一种具有扩稳增效装置的压气机制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种具有扩稳增效装置的压气机，包括机匣、轮毂和扩稳增效装置，机匣上开有高压气体吸入孔、对引射气体孔和M个喷射气体孔，高压气体经高压气体吸入孔被吸入扩稳增效装置，中间级动叶顶部和中间级静叶根部的气体经引射气体孔被吸入至扩稳增效装置，掺混后的气体经喷射气体孔喷射至低压级动叶的顶部。本发明专利技术可以吸出中间级静叶根部的气体和中间级动叶顶部的气体，能够减小中间级静叶根部区域的附面层厚度、角区的漩涡强度，抑制该区域的流动分离，可以起到减小流动损失、提高压气机效率的作用，改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到拓宽压气机稳定工作范围的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体压缩装置
，尤其是一种具有扩稳增效装置的压气机，其特别适用于燃气轮机、气体压缩机、气体鼓风机，用于航空、化工、电力、冶金、交通、纺织等行业。
技术介绍
在我国基础性工业领域(化工、发电、冶金、电力、交通、纺织等)运行着大量以叶片形式为气动结构基元的流体输送机械，主要包括气体压缩机、通风机、鼓风机和压气机。这类气体输送装置的功率、压比、流量覆盖范围基本上囊括了整个工业应用领域，而且大部分是直接依靠电力拖动的。因此在完成流体输送的同时，消耗了巨额的电力，据统计表明消耗着全国工业用电量的30-40％的比例。另一方面，从能源高效利用的角度出发，我国目前在工业界广泛运行叶片式流体压缩机械和现有的结构设计体系还存在很大的空间可以挖掘。此外在航空领域，风扇、压气机是航空涡扇发动机的核心部件之一，提高航空涡扇发动机的推重比和稳定性必须提高风扇、压气机的级增压比、气动稳定裕度和效率。比如提高级增压比，就可以减少风扇、压气机的级数，从而增加发动机的推重比，但是随着压气机增压比的升高，压气机出口面积急剧减小，叶尖间隙与叶片高度之比相对增加，附面层影响、级间干扰和气流泄漏相对增强，使得压气机流动损失大大增加，严重地降低效率，并难以保证压气机的正常稳定工作，带来稳定性降低的问题。因此，提高发动机的推重比和使用稳定性，迫切需要采用新型的流动控制手段，来扩大风扇/压气机的稳定性，并提高其效率。目前在工业界运行的叶片式通用流体压缩机械在实际运行中，依据流体输送系统的实际要求，压缩机机械经常在非设计状况下工作，在这种运行情况下，在满足压比不变的情况下，运行效率和运行稳定性均会大幅度的降低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种具有扩稳增效装置的压气机。(二)技术方案本专利技术提供了一种具有扩稳增效装置的压气机，包括：机匣1、轮毂2和至少一个扩稳增效装置40；其中，在所述机匣的至少一列静叶的下游方向开有至少一个高压气体吸入孔13；在所述机匣的沿一列静叶的延伸方向开有2*N对引射气体孔，其中N为压气机中间级的级数；在所述机匣的与M级低压级动叶对应位置开有M个喷射气体孔；扩稳增效装置40沿周向设置于机匣外壁，其与所述一列静叶位置正对并覆盖所述高压气体吸入孔13、引射气体孔和喷射气体孔，高压气体经所述高压气体吸入孔13)被吸入所述扩稳增效装置，在所述高压气体的作用下，中间级动叶顶部和中间级静叶根部的气体经所述引射气体孔被吸入至所述扩稳增效装置并与所述高压气体掺混，掺混后的气体经所述喷射气体孔喷射至低压级动叶的顶部。优选地，所述2*N对引射气体孔的N对引射气体孔关于中间级静叶对称且靠近中间级静叶的根部；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，其另外N对引射气体孔关于中间级动叶对称且靠近中间级动叶的顶部；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，所述M个喷射气体孔与M级低压级动叶位置正对。优选地，所述扩稳增效装置40包括：盖板19、引射结构和引射壳体。优选地，所述引射壳体包括：引射段41、过渡段42和喷射段43，该三者的对称轴均平行于压气机轴线，所述引射段41和喷射段43通过所述过渡段42连通。优选地，所述引射结构置于所述引射壳体内，其包括：沿平行于压气机轴线的直线对称排列的第一隔板25和第二隔板26，所述第一隔板25和第二隔板26的朝向上游方向一端渐缩形成引射喷嘴24。优选地，所述盖板19覆盖所述引射结构和引射壳体，所述扩稳增效装置40形成一整体密封结构，所述盖板19与所述引射结构之间形成吸入
腔44，所述吸入腔44覆盖所述高压气体吸入孔13，其通过所述高压气体吸入孔13与压气机的空气通道连通；所述盖板19与所述第一隔板25、引射段41和过渡段42之间形成第一引射腔45，所述盖板19与第二隔板26、引射段41和过渡段42之间形成第二引射腔46，所述第一引射腔45和第二引射腔46覆盖所述引射气体孔，其通过所述引射气体孔与压气机的空气通道连通；所述盖板19与喷射段43之间形成喷射腔47，所述喷射腔47覆盖喷射气体孔，其通过所述喷射气体孔与压气机的空气通道连通；所述吸入腔44、第一引射腔45和第二引射腔46均与喷射腔47连通。优选地，所述引射喷嘴的出口端23与过渡段42之间形成所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口，所述引射结构可沿平行于压气机轴线的方向相对于引射壳体移动，使得所述引射喷嘴的出口端23与过渡段42的距离发生变化，所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口大小被调节，从所述第一引射腔45和第二引射腔46引射出的气体流量随之被调节。优选地，所述引射结构下游方向的端部还固定有移动块30，所述第一隔板25和第二隔板26连接所述移动块30，所述移动块30经螺杆27连接步进电机28，所述步进电机28连接单片机29，压气机稳定性监测装置31设置于机匣内壁，并与所述单片机29连接，所述单片机29控制所述步进电机28转动并带动所述螺杆27转动，所述移动块30、第一隔板25和第二隔板26同时移动，实现对引射喷嘴的位置控制。优选地，所述引射结构下游方向的底端还固定有联动挡板48，所述第一隔板25和第二隔板26连接所述联动挡板48，所述联动挡板48的朝向上游方向的一端为三角形，朝向下游方向的一端为矩形，在所述步进电机28控制下，与所述移动块30一起运动，所述高压气体吸入孔的开度被调节。优选地，轮毂外壁设置有多排动叶，所述多排动叶沿轮毂周向形成多列动叶，每列动叶均位于与压气机轴线平行的直线上；机匣内壁设置有多排静叶，所述多排静叶沿机匣周向形成多列静叶，每列静叶均位于与压气机轴线平行的直线上，所述多排动叶和多排静叶交错排列，相邻一排动叶和一排静叶构成压气级的一级。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术的具有扩稳增效装置的压气机具有以下有益效果：(1)通过高压气体吸入孔和引射气体孔的作用，可以吸出中间级静叶根部的气体，能够减小中间级静叶根部区域的附面层厚度、角区的漩涡强度，抑制该区域的流动分离，可以起到减小流动损失、提高压气机效率的作用；(2)通过高压气体吸入孔和引射气体孔的作用，可以吸出中间级动叶顶部的气体，能够减小该中间级动叶顶部区域附面层厚度、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到拓宽压气机稳定工作范围的作用；(3)通过喷射气体孔，可以向低压级动叶顶部喷射气体，能够减小低压级动叶顶部区域的附面层厚度、抑制动叶叶顶的泄露流动、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到提高压气机效率的作用、拓宽压气机稳定工作范围的作用；(4)还可以根据压气机的运行情况，调整引射出的气体流量，提高了压气机的稳定性和灵活性；(5)还可以通过压气机稳定性监测装置监测压气机的运行状态，并通过螺杆、步进电机和单片机自动调节引射喷嘴的位置以及引射出的气体流量，实现压气机扩稳增效装置的自动控制，提高了气体流量调节的准确性和反应速度，无需人工干预，进一步提高了具有扩稳增效装置的压气机的性能。附图说明图1为根据本专利技术实施例的压气机整体结构示意图；图2为图1所示压气机中的B-B、C-C剖分截面位置示意图；图3为B-B剖分平面示意图；图4为C-C剖分平面示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有扩稳增效装置的压气机，其特征在于，包括：机匣(1)、轮毂(2)和至少一个扩稳增效装置(40)；其中，在所述机匣的至少一列静叶的下游方向开有至少一个高压气体吸入孔(13)；在所述机匣的沿一列静叶的延伸方向开有2*N对引射气体孔，其中N为压气机中间级的级数；在所述机匣的与M级低压级动叶对应位置开有M个喷射气体孔；扩稳增效装置(40)沿周向设置于机匣外壁，其与所述一列静叶位置正对并覆盖所述高压气体吸入孔(13)、引射气体孔和喷射气体孔，高压气体经所述高压气体吸入孔(13)被吸入所述扩稳增效装置，在所述高压气体的作用下，中间级动叶顶部和中间级静叶根部的气体经所述引射气体孔被吸入至所述扩稳增效装置并与所述高压气体掺混，掺混后的气体经所述喷射气体孔喷射至低压级动叶的顶部。

【技术特征摘要】
1.一种具有扩稳增效装置的压气机，其特征在于，包括：机匣(1)、轮毂(2)和至少一个扩稳增效装置(40)；其中，在所述机匣的至少一列静叶的下游方向开有至少一个高压气体吸入孔(13)；在所述机匣的沿一列静叶的延伸方向开有2*N对引射气体孔，其中N为压气机中间级的级数；在所述机匣的与M级低压级动叶对应位置开有M个喷射气体孔；扩稳增效装置(40)沿周向设置于机匣外壁，其与所述一列静叶位置正对并覆盖所述高压气体吸入孔(13)、引射气体孔和喷射气体孔，高压气体经所述高压气体吸入孔(13)被吸入所述扩稳增效装置，在所述高压气体的作用下，中间级动叶顶部和中间级静叶根部的气体经所述引射气体孔被吸入至所述扩稳增效装置并与所述高压气体掺混，掺混后的气体经所述喷射气体孔喷射至低压级动叶的顶部。2.如权利要求1所述的压气机，其特征在于，所述2*N对引射气体孔的N对引射气体孔关于中间级静叶对称且靠近中间级静叶的根部；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，其另外N对引射气体孔关于中间级动叶对称且靠近中间级动叶的顶部；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，所述M个喷射气体孔与M级低压级动叶位置正对。3.如权利要求1所述的压气机，其特征在于，所述扩稳增效装置(40)包括：盖板(19)、引射结构和引射壳体。4.如权利要求3所述的压气机，其特征在于，所述引射壳体包括：引射段(41)、过渡段(42)和喷射段(43)，该三者的对称轴均平行于压气机轴线，所述引射段(41)和喷射段(43)通过所述过渡段(42)连通。5.如权利要求4所述的压气机，其特征在于，所述引射结构置于所述引射壳体内，其包括：沿平行于压气机轴线的直线对称排列的第一隔板(25)和第二隔板(26)，所述第一隔板(25)和第二隔板(26)的朝向上游方向一端渐缩形成引射喷嘴(24)。6.如权利要求5所述的压气机，其特征在于，所述盖板(19)覆盖
\t所述引射结构和引射壳体，所述扩稳增效装置(40)形成一整体密封结构，所述盖板(19)与所述引射结构之间形成吸入腔(44)，所述吸入腔(44)覆盖所述高压气体吸入孔(13)，其通过所述高压气体吸入孔(13)与压气机的空气通道连通；所述盖板(19)与所述第一隔板(25)、引射段(41)和过渡段(42)之间形成第一引射腔(45)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，杜薇，徐燕骥，朱俊强，徐纲，卢新根，聂超群，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11