流隔板311的数量为一个时，导流隔板311的位置可以根据实际工况及工况需要根据cfx分析或实验验证在本实施例的基础上进行适应性调整；相对应的，导流隔板311的数量为多个时，多个导流隔板311之间的间隔及位置可根据cfx分析或实验验证进行确定。
40.继续参照图1所示，在一些实施例中，第一进气管道2与冷却器1一体铸造，第一进气管道2与冷却器1连接拐角处的内壁采用圆滑角处理。可以理解的是，第一进气管道2与冷却器1一体铸造的优势在于：一方面，第一进气管道2与冷却器1分开铸造时，进气管道2与冷却器1需要装配配合，对应的加工表面多，一体铸造可以有效减少加工表面的数量，提高生产效率；另一方面，第一进气管道2与冷却器1分开铸造时，两者之间无论采用卡箍连接还是法兰连接或是其他连接均存在漏气风险，一体铸造可以有效消除第一进气管道2与冷却器1因为连接造成的漏气风险。而第一进气管道2与冷却器1连接拐角处的内壁采用圆滑角处理的优势在于：此设计下，气流自冷却器1进入到第一进气管道2时流动更流畅，可以有效减少气流进入管道时由于气流流动造成的压力损失。此外，在一些实施例中，第一进气管道2的内径沿靠近所述冷却器1向靠近第二进气管3的方向收窄以提高气流进入第二进气管3时的流速和压力。
41.在一些实施例中，离心式压缩机吸气室还包括端盖5和蜗壳6，端盖5与第二进气管道3的外侧壁相切连接，第二进气管道3和进气缸4均位于蜗壳6内，端盖5与蜗壳6固定连接。具体实现时，端盖5与进气直道段32相平行设置，特别的，为提高生产效率同时减少由于构件配合造成的装配及使用风险，在一些实施例中，端盖5与第二进气管道3一体铸造。此外，可以通过螺栓将端盖5与蜗壳6拧紧，一方面可以实现端盖5和蜗壳6有效连接，另一方面可以实现进气弯道311与进气缸4通过端盖5上的螺栓相压紧，确保第二进气管道3与进气缸4之间的密封性。
42.在一些实施例中，导流隔板311沿延伸方向的两侧分别与第二进气管道3的内壁相连接。具体实现时，导流隔板311与第二进气管道3可以一体铸造完成，也可以通过焊接连接，导流隔板311与第二进气管道3的连接方式本公开不作具体限定。
43.本公开的另一些实施例还提供了一种离心式压缩机，包括如上所述的离心式压缩机吸气室结构。需要说明的是，本实施例中的离心式压缩机，可以是具有本实施例所述的离心式压缩机吸气室结构的任意类型的压缩机，离心式压缩机吸气室结构所应用的设备和型
号不作限定。
44.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。