一种紧凑式低转速两级离心压气机制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑式低转速两级离心压气机，进气管道与第一级盖板相接，且第一级叶轮位于第一级盖板中空结构内，第一级高度前弯叶轮与轴向长度极短的扩压段相连通，扩压段出口则与第一级蜗壳进口相连通，第一级蜗壳与第二级盖板经由两级间连接弯管相接，且两级间连接弯管出口与第二级叶轮进口相连通，第二级高度前弯叶轮出口与扩压段相连通，扩压段出口则与第二级蜗壳相连通；沿气流流动方向，两级间连接弯管扩压段的横截面积逐渐增大，叶轮出口极短扩压段横截面积逐渐增大；两级蜗壳型线由对数螺线控制，且沿螺旋方向，蜗壳过流断面横截面积逐渐增加，该两级压气机具有升压高及结构紧凑的特点。结构紧凑的特点。结构紧凑的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑式低转速两级离心压气机


[0001]本专利技术属于流体机械
，涉及一种紧凑式低转速两级离心压气机。

技术介绍

[0002]在能源动力、航空航天以及石油化工等领域，离心压缩机因其具有可靠性高、体积小、质量轻等特点而被广泛使用。然而随着空气压缩系统对于高压比、高效率的要求，单级离心式压缩机已经远远无法满足，两级离心压缩机相较于单级压缩机而言，则有着压比更高，体积更紧凑的特点，逐渐开始被用于燃料电池等空气压缩系统之中。两级式离心压缩机基本由低压机压气机、高压机压气机以及两级间连接管道组成。
[0003]目前，对于高压比、小流量离心压缩机而言，通过提高转动部件的转速满足高压比的要求，转速基本在5万转/分钟甚至10万转/分钟以上，这便对叶轮和轴的强度有着较高的要求。同时转动部件的高转速也使得轴承的选取存在着困难，普通的滑动轴承已经无法给此种高转速的轴提供支撑，需要使用空气轴承亦或是磁力轴承，使得压缩机的机械结构异常复杂以及制造成本陡增。
[0004]因此，期望一种压缩机的结构，可以在相对较低的转速条件下，摆脱昂贵以及复杂的轴承限制，实现高压比，并且保证紧凑式的设计，从而适应各种工作场合的需要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供了一种紧凑式低转速两级离心压气机，并同时具有体积小、压比高的特点。
[0006]为了达到上述的目的，本专利技术所述的紧凑式低转速两级离心压气机包括蜗壳壳体、进气管道、第一级盖板、第一级叶轮、第一级蜗壳、两级间连接弯管、第二级盖板、第二级叶轮以及第二级蜗壳；
[0007]第一级叶轮位于第一级盖板内部所形成的圆柱形空腔内，进气管道与第一级盖板相连接，且进气管道与第一级叶轮的流体通道相连通，第一级盖板的外周面与蜗壳壳体相接，第一级叶轮的外周面与第一级蜗壳内部的空间相连通，第一级蜗壳的端部轴向弯折后与两级间连接弯管的入口相接；
[0008]两级间连接弯管的出口与第二级叶轮的进口相连通，两级间连接弯管与第二级盖板相接，第二级叶轮位于第二级盖板内部所形成的圆柱形空腔内，第二级叶轮的外周面与第二级蜗壳内部的空间相连通；
[0009]沿气体流动方向，第一级蜗壳过流断面的横截面积逐渐增大，第二级蜗壳过流断面的横截面积逐渐增大，第一级蜗壳及第二级蜗壳过流断面横截面积的变化规律由对数螺线控制；
[0010]进气管道经第一级叶轮、第一级蜗壳、两级间连接弯管、第二级叶轮与第二级蜗壳相连通。
[0011]第一级叶轮为子午收缩和流道扩张结构，第二级叶轮为等厚度和流道扩张结构。
[0012]第一级蜗壳及第二级蜗壳为非对称蜗壳，第一级蜗壳及第二级蜗壳的横截面由部分椭圆与矩形构成。
[0013]第一级蜗壳及第二级蜗壳上均设置有无叶扩压段，无叶扩压段与第一级蜗壳及第二级蜗壳以相切圆弧的方式连接。
[0014]第一级蜗壳和第二级蜗壳的过流断面由矩形以及部分椭圆构成；
[0015]在回转角为0度到180度时，第一级蜗壳及第二级蜗壳的过流断面为保持轴向高度不变、径向长度逐渐增大的椭圆结构，在回转角为180度到360度时，第一级蜗壳和第二级蜗壳椭圆截面为保持半长轴与半短轴之比不变的椭圆结构。
[0016]第一级蜗壳及第二级蜗壳均具有靠近接近蜗壳进口的蜗舌。
[0017]两级间连接弯管扩张段为椭圆截面，两级间连接弯管的弯曲段为圆形截面。
[0018]第二级蜗壳的扩张管为椭圆结构。
[0019]两级间连接弯管的位置贴近蜗舌。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术所述的紧凑式低转速两级离心压气机在具体操作时，气体在低压级和高压级根据压比的分配原理依次进行升压；低压级包括进气管道、第一级叶轮、第一级蜗壳以及两级间连接弯管，气体经过高度前弯式叶轮做功后具有较大的速度头，在第一级蜗壳以及两级间连接弯管进行扩压，并且对于两级间连接弯管的形状进行控制，减少弯折时气体分离损失；低压级中较短的无叶扩压段以及蜗舌，减少了气体在无叶扩压段中的旋转，因此减少了蜗壳之中的摩擦损失，提高了低压级的效率；高压级包括第二级叶轮以及第二级蜗壳，气体从两级间连接弯管流出并进入第二级叶轮中被叶轮带动做功，此后则在无叶扩压段以及第二级蜗壳之中进行扩压，接近第二级蜗壳出口处的管道为扩张状，气体在此段扩张管内继续进行扩压；低压级和高压级均有着三段式的扩压结构，保证叶轮出口气体的速度可以高效的转化为所需要的压力；由于采取两级压缩的方式，叶轮以及整机压气机的径向尺寸可以在很大程度上缩小，在保证低转速的条件下实现部件之间结构的紧凑。
附图说明
[0022]图1为本专利技术双级空压机的简化剖视图；
[0023]图2为第一级叶轮3(左)和第二级叶轮7(右)的截面图；
[0024]图3为第一级叶轮3的剖视图；
[0025]图4为第一级蜗壳4(左)和第二级蜗壳(右)过流截面分布图；
[0026]图5为第一级蜗壳4中无叶扩压段9结构示意图；
[0027]图6为两级间连接弯管5和蜗舌10相对位置图；
[0028]图7为两级间连接弯管5结构示意图。
[0029]其中，1为进气管道、2为第一级盖板、3为第一级叶轮、4为第一级蜗壳、5为两级间连接弯管、6为第二级盖板、7为第二级叶轮、8为第二级蜗壳、9为无叶扩压段、10为蜗舌、11为两级间连接弯管扩张段、12为两级间连接弯管弯曲段、13为第二级蜗壳扩压管。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0031]参考图1至图7，本专利技术所述的紧凑式低转速两级离心压气机包括依次设置的进气管道1、第一级盖板2、第一级叶轮3、第一级蜗壳4、两级间连接弯管5、第二级盖板6、第二级叶轮7及第二级蜗壳8；其中，进气管道1与第一级盖板2相接，第一级盖板2内部为具有柱状的空腔，第一级叶轮3位于上述的柱状空腔内，所述柱状空腔同时与第一级蜗壳4相连通，第一级盖板2与第一级蜗壳4相接；第一级蜗壳4上具有无叶扩压段9以及蜗舌10；第一级蜗壳4的出口与两级间连接弯管5的进口相接，两级间连接弯管扩张段11的横截面积随着管道的轴向延伸而线性增加，经过两级间连接弯管弯曲段12，气体流动方向经过两级间连接弯管5后相反；两级间连接弯管5与第二级盖板6相接，两级间连接弯管5的出口与第二级叶轮7的进口相连通，第二级叶轮7位于第二级盖板6内部形成的柱状空腔内，所述柱状空腔与第二级蜗壳8相连通，第二级盖板6与第二级蜗壳8相接；第二级蜗壳8具有无叶扩压段9、蜗舌10以及靠近整机出口具有扩压作用的第二级蜗壳扩压管13。
[0032]在工作状况下，气体经过进气管道1进入第一级叶轮3的流道中，然后经无叶扩压段9进行扩压后进入第一级蜗壳4继续扩压，气体从低压级流出后进入两级间连接弯管扩张段11中进行扩压，再经由两级间连接弯管弯曲段12实现气体流向的改变，随后气体流入高压级进入第二级叶轮7的流道内，同样经无叶扩压段9进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑式低转速两级离心压气机，其特征在于，包括蜗壳壳体、进气管道(1)、第一级盖板(2)、第一级叶轮(3)、第一级蜗壳(4)、两级间连接弯管(5)、第二级盖板(6)、第二级叶轮(7)以及第二级蜗壳(8)；第一级叶轮(3)位于第一级盖板(2)内部所形成的圆柱形空腔内，进气管道(1)与第一级盖板(2)相连接，且进气管道(1)与第一级叶轮(3)的流体通道相连通，第一级盖板(2)的外周面与蜗壳壳体相接，第一级叶轮(3)的外周面与第一级蜗壳(4)内部的空间相连通，第一级蜗壳(4)的端部轴向弯折后与两级间连接弯管(5)的入口相接；两级间连接弯管(5)的出口与第二级叶轮(7)的进口相连通，两级间连接弯管(5)与第二级盖板(6)相接，第二级叶轮(7)位于第二级盖板(6)内部所形成的圆柱形空腔内，第二级叶轮(7)的外周面与第二级蜗壳(8)内部的空间相连通；沿气体流动方向，第一级蜗壳(4)过流断面的横截面积逐渐增大，第二级蜗壳(8)过流断面的横截面积逐渐增大，第一级蜗壳(4)及第二级蜗壳(8)过流断面横截面积的变化规律由对数螺线控制；进气管道(1)经第一级叶轮(3)、第一级蜗壳(4)、两级间连接弯管(5)、第二级叶轮(7)与第二级蜗壳(8)相连通。2.根据权利要求1所述的紧凑式低转速两级离心压气机，其特征在于，第一级叶轮(3)为子午收缩和流道扩张结构，第二级叶轮(7)为等厚度和流道扩张结构。3.根据权利要求1所述的紧凑式低转速两级离心压气机，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙金菊，朱钰凯，宋鹏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：