[发明专利]一种具有高压比的离心式压气机叶轮

说明书

本发明公开了一种具有高压比的离心式压气机叶轮，由叶片和叶盘组成。叶片采用扭曲形结构，叶片上边缘为直线形，叶片下边缘为后弯曲线形，叶片与叶盘交线轴向截面外缘为曲线形结构。叶轮边缘叶片宽度大，且叶片上边缘位于同一平面内。叶片与叶轮迎风平面攻角为25～75°，叶片轴向长度与叶盘半径长度相同，该迎风面即是进气口，进气量显著提高。叶片之间间隙小,叶轮旋转时气体被挤压到流道中，气体在挤压过程中增压，气体流动损失小，增压效果好。由于叶轮边缘叶片宽度大，叶片做功能力较强，压比增大；叶片上边缘为直线形，进气效率高，冲击小；叶片下边缘为后弯曲线形，气流在出口处的流动均匀，在扩压器及蜗壳中的流动损失小。

技术领域

本发明涉及燃气轮机及叶轮机械技术领域，具体地说，涉及一种具有高压比的离心式压气机叶轮。

背景技术

单级离心式压气机在小型燃机结构设计中应用较广，一般100kW～5MW功率的燃机均可采用这种结构。尤其对于兆瓦级功率段的应用，单级压气机具有结构简单、尺寸小、维护方便、故障率低、寿命长、可靠性高等特点。但同时为了保证燃机设计功率指标的实现，需要压气机具有高压比参数。对于国内自主开发的同功率段燃机压气机叶轮而言，最高设计压比只能达到4.3，而国外单级离心压气机的压比最高可做到9，无法适应兆瓦级燃机对高压比的需求。喘振是离心式压缩机本身固有特性，而造成喘振的唯一直接原因是进气量减小的一定值，现有技术中离心式压气机都存在进气量不足的缺陷。

现有技术中CN108757559A公开了“一种单级分段式离心压气机叶轮结构”，该叶轮结构包括依次布置在转子轴上的第一叶轮段、第二叶轮段和第三叶轮段，各叶轮盘上均设有台阶形装配面并径向过盈配合装配成一体，锥套在径向上过盈配合安装在第一叶轮段的外侧台阶形装配面上，轴封通过螺纹紧固在转子轴上，并在轴向上压紧锥套，且轴封与转子轴之间安装有限位销，第二叶轮段、第三叶轮段的叶片数量相等且在周向位置上一一对应连接，第一叶轮段的叶片在周向上与第二叶轮段的叶片错位布置，且第一叶轮段的叶片进口型线采用折弯型线。虽然增强了进口叶轮段的整流、预压缩作用，增加了入口通流面积，提高流体流量，并降低了气流损失，利于在进口叶轮段获得较高初压的气流，但并未提高离心压气机在径向的增压能力，现有技术中存在同功率段燃机压气机叶轮，最高设计压比低；离心式压气机存在进气量不足的缺陷，继而会导致喘振，稳定高效的工作区域狭窄，不利于叶片对气体的做功，单级增压困难。

发明内容

为避免现有技术存在的不足，本发明提出一种具有高压比的离心式压气机叶轮。该压气机叶轮能提高离心压气机径向增压能力和效率，压气机叶轮具有结构简单、尺度小、维护方便、故障率低、寿命长、可靠性高的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:具有高压比的离心式压气机叶轮，叶轮为半开式结构，包括叶片和叶盘，其特征在于所述叶片上边缘为直线形，叶片下边缘为后弯曲线形，叶片与叶盘交线轴向截面外缘为曲线形结构，叶轮边缘叶片宽度大且叶片上边缘位于同一水平面内；叶片与叶轮迎风面攻角a为25～75°，该迎风面即是进气口，叶片轴向长度与叶盘半径长度相同，叶片之间间隙小，叶轮顺时针方向旋转，旋转时叶片将气体被挤压到流道中进行增压。

所述叶片数量为若干,叶片依叶盘圆心周向均布且叶片之间距离相等。

有益效果