[发明专利]适用于低分子量气体的离心压缩机叶片及压缩机

说明书

技术领域

高压小流量离心叶轮属于流体机械领域，用于提高实际气体工质的压力。在实际工艺系统中，尤其是针对合成气、氦气等低分子量气体，气体工质为了达到系统所需要的压力，往往需要多段多缸多级压缩。而在后续级的压缩过程中，随着气体工质压力的提高，气体工质的体积不断减少。在高压下，离心叶轮的宽度很窄导致粘性效应加剧，因此对于高压小流量离心叶轮而言，其叶片型线参数对其性能有着至关重要的作用。

背景技术

在低分子量气体(如氢气、合成气等)工艺系统中，工艺气体工质为了达到工艺系统所需要的压力，往往需要多段多缸多级压缩。在后续级的压缩过程中，随着气体工质压力的提高，气体工质的体积不断减少。在高压下，离心叶轮的宽度很窄导致粘性效应加剧，因此对于高压小流量的合成气离心叶轮而言，其叶片型线参数对其性能有着至关重要的作用。

如中国发明专利“多叶片离心式鼓风机”(申请号：200780000513.0)，针对空气工质，提出一种弯曲的长方形板状叶片，希望在不降低鼓风性能的前提下，降低噪音。另外如中国实用新型专利“一种高效直板式叶片离心风机模型”(申请号：200320109618.9)，同样是对于空气，提出的是直叶片形式，结构上采用锥形前盘，通过添加叶片衬板，增强叶片的耐磨性，提高叶轮使用寿命。在上述现有技术中，均针对空气鼓风机，直接将板材弯曲成叶片，叶片厚度不变，叶轮出口宽度过宽，无法达到合成气压缩高压比的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种新的离心叶轮的叶片形式。由该叶片所形成的离心叶轮，流道宽度窄，适宜于小流量流动情况。一种用于合成气的高压小流量离心叶轮，能够完全适应气体工质的体积流量小的特性。通过叶片型线参数设计，尽量减小工质流入叶轮的入口冲角，保证其气动性能。叶片型线参数可以直接输入自动加工机床，进行加工。叶轮出口宽度为B₁，叶轮出口半径为R₁。叶轮出口宽度为B₂，叶轮出口半径为R₂。本发明特别针对B₂/R₂属于0.035～0.04的叶片做出发明设计。

根据本发明的一个方面，提供适用于低分子量气体的离心压缩机叶片，所述叶片为后弯等厚度叶片，由前缘、压力面、吸力面、后缘、前盖面和后盘面围成，其中：前缘为圆弧，分别与压力面和吸力面在叶片进口处相切；后缘为叶轮出口边，位于离心叶轮的外径上；前盖面和后盘面分别由前盖边和后盘边绕Z轴旋转而成，其特征在于：B₂∶R₂＝0.035～0.04，其中B₂为叶轮出口宽度，R₂为叶轮出口半径；叶片后盘边由一条线段和一段圆弧组成，两者在其连接处相切，组成所述叶片后盘边的所述线段的起点的(Y，Z)坐标为(R₂，0)，与Y轴的夹角小于6度，所述线段从叶轮外径位置向轴线方向延伸，在Y轴方向延伸距离在0.4R₂和0.6R₂之间；所述圆弧的半径不超过0.3R₂，所述圆弧的展角在25度到45度之间；叶片前盖边由一条线段和一段圆弧组成，两者在其连接处相切，组成所述叶片前盖边的所述线段的起点的(Y，Z)坐标为(R₂，B₂)，与Y轴的夹角比组成所述后盘面的所述线段与Y轴的夹角大1～5度，所述线段从叶轮外径位置向轴线方向延伸，在Y轴方向延伸距离在0.4R₂和0.6R₂之间；所述圆弧的半径不超过0.3R₂；所述圆弧的展角在25度到45度之间；叶片的压力面与吸力面由叶片中轴线和叶片厚度决定，所述叶片中轴线为由入口截面向出口截面延伸的连续、光滑、无拐点的曲线；所述曲线为在二次函数：叶轮入口圆弧和叶轮出口圆弧的包络范围内，叶片厚度不超过0.03R₂。根据本发明的另一个方面，提供适用于低分子量气体的离心压缩机，其包括根据本发明提供的适用于低分子量气体的离心压缩机叶片。