[发明专利]一种褶皱形扩压器

说明书

技术领域

本发明涉及压气机技术领域，尤其涉及一种褶皱形扩压器。

背景技术

离心压气机是大多数小型燃气轮机和涡轴发动机中的重要部件，由叶轮和扩压器组成。扩压器的作用在于不仅将离心叶轮旋转施加给气流能量中的动能转化为压力势能，还需要将离心叶轮流出的带径向和切向速度的高速气流通过叶片尽量扭转成纯轴向气流，供给燃烧室进行燃烧。扩压器性能直接影响到压气机级与燃烧室的工作状态，进而对整机性能影响较大，而且扩压器产生的流动损失约占离心压气机级损失的30％，对离心压气机的效率、压比和稳定运行工况范围有着重要影响。

离心压气机用扩压器一般可分为无叶扩压器、有叶扩压器和管式扩压器。如今在航空发动机中获得广泛应用的扩压器主要是叶片式扩压器和管式扩压器。无叶扩压器结构简单，工作范围宽，但气流基本沿等角螺旋线流动，流程长，损失大。常在压比较小，效率要求不高，径向尺寸限制较小，叶轮出口气流角(相对切向)较大的离心压气机中采用。叶片式扩压器不但可以通过半径增加减速扩压，同时叶片可使气流按一定的角度偏转，使流通面积可进一步加大以提高扩压能力，其效率也比较高。与无叶扩压器相比较，同样尺寸的有叶扩压器扩压能力更强，效率更高。而且叶片扩压器能够有效控制扩压器出口气流角，而这为下游的燃烧室或回流器提供良好的来流环境。叶片扩压器缺点是由于有叶片的存在，叶片扩压器中容易在喉部出现阻塞现象，并且在变工况情况下有叶扩压器冲击损失较大，效率下降明显，尤其在大冲角的情况下，流道中容易产生严重的分离，甚至导致喘振的发生。而在小流量情况下，往往在叶片扩压器中首先出现流动严重恶化，从而引起整机的喘振。管式扩压器是由沿周向均布的一系列扩压管道构成，相邻的两个管式扩压器通道在进口部分相贯，在扩压器进口轮盘和轮盖侧形成燕尾形前缘，相比于传统的叶片式扩压器，管式扩压器燕尾形前缘对于高马赫数的气流适应性较好，能够有效提高高压比离心的效率和稳定工作裕度，十分适合高压比离心压气机。然而管式扩压器存在加工难度大、成本高，同时加工精度难于保证等问题，因此，亟需一种能够兼顾扩压器气动性能和加工成本的新形扩压器结构布局。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种褶皱形扩压器。

(二)技术方案

本发明的褶皱形扩压器，包括上盖板1、下盖板2和褶皱结构3，褶皱结构3呈环形褶皱带状，上盖板1和下盖板2为环形板状结构，其中，褶皱结构3夹设于上盖板和下盖板之间，在上盖板和下盖板与褶皱结构之间形成气流通道8，气流通道的流通截面沿半径增大方向渐扩，气流经气体通道8后压力增大。

优选地，褶皱结构3由N个波峰6和N个波谷7沿周向相间排列而成，波峰和波谷沿圆周的截面尺寸沿半径增大方向渐增，褶皱结构的扫掠引导线方向与气流通道气体进口的气流方向相同，其中，2≤N≤1000。

优选地，上盖板1和下盖板2一面为平面，另一面为斜面，斜面倾斜角度与波峰和波谷的沿圆周截面尺寸沿径向变化的幅度匹配，波峰上沿与上盖板斜面接触，波谷下沿与下盖板斜面接触，上盖板1和下盖板2固定支撑褶皱结构3，上盖板的斜面与波谷7形成N个气流通道8，下盖板的斜面与波峰6形成N个气流通道8，气流通道的流通截面沿半径增大方向渐扩。

优选地，褶皱结构的扫掠引导线9为直线、曲线或折线，当扫掠引导线9为曲线或折线时，扫略引导线起始点的切线与气流通道气体进口的气流方向相同。

优选地，褶皱结构3由整体冲压、整体铸造或整体车铣工艺加工制成；或者先行分块冲压、分块铸造或分块车铣，然后焊接成一体。

优选地，气流通道的流通截面曲线为折线、正弦波形、三角波形、方波形、带倒圆角的方波形或一边为圆弧的方波形。

优选地，所述波峰和波谷的一端部11形成气流通道的气体进口4，该端部11为燕尾形、锯齿形、圆弧形或多圆弧形。

优选地，该褶皱形扩压器还包括折转整流通道10。

优选地，折转整流通道10为环绕褶皱形扩压器的圆筒状结构，其气体进口沿径向正对褶皱形扩压器气流通道的气体出口5，折转整流通道经90度转向，其气体出口沿轴向。

优选地，折转整流通道10中布置有整流隔板12，整流隔板方向与褶皱形扩压器气流通道的气体出口引导线切向相同；和/或整流隔板数量等于或小于褶皱扩压器波峰和波谷数量。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明的褶皱形扩压器具有以下有益效果：

(1)褶皱结构形成的气流通道通流面积大、流动阻塞小，提高了压气机的效率和推重比/功重比；