[发明专利]一种风冷压气机

说明书

本发明公开了一种风冷压气机，包括转子、叶轮和至少一个主气道，其中，所述转子上套设电机，电机外罩设壳体；所述壳体在压气机末端围拢形成高压腔体，所述主气道末端的出口经叶轮连接高压气腔；所述叶轮为闭式叶轮，包括后盖、叶片、套体和前盖，前盖罩设于叶片上，前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接。叶轮设置为多级，上一级叶轮的出气口连通下一级叶轮的进气口，逐级压缩气体。本发明的风冷压气机，不需要在轴上加装风冷风扇，结构更简单，可靠性强。采用闭式叶轮，摩擦损失小，流动阻力小，效率高，轻巧并具有高强度。

技术领域

本发明涉及一种风冷压气机，属于压气机技术领域。

背景技术

工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。压气机是利用高速旋转的叶片给气体(多为空气)做功以提高气体压力的部件，其将空气压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室燃料燃烧，产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。压气机采用电机驱动，电机转子转动会产生大量的热，转子温度超过永磁材料的使用温度后出现退磁，电机效率会明显降低，电机寿命受到影响，可靠性不能有效的保证。现有技术中为解决该技术问题，多在转子上设置冷却风扇，增加了零部件数量和工艺难度，带来体积大、发热高、散热困难的问题。另外，目前的压气机普遍采用多个径向轴承和推力轴承组成的轴承组，需要足够长的转轴进行安装，带来压气机轴向尺寸增加的问题，若将该类型的压气机用在微型燃气轮机发电机组等设备中，会增大设备所占用的空间，同时增加整体重量，不利于集成化设计；且布置多个轴承所带来的加工及装配误差会增大，加工及装配难度高。再有，目前的压气机采用的叶轮多为半开式叶轮，在如何获得较小的摩擦损失和流动阻力、较高的效率、轻巧并具有高强度等方面尚有改进的余地。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种风冷压气机，无需在轴上加装风冷风扇即可达到冷却效果，结构简单，可靠性强。

本发明的技术方案如下：

一种风冷压气机，包括转子、叶轮和至少一个主气道，其中，所述转子上套设电机(包括定子及线圈)，电机外罩设壳体；所述壳体在压气机末端围拢形成高压腔体，所述叶轮套设在转子末端迎向进气设置，所述主气道环绕定子设置，所述主气道末端的出口经叶轮连接高压气腔；所述叶轮为闭式叶轮，具体结构为：包括后盖、叶片、套体和前盖，其中，后盖设置在套体尾端，且后盖与套体中心设置一体的通孔用于套设并固定于转轴上；叶片环绕套体设置且朝同一方向旋转，叶片的一端与套体外壁连接，另一端与后盖端面连接；前盖罩设于叶片上，静子罩住前盖；前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；前盖尾部和后盖之间由叶片隔成间隔的出风口，气体由叶片前部经流道从出风口流出。

进一步的，所述后盖、叶片和套体一体成型。

进一步的，所述叶片外缘在轴向上凸出于后盖端面。

进一步的，所述叶片包括较长的主叶片和较短的分流叶片，主叶片和分流叶片依次间隔设置。所述前盖凹槽分为主叶片槽和分流叶片槽，分别对应主叶片和分流叶片端部设置。

进一步的，所述前盖的前沿凸出于叶片前沿，或平于叶片前沿，或短于叶片前沿。

进一步的，所述前盖由碳纤维复合材料制成。具体的制备方法为：

步骤A，将设定体积的碳纤维投入油床中，利用该油床中的液态胶合剂对碳纤维进行浸润；

步骤B，将经过充分浸润的碳纤维提取出，并挤压以去除其中的多余胶合剂；

步骤C，对挤压掉多余胶合剂后的碳纤维进行缠绕处理形成沾满胶合剂且具有三维结构的海绵状碳纤维；

步骤D，将沾满胶合剂且具有三维结构的海绵状碳纤维进行抽真空处理，使碳纤维三维结构中的气体被抽出；