具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法技术

本发明专利技术公开了一种具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法。由于压缩机叶轮各叶片的几何结构存在细微的差异，且叶轮入口来流具有不均匀性，故压缩机会发生喘振。本发明专利技术具有回流引导结构的压缩机机匣包括机匣体、耳廓型弯管和斜凸块；机匣体内壁的出风端开设有沿机匣体周向均布的n个第一倾斜孔，机匣体内壁的入风端固定有凸环，凸环上开设有n个斜槽，形成n个斜凸块；斜凸块靠近出风端的端面上开设有第二倾斜孔；n个第二倾斜孔与机匣体上开设的n个径向孔分别连通；n个径向孔与n个第一倾斜孔通过n根耳廓型弯管分别连通。本发明专利技术能够在降低损失的同时，有效地扩大压缩机的稳定工作范围。

【技术实现步骤摘要】
具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法
本专利技术属于轴流式压缩机领域，具体涉及一种具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法。
技术介绍
压缩机的稳定工作范围主要受到喘振与堵塞的限制。当压缩机在较小流量工况下运转时，往往会出现旋转失速和喘振这两种非定常流动现象。压缩机的流量不断减小至某一值时，由于叶道进口正冲角较大，叶片的非工作面上，其气流边界层会发生严重的分离，并沿着叶道逐渐向外扩散。由于在实际生产中，叶轮的叶片会因为加工误差等问题，几何结构存在细微的差异，且叶轮入口来流具有不均匀性，两者的影响便使得叶轮内的气流脱离现象率先发生在一个或几个叶片上，并逐渐形成气流脱离团。当气流脱离团在叶轮旋转过程中，以一个较小的传播速度轮流出现在叶轮内各叶道中时变形成旋转失速，进而使压缩机发生喘振。喘振会极大地降低压缩机性能，甚至对压缩机内的部件造成严重的损坏。为防止压缩机喘振现象的发生，使其尽可能保持安全稳定的运行状态，必须对压缩机的工作范围进行拓宽，增大其喘振裕度。流动控制技术便是一种有效可行的方法。流动控制技术主要包括主动控制和被动控制两种。由于主动控制技术较为复杂且对操作要求较高，目前多采用被动控制技术。机匣处理技术便是一种具有显著优点的被动控制技术，其具有结构简单、改型简便、成本低廉等特点，且其可靠性高，扩稳效果显著，抗进口畸变能力强，因此被广泛应用于该领域的扩稳研究之中。目前主流的机匣处理方式包括轴向缝式机匣和周向槽机匣，且较集中于两者的尺寸、形状及设置位置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于轴流压缩机的具有回流引导结构的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。本专利技术具有回流引导结构的压缩机机匣包括机匣体、耳廓型弯管和斜凸块。所述的机匣体呈圆管状。机匣体内壁出风端开设有沿机匣体周向均布的n个第一倾斜孔，25≤n≤40；第一倾斜孔为5～8mm孔径的通孔。每个第一倾斜孔的轴线分别与机匣体轴线共面且成s°，10≤s≤45；所有第一倾斜孔朝向一致，且第一倾斜孔的内端靠近出风端。所述机匣体内壁的入风端固定有凸环，凸环为一个等腰直角三角形绕机匣体轴线回转而成的回转体。该等腰直角三角形的腰长为a，9mm≤a≤12mm，一条腰与机匣体内壁接触，另一条腰相对斜边靠近机匣体出风端。凸环上开设有n个斜槽，形成n个斜凸块；n个斜槽沿凸环周向均布；所有斜凸块的侧面均与机匣体的轴线成30°。沿周向方向上，每个斜槽均设置在相邻两个第一倾斜孔的间隔内。斜凸块靠近出风端的端面上开设有第二倾斜孔。第二倾斜孔的孔径与第一倾斜孔的孔径相等。每个第二倾斜孔的轴线与对应位置的第一倾斜孔轴线平行，且与机匣体轴线及对应位置的第一倾斜孔轴线在同一平面内。n个第二倾斜孔与机匣体上开设的n个径向孔分别连通；所有径向孔均为通孔。所述的n个径向孔与n个第一倾斜孔通过n根耳廓型弯管分别连通；耳廓型弯管的内径与第一倾斜孔的孔径相等。所述的耳廓型弯管由一体成型的径向管、连接弧管和斜管组成。径向管与斜管通过连接弧管连通。径向管远离连接弧管的那端与径向孔外端固定，斜管远离连接弧管的那端与第一倾斜孔外端固定。径向管的轴线与径向孔的轴线在同一直线上，斜管的轴线与第一倾斜孔的轴线在同一直线上。径向管的长度为10～20mm。连接弧管轴线的半径为8～13mm。斜管的长度为径向管长度的倍。所述斜槽的槽宽为所述n个第一倾斜孔的轴线与机匣体轴线的夹角均为45°。该具有回流引导结构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叶轮的入风口。压缩机启动，气流从机匣体的入风端流向出风端，斜槽使气流产生预旋，形成主流。叶轮上各叶片的几何结构差异和主流的不均匀性，使得叶轮内部气流发生旋转失速，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。一部分回流气体通过第一倾斜孔流入耳廓型弯管内，并在经过耳廓型弯管、径向孔及第二倾斜孔后喷射出来。未流入第一倾斜孔的回流气体继续沿叶顶间隙向机匣体的入风端回流，直到被斜凸块阻挡，并与第二倾斜孔中喷射出的气流汇合后，随主流一同流动。本专利技术具有的有益效果是：1、相比于传统的轴向缝式机匣及周向槽机匣，以及目前主流的带背腔机匣，本专利技术设置倾斜孔能更好地引导轴向回流；2、本专利技术设置的倾斜孔具有一定的倾斜角度，能够在引导回流进入耳廓型弯管的同时削弱后台阶涡，降低损失。3、本专利技术设置的耳廓型弯管变向十分缓和，对回流变向时的消耗较小。4、本专利技术能够有效地削弱叶顶间隙的流动强度并消除叶轮内部的旋转失速团，吹除低能气体并扩大压缩机的稳定工作范围。5、本专利技术中的斜槽能够增大主流的预旋，减小主流对叶片的冲击损失。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的俯视图；图3为本专利技术的仰视图；图4为本专利技术的剖视图；图5为本专利技术中单根耳廓型弯管固定在机匣体上的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1、2、3和4所示，具有回流引导结构的压缩机机匣，包括机匣体1、耳廓型弯管13和斜凸块14。机匣体1与常规轴流压缩机的机匣外形相同，呈圆管状。机匣体1内壁出风端开设有沿机匣体1周向均布的三十个第一倾斜孔12；第一倾斜孔12为7mm孔径的通孔。每个第一倾斜孔12的轴线分别与机匣体1轴线共面且成45°；所有第一倾斜孔12朝向一致，且第一倾斜孔12的内端靠近出风端。如图1、2、3、4和5所示，机匣体1内壁的入风端固定有凸环，凸环为一个等腰直角三角形绕机匣体1轴线回转而成的回转体。该等腰直角三角形的腰长为a，a的值取10mm，一条腰与机匣体1内壁接触，另一条腰相对斜边靠近机匣体1出风端。凸环上开设有三十个槽宽为的斜槽142，形成三十个斜凸块14。三十个斜槽142沿凸环周向均布。所有斜凸块14的侧面均与机匣体1的轴线成30°；沿周向方向上，每个斜槽142均设置在相邻两个第一倾斜孔12的间隔内。斜凸块14靠近出风端的端面上开设有第二倾斜孔141。每个第二倾斜孔141的轴线与对应位置的第一倾斜孔12轴线平行，且与机匣体1轴线及对应位置的第一倾斜孔12轴线在同一平面内。三十个第二倾斜孔141与机匣体1上开设的三十个径向孔15分别连通；所有径向孔均为通孔。如图5所示，三十个径向孔15与三十个第一倾斜孔12通过三十根耳廓型弯管13分别连通；耳廓型弯管13的内径为7mm。耳廓型弯管13由一体成型的径向管131、连接弧管132和斜管133组成。径向管131与斜管133通过连接弧管132连通。径向管131远离连接弧管132的那端与径向孔外端固定，斜管133远离连接弧管132的那端与第一倾斜孔12外端固定。径向管131的轴线与径向孔的轴线在同一直线上，斜管133的轴线与第一倾斜孔12的轴线在同一直线上。径向管131的长度为15mm。连接弧管132的轴线半径为10mm。斜管133的长度为该具有回流引导结构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。压缩机启动，气流从机匣体1的入风端流向出风端，与气流方向成30°夹角的斜槽142使气流产生预旋，形成主流。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，叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有回流引导结构的压缩机机匣，包括机匣体、耳廓型弯管和斜凸块；其特征在于：所述的机匣体呈圆管状；机匣体内壁出风端开设有沿机匣体周向均布的n个第一倾斜孔，25≤n≤40；第一倾斜孔为5～8mm孔径的通孔；每个第一倾斜孔的轴线分别与机匣体轴线共面且成s°，10≤s≤45；所有第一倾斜孔朝向一致，且第一倾斜孔的内端靠近出风端；所述机匣体内壁的入风端固定有凸环，凸环为一个等腰直角三角形绕机匣体轴线回转而成的回转体；该等腰直角三角形的腰长为a，9mm≤a≤12mm，一条腰与机匣体内壁接触，另一条腰相对斜边靠近机匣体出风端；凸环上开设有n个斜槽，形成n个斜凸块；n个斜槽沿凸环周向均布；所有斜凸块的侧面均与机匣体的轴线成30°；沿周向方向上，每个斜槽均设置在相邻两个第一倾斜孔的间隔内；斜凸块靠近出风端的端面上开设有第二倾斜孔；第二倾斜孔的孔径与第一倾斜孔的孔径相等；每个第二倾斜孔的轴线与对应位置的第一倾斜孔轴线平行，且与机匣体轴线及对应位置的第一倾斜孔轴线在同一平面内；n个第二倾斜孔与机匣体上开设的n个径向孔分别连通；所有径向孔均为通孔；所述的n个径向孔与n个第一倾斜孔通过n根耳廓型弯管分别连通；耳廓型弯管的内径与第一倾斜孔的孔径相等；所述的耳廓型弯管由一体成型的径向管、连接弧管和斜管组成；径向管与斜管通过连接弧管连通；径向管远离连接弧管的那端与径向孔外端固定，斜管远离连接弧管的那端与第一倾斜孔外端固定；径向管的轴线与径向孔的轴线在同一直线上，斜管的轴线与第一倾斜孔的轴线在同一直线上；径向管的长度为10～20mm；连接弧管轴线的半径为8～13mm；斜管的长度为径向管长度的...

【技术特征摘要】
1.具有回流引导结构的压缩机机匣，包括机匣体、耳廓型弯管和斜凸块；其特征在于：所述的机匣体呈圆管状；机匣体内壁出风端开设有沿机匣体周向均布的n个第一倾斜孔，25≤n≤40；第一倾斜孔为5～8mm孔径的通孔；每个第一倾斜孔的轴线分别与机匣体轴线共面且成s°，10≤s≤45；所有第一倾斜孔朝向一致，且第一倾斜孔的内端靠近出风端；所述机匣体内壁的入风端固定有凸环，凸环为一个等腰直角三角形绕机匣体轴线回转而成的回转体；该等腰直角三角形的腰长为a，9mm≤a≤12mm，一条腰与机匣体内壁接触，另一条腰相对斜边靠近机匣体出风端；凸环上开设有n个斜槽，形成n个斜凸块；n个斜槽沿凸环周向均布；所有斜凸块的侧面均与机匣体的轴线成30°；沿周向方向上，每个斜槽均设置在相邻两个第一倾斜孔的间隔内；斜凸块靠近出风端的端面上开设有第二倾斜孔；第二倾斜孔的孔径与第一倾斜孔的孔径相等；每个第二倾斜孔的轴线与对应位置的第一倾斜孔轴线平行，且与机匣体轴线及对应位置的第一倾斜孔轴线在同一平面内；n个第二倾斜孔与机匣体上开设的n个径向孔分别连通；所有径向孔均为通孔；所述的n个径向孔与n个第一倾斜孔通过n根耳廓型弯管分别连通；耳廓型弯管的内径与第一倾斜孔的孔径相等；所述的耳廓型弯管由一体成型的径向管、连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦华书，张一帆，张炜，魏义坤，陈小平，杨徽，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33