一种离心叶轮制造技术

本实用新型专利技术公开了一种离心叶轮，包括轮盘、数个后弯S型的大叶片，大叶片与轮盘一体成型，其中，在轮盘上位于叶片出口处设置弧形缺口，弧形缺口最低点距轮盘圆心的距离大于轮盘的半径的90％；轮盘上设有至少两组与大叶片的叶型流线相匹配的槽道，槽道位于两相邻叶片之间。通过在轮盘上位于叶片出口处设置弧形缺口，直接将离心叶轮的总重量减少，可以有效地减少转动惯量，从而减少转子叶轮的加速时间，同时在叶片间的轮盘上设置槽道，槽道间的凸筋类似小型叶片，在离心叶轮高速转动时，既能防止叶根气流分离，又能对气体做功，能起到增加叶轮做功量和减小气体流动损失的目的，从而有效提高离心压气机工作效率。

A Centrifugal Impeller

The utility model discloses a centrifugal impeller, which comprises a wheel disc, several large S-shaped back-bending blades, and the large blades are integrated into the wheel disc. An arc-shaped notch is arranged at the outlet of the blade on the wheel disc, and the distance between the lowest point of the arc-shaped notch and the center of the wheel disc is greater than 90% of the radius of the wheel disc; at least two grooves matching the blade streamline of the large blade are arranged on the wheel disc, and the gro Between two adjacent leaves. The total weight of centrifugal impeller can be reduced directly by setting an arc notch at the outlet of the blade on the disc, which can effectively reduce the moment of inertia, thus reducing the acceleration time of the rotor impeller. At the same time, grooves are arranged on the disc between the blades. The convex bars between the grooves are similar to small blades. When the centrifugal impeller rotates at high speed, they can not only prevent the separation of air flow from the blade root, but also Work can increase the amount of work done by impeller and reduce the loss of gas flow, thus effectively improving the efficiency of centrifugal compressor.

【技术实现步骤摘要】
一种离心叶轮
本技术涉及离心压气机
，尤其涉及一种能够增加离心压气机做功能力并降低转动惯量、功耗的离心叶轮。
技术介绍
离心压气机具有特性平缓、单级压比较高、结构简单、加工工艺较好(工艺性好)的优点，在现有技术中的中小推力发动机或小型燃气轮装置得到了广泛的应用。随着发动机推力与空气流量的增加，离心压气机的外径增加比较快，导致离心压气机的整体叶轮重量增加，一方面影响整体发动机总重，另一方面转子叶轮的转动惯量增加，会导致启动加速时间长、扭转震动大等缺点；同时，由于离心压气机由于自身造型设计特点，会产生迎风面尺寸大、效率低的缺点。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种离心叶轮，以解决现有技术中离心压气机的外径增加，使叶轮整体重量、叶轮转动惯量增加，导致离心压气机效率低的技术问题。为实现上述目的，本技术的技术方案是：本技术的一种离心叶轮，包括轮盘、数个采用后弯S型的大叶片，所述大叶片均匀环形分布于所述轮盘的盘面上、与所述轮盘一体成型，其中，在轮盘上位于叶片出口处设置弧形缺口，所述弧形缺口最低点距轮盘圆心的距离大于所述轮盘的半径的90％；所述轮盘上设有至少两组与所述大叶片的叶型流线相匹配的槽道，所述槽道位于两相邻叶片之间。进一步改进在于，还包括分流叶片，所述分流叶片设置于两相邻的大叶片之间，所述分流叶片的长度小于所述大叶片的长度。进一步改进在于，位于相邻所述弧形缺口间的叶片根部倒角钝化。进一步改进在于，两相邻叶片间包括四组所述槽道。进一步改进在于，所述槽道的深度由叶片进口处向叶片出口处逐渐加深。进一步改进在于，叶片出口处的所述槽道的高度小于叶片出口处的所述叶片高度的15％和/或叶片出口处的所述槽道的宽度小于叶片出口处的所述叶片高度，大于叶片出口处的所述叶片高度的二分之一。进一步改进在于，所述离心叶轮由钛合金锻造制成。本技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：1、减重：在轮盘上位于叶片出口处设置不影响离心压气机做功性能的弧形缺口，直接将离心叶轮的总重量减少。2、转动惯量减少：叶轮重量减少，可以有效地减少转动惯量，从而减少转子叶轮的加速时间。3、减少耗功：由于离心压气机的做功包含有重量引起的机械载荷耗功，因此，叶轮的重量减少后，离心压气机的机械载荷减少，从而有效降低离心压气机的消耗功率。4、通过在叶片间的轮盘上设置与叶片的叶型流线相匹配的槽道，槽道间的槽壁形成流线型凸筋，凸筋类似小型叶片，在离心叶轮工作时，既能防止叶根气流分离，又能对气体做功，能起到增加叶轮做功量和减小气体流动损失的目的，从而有效提高离心压气机工作效率。5、相邻大叶片之间设置短小的分流叶片，这样设计更符合压气机叶间气体的相对运动，能防止叶盆气流分离，减少气体流动时产生的损失，从而更进一步的提高离心压气机工作效率。6、增加动平衡减少震动：在加工减重的弧形缺口时，可以合理调配每处缺口的尺寸，通过局部缺口的开通大小来调整发动机重心，避免质量不均匀引起的扭转震动。附图说明图1为本技术中离心叶轮的三维模型图；图2为离心叶轮的叶片出口处截面示意图；图中，1-轮盘，2-大叶片，20-分流叶片，21-叶片进口处，22-叶片出口处，3-槽道，31-凸筋，4-弧形缺口。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1、图2所示，本技术提供了一种离心叶轮，包括轮盘1和数个后弯S型的大叶片2，大叶片2均匀环形分布于所述轮盘1的盘面上、与所述轮盘1一体成型；其中，在介于两相邻的大叶片2之间的轮盘1上，设置至少两组与大叶片2的叶型流线相匹配的槽道3，在轮盘1上位于叶片出口处22设置弧形缺口4，弧形缺口4的尺寸会影响离心压气机的叶轮叶尖做功，因此，需对弧形缺口4的尺寸进行限制，在本技术中，所述弧形缺口4最低点距轮盘圆心的距离大于所述轮盘1半径的90％；在本实施例中，参照图2所示，槽道3优选为四组，槽道3的成型，在实际生产时，采用铣刀加工而成。为了更符合压气机叶间气体的相对运动，防止叶盆中气流分离，减少气体流动时产生的损失，在位于两相邻的大叶片2之间设置有分流叶片20，分流叶片20与轮盘1一体成型，分流叶片20的长度小于大叶片2的长度。在实际生产应用中，轮盘1优先由钛合金锻造成整体毛坯，经过机加工而成。锻造的毛坯件为圆台结构，并通过机械加工，将圆台加工成具有后弯的S型的大叶片2和分流叶片20。轮盘1在设计弧形缺口4时，通过对初始轮盘进行静应力、转动应力和振动等强度计算，得知轮盘的应力分布情况，之后，针对设计弧形缺口生成的新型轮盘进行强度校核，反复迭代，不断修正后得出最终弧形缺口设计。由于离心压气机的轮盘在工作过程中会受到气体反作用力、转动离心力的影响，产生叶片的气动弹性振动以及转动轴的扭转振动，因此，离心压气机的轮盘加工工艺越高，质量分布越均匀，产生的振动影响越小；在实际生产应用中，可将加工后的轮盘放在动平衡机上运转，测出重心偏移量，再根据重心偏移程度对局部弧形缺口进行进一步切削，从而保证重心在允许偏移的范围内，做到质量分布均匀。在转动过程中轮盘外缘重量越小，转动惯量和能量消耗越小，变速反应越及时。离心叶轮在工作过程中高速转动对气体做功，叶片中部受压应力(即叶盆受到压力)，叶根和叶尖受拉应力(即转动时，所产生往离心方向的力)，因此，槽道3的结构类似于小型的叶片，会同时受到拉应力和压应力，在开槽处会产生应力集中，影响叶轮的强度，为了解决这一问题，在本实施例中，参照图2所示，可将槽道3的根部采用圆弧结构，生产制造时，采用圆弧铣刀加工，便可得到具有圆弧角的槽道3。槽道3的设计应在满足强度校核计算的基础上，最大程度的满足气动性能优化，要根据叶型形成的流道，与轮盘的盘身形状，进行强度计算，反复迭代后可以得到较为合理的槽道造型，因此，设计的形状应符合离心压气机流场气动造型。由于叶片进口处21的进气截面小，不易产生气流分离，随着气流流动截面增大，轮毂半径增高，气体流速增快而产生气流分离，所以槽道3在叶片进口处可以设置较浅，叶片出口处22设置较深，槽道3的深度由叶片进口处21向叶片出口处22方向逐渐加深；从而可以用来增加气体做功量，并能防止叶根气流分离。槽道3的高度和宽度需要适宜，高度和宽度过大，会影响离心压气机通道内气体流动产生阻塞；尺寸过小，难以达到增功降损的目的，因此，在本实施例中，将叶片出口处22的槽道3的高度设置成小于叶片出口处22叶片高度的15％；将叶片出口处22的槽道3的宽度设置成小于叶片出口处22叶片高度、但大于叶片出口处22叶片高度的二分之一，槽道3的高度和宽度尺寸方案可以是前面两种方案的结合或者其中某一种形式，优选是两种方案的结合。而叶片间槽道3的数量也不宜过多，槽道3的个数应当按实际叶轮外缘半径与叶片数量确定。应当理解，方位词均是结合操作者和使用者的日常操作习惯以及说明书附图而设立的，它们的出现不应当影响本技术的保护范围。以上结合附图实施例对本技术进行了详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心叶轮，包括轮盘、数个采用后弯S型的大叶片，所述大叶片均匀环形分布于所述轮盘的盘面上、与所述轮盘一体成型，其特征在于，在轮盘上位于叶片出口处设置弧形缺口，所述弧形缺口最低点距轮盘圆心的距离大于所述轮盘的半径的90％；所述轮盘上设有至少两组与所述大叶片的叶型流线相匹配的槽道，所述槽道位于两相邻叶片之间。

【技术特征摘要】
1.一种离心叶轮，包括轮盘、数个采用后弯S型的大叶片，所述大叶片均匀环形分布于所述轮盘的盘面上、与所述轮盘一体成型，其特征在于，在轮盘上位于叶片出口处设置弧形缺口，所述弧形缺口最低点距轮盘圆心的距离大于所述轮盘的半径的90％；所述轮盘上设有至少两组与所述大叶片的叶型流线相匹配的槽道，所述槽道位于两相邻叶片之间。2.根据权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，还包括分流叶片，所述分流叶片设置于两相邻的大叶片之间，所述分流叶片的长度小于所述大叶片的长度。3.根据权利要求1所述的离心叶轮，其特征在于，位于相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王石柱，
申请(专利权)人：上海尚实能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31