本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，包括機匣、輪轂和擴穩(wěn)增效裝置，機匣上開有高壓氣體吸入孔、對引射氣體孔和M個噴射氣體孔，高壓氣體經(jīng)高壓氣體吸入孔被吸入擴穩(wěn)增效裝置，中間級動葉頂部和中間級靜葉根部的氣體經(jīng)引射氣體孔被吸入至擴穩(wěn)增效裝置，摻混后的氣體經(jīng)噴射氣體孔噴射至低壓級動葉的頂部。本發(fā)明專利技術(shù)可以吸出中間級靜葉根部的氣體和中間級動葉頂部的氣體，能夠減小中間級靜葉根部區(qū)域的附面層厚度、角區(qū)的漩渦強度，抑制該區(qū)域的流動分離，可以起到減小流動損失、提高壓氣機效率的作用，改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及氣體壓縮裝置
，尤其是一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，其特別適用于燃氣輪機、氣體壓縮機、氣體鼓風(fēng)機，用于航空、化工、電力、冶金、交通、紡織等行業(yè)。
技術(shù)介紹
在我國基礎(chǔ)性工業(yè)領(lǐng)域(化工、發(fā)電、冶金、電力、交通、紡織等)運行著大量以葉片形式為氣動結(jié)構(gòu)基元的流體輸送機械，主要包括氣體壓縮機、通風(fēng)機、鼓風(fēng)機和壓氣機。這類氣體輸送裝置的功率、壓比、流量覆蓋范圍基本上囊括了整個工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，而且大部分是直接依靠電力拖動的。因此在完成流體輸送的同時，消耗了巨額的電力，據(jù)統(tǒng)計表明消耗著全國工業(yè)用電量的30-40％的比例。另一方面，從能源高效利用的角度出發(fā)，我國目前在工業(yè)界廣泛運行葉片式流體壓縮機械和現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系還存在很大的空間可以挖掘。此外在航空領(lǐng)域，風(fēng)扇、壓氣機是航空渦扇發(fā)動機的核心部件之一，提高航空渦扇發(fā)動機的推重比和穩(wěn)定性必須提高風(fēng)扇、壓氣機的級增壓比、氣動穩(wěn)定裕度和效率。比如提高級增壓比，就可以減少風(fēng)扇、壓氣機的級數(shù)，從而增加發(fā)動機的推重比，但是隨著壓氣機增壓比的升高，壓氣機出口面積急劇減小，葉尖間隙與葉片高度之比相對增加，附面層影響、級間干擾和氣流泄漏相對增強，使得壓氣機流動損失大大增加，嚴重地降低效率，并難以保證壓氣機的正常穩(wěn)定工作，帶來穩(wěn)定性降低的問題。因此，提高發(fā)動機的推重比和使用穩(wěn)定性，迫切需要采用新型的流動控制手段，來擴大風(fēng)扇/壓氣機的穩(wěn)定性，并提高其效率。目前在工業(yè)界運行的葉片式通用流體壓縮機械在實際運行中，依據(jù)流體輸送系統(tǒng)的實際要求，壓縮機機械經(jīng)常在非設(shè)計狀況下工作，在這種運行情況下，在滿足壓比不變的情況下，運行效率和運行穩(wěn)定性均會大幅度的降低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機。(二)技術(shù)方案本專利技術(shù)提供了一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，包括：機匣1、輪轂2和至少一個擴穩(wěn)增效裝置40；其中，在所述機匣的至少一列靜葉的下游方向開有至少一個高壓氣體吸入孔13；在所述機匣的沿一列靜葉的延伸方向開有2*N對引射氣體孔，其中N為壓氣機中間級的級數(shù)；在所述機匣的與M級低壓級動葉對應(yīng)位置開有M個噴射氣體孔；擴穩(wěn)增效裝置40沿周向設(shè)置于機匣外壁，其與所述一列靜葉位置正對并覆蓋所述高壓氣體吸入孔13、引射氣體孔和噴射氣體孔，高壓氣體經(jīng)所述高壓氣體吸入孔13)被吸入所述擴穩(wěn)增效裝置，在所述高壓氣體的作用下，中間級動葉頂部和中間級靜葉根部的氣體經(jīng)所述引射氣體孔被吸入至所述擴穩(wěn)增效裝置并與所述高壓氣體摻混，摻混后的氣體經(jīng)所述噴射氣體孔噴射至低壓級動葉的頂部。優(yōu)選地，所述2*N對引射氣體孔的N對引射氣體孔關(guān)于中間級靜葉對稱且靠近中間級靜葉的根部；當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，其另外N對引射氣體孔關(guān)于中間級動葉對稱且靠近中間級動葉的頂部；當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，所述M個噴射氣體孔與M級低壓級動葉位置正對。優(yōu)選地，所述擴穩(wěn)增效裝置40包括：蓋板19、引射結(jié)構(gòu)和引射殼體。優(yōu)選地，所述引射殼體包括：引射段41、過渡段42和噴射段43，該三者的對稱軸均平行于壓氣機軸線，所述引射段41和噴射段43通過所述過渡段42連通。優(yōu)選地，所述引射結(jié)構(gòu)置于所述引射殼體內(nèi)，其包括：沿平行于壓氣機軸線的直線對稱排列的第一隔板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漸縮形成引射噴嘴24。優(yōu)選地，所述蓋板19覆蓋所述引射結(jié)構(gòu)和引射殼體，所述擴穩(wěn)增效裝置40形成一整體密封結(jié)構(gòu)，所述蓋板19與所述引射結(jié)構(gòu)之間形成吸入
腔44，所述吸入腔44覆蓋所述高壓氣體吸入孔13，其通過所述高壓氣體吸入孔13與壓氣機的空氣通道連通；所述蓋板19與所述第一隔板25、引射段41和過渡段42之間形成第一引射腔45，所述蓋板19與第二隔板26、引射段41和過渡段42之間形成第二引射腔46，所述第一引射腔45和第二引射腔46覆蓋所述引射氣體孔，其通過所述引射氣體孔與壓氣機的空氣通道連通；所述蓋板19與噴射段43之間形成噴射腔47，所述噴射腔47覆蓋噴射氣體孔，其通過所述噴射氣體孔與壓氣機的空氣通道連通；所述吸入腔44、第一引射腔45和第二引射腔46均與噴射腔47連通。優(yōu)選地，所述引射噴嘴的出口端23與過渡段42之間形成所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口，所述引射結(jié)構(gòu)可沿平行于壓氣機軸線的方向相對于引射殼體移動，使得所述引射噴嘴的出口端23與過渡段42的距離發(fā)生變化，所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口大小被調(diào)節(jié)，從所述第一引射腔45和第二引射腔46引射出的氣體流量隨之被調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，所述引射結(jié)構(gòu)下游方向的端部還固定有移動塊30，所述第一隔板25和第二隔板26連接所述移動塊30，所述移動塊30經(jīng)螺桿27連接步進電機28，所述步進電機28連接單片機29，壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置31設(shè)置于機匣內(nèi)壁，并與所述單片機29連接，所述單片機29控制所述步進電機28轉(zhuǎn)動并帶動所述螺桿27轉(zhuǎn)動，所述移動塊30、第一隔板25和第二隔板26同時移動，實現(xiàn)對引射噴嘴的位置控制。優(yōu)選地，所述引射結(jié)構(gòu)下游方向的底端還固定有聯(lián)動擋板48，所述第一隔板25和第二隔板26連接所述聯(lián)動擋板48，所述聯(lián)動擋板48的朝向上游方向的一端為三角形，朝向下游方向的一端為矩形，在所述步進電機28控制下，與所述移動塊30一起運動，所述高壓氣體吸入孔的開度被調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，輪轂外壁設(shè)置有多排動葉，所述多排動葉沿輪轂周向形成多列動葉，每列動葉均位于與壓氣機軸線平行的直線上；機匣內(nèi)壁設(shè)置有多排靜葉，所述多排靜葉沿機匣周向形成多列靜葉，每列靜葉均位于與壓氣機軸線平行的直線上，所述多排動葉和多排靜葉交錯排列，相鄰一排動葉和一排靜葉構(gòu)成壓氣級的一級。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本專利技術(shù)的具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機具有以下有益效果：(1)通過高壓氣體吸入孔和引射氣體孔的作用，可以吸出中間級靜葉根部的氣體，能夠減小中間級靜葉根部區(qū)域的附面層厚度、角區(qū)的漩渦強度，抑制該區(qū)域的流動分離，可以起到減小流動損失、提高壓氣機效率的作用；(2)通過高壓氣體吸入孔和引射氣體孔的作用，可以吸出中間級動葉頂部的氣體，能夠減小該中間級動葉頂部區(qū)域附面層厚度、改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用；(3)通過噴射氣體孔，可以向低壓級動葉頂部噴射氣體，能夠減小低壓級動葉頂部區(qū)域的附面層厚度、抑制動葉葉頂?shù)男孤读鲃?、改善壓氣機不穩(wěn)定工作時該區(qū)域的流動阻塞和氣體回流，可以起到提高壓氣機效率的作用、拓寬壓氣機穩(wěn)定工作范圍的作用；(4)還可以根據(jù)壓氣機的運行情況，調(diào)整引射出的氣體流量，提高了壓氣機的穩(wěn)定性和靈活性；(5)還可以通過壓氣機穩(wěn)定性監(jiān)測裝置監(jiān)測壓氣機的運行狀態(tài)，并通過螺桿、步進電機和單片機自動調(diào)節(jié)引射噴嘴的位置以及引射出的氣體流量，實現(xiàn)壓氣機擴穩(wěn)增效裝置的自動控制，提高了氣體流量調(diào)節(jié)的準確性和反應(yīng)速度，無需人工干預(yù)，進一步提高了具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機的性能。附圖說明圖1為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的壓氣機整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示壓氣機中的B-B、C-C剖分截面位置示意圖；圖3為B-B剖分平面示意圖；圖4為C-C剖分平面示意圖；圖本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，其特征在于，包括：機匣(1)、輪轂(2)和至少一個擴穩(wěn)增效裝置(40)；其中，在所述機匣的至少一列靜葉的下游方向開有至少一個高壓氣體吸入孔(13)；在所述機匣的沿一列靜葉的延伸方向開有2*N對引射氣體孔，其中N為壓氣機中間級的級數(shù)；在所述機匣的與M級低壓級動葉對應(yīng)位置開有M個噴射氣體孔；擴穩(wěn)增效裝置(40)沿周向設(shè)置于機匣外壁，其與所述一列靜葉位置正對并覆蓋所述高壓氣體吸入孔(13)、引射氣體孔和噴射氣體孔，高壓氣體經(jīng)所述高壓氣體吸入孔(13)被吸入所述擴穩(wěn)增效裝置，在所述高壓氣體的作用下，中間級動葉頂部和中間級靜葉根部的氣體經(jīng)所述引射氣體孔被吸入至所述擴穩(wěn)增效裝置并與所述高壓氣體摻混，摻混后的氣體經(jīng)所述噴射氣體孔噴射至低壓級動葉的頂部。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有擴穩(wěn)增效裝置的壓氣機，其特征在于，包括：機匣(1)、輪轂(2)和至少一個擴穩(wěn)增效裝置(40)；其中，在所述機匣的至少一列靜葉的下游方向開有至少一個高壓氣體吸入孔(13)；在所述機匣的沿一列靜葉的延伸方向開有2*N對引射氣體孔，其中N為壓氣機中間級的級數(shù)；在所述機匣的與M級低壓級動葉對應(yīng)位置開有M個噴射氣體孔；擴穩(wěn)增效裝置(40)沿周向設(shè)置于機匣外壁，其與所述一列靜葉位置正對并覆蓋所述高壓氣體吸入孔(13)、引射氣體孔和噴射氣體孔，高壓氣體經(jīng)所述高壓氣體吸入孔(13)被吸入所述擴穩(wěn)增效裝置，在所述高壓氣體的作用下，中間級動葉頂部和中間級靜葉根部的氣體經(jīng)所述引射氣體孔被吸入至所述擴穩(wěn)增效裝置并與所述高壓氣體摻混，摻混后的氣體經(jīng)所述噴射氣體孔噴射至低壓級動葉的頂部。2.如權(quán)利要求1所述的壓氣機，其特征在于，所述2*N對引射氣體孔的N對引射氣體孔關(guān)于中間級靜葉對稱且靠近中間級靜葉的根部；當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，其另外N對引射氣體孔關(guān)于中間級動葉對稱且靠近中間級動葉的頂部；當(dāng)一列動葉旋轉(zhuǎn)至與所述一列靜葉在壓氣機軸向重合時，所述M個噴射氣體孔與M級低壓級動葉位置正對。3.如權(quán)利要求1所述的壓氣機，其特征在于，所述擴穩(wěn)增效裝置(40)包括：蓋板(19)、引射結(jié)構(gòu)和引射殼體。4.如權(quán)利要求3所述的壓氣機，其特征在于，所述引射殼體包括：引射段(41)、過渡段(42)和噴射段(43)，該三者的對稱軸均平行于壓氣機軸線，所述引射段(41)和噴射段(43)通過所述過渡段(42)連通。5.如權(quán)利要求4所述的壓氣機，其特征在于，所述引射結(jié)構(gòu)置于所述引射殼體內(nèi)，其包括：沿平行于壓氣機軸線的直線對稱排列的第一隔板(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漸縮形成引射噴嘴(24)。6.如權(quán)利要求5所述的壓氣機，其特征在于，所述蓋板(19)覆蓋
\t所述引射結(jié)構(gòu)和引射殼體，所述擴穩(wěn)增效裝置(40)形成一整體密封結(jié)構(gòu)，所述蓋板(19)與所述引射結(jié)構(gòu)之間形成吸入腔(44)，所述吸入腔(44)覆蓋所述高壓氣體吸入孔(13)，其通過所述高壓氣體吸入孔(13)與壓氣機的空氣通道連通；所述蓋板(19)與所述第一隔板(25)、引射段(41)和過渡段(42)之間形成第一引射腔(45)，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李鋼，杜薇，徐燕驥，朱俊強，徐綱，盧新根，聶超群，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院工程熱物理研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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