[發明專利]葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪及壓氣機

無效

• 申請號: 200710178403.5
• 申請日: 2007-11-29
• 公開（公告）號: CN101173673A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 劉火星;王洪偉;嚴明;陳懋章;蔣浩康
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/30
• 分類號: F04D29/30;F04D29/38
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種葉片式葉輪及機械裝置，尤其涉及一種大小葉片葉輪及壓氣機。

背景技術

葉片式壓氣機一般用于給氣體增壓，分為軸流式、離心式和斜流式壓氣機。軸流式壓氣機氣體的流動方式是軸向進氣、軸向排氣；離心式壓氣機氣體的流動方式是軸向進氣，徑向排氣；斜流式壓氣機是軸流與離心壓氣機的折衷，軸向進氣，與軸向有一定角度排氣。軸流式和斜流式壓氣機包括葉輪，包括轉子和靜子，葉輪上設有葉片。葉片的結構形式對壓氣機的增壓能力影響極大。

壓氣機轉子葉片轉動時，氣流流過產生的尾跡打在下游靜子的葉排上，會產生周期性激振力，如果此激振力與靜子本身固有頻率相近，會產生共振破壞靜子葉片，或因高周疲勞而影響靜子葉片壽命。常規的軸流壓氣機的共同特點是采用大小相同的葉片沿周向方向均勻分布，葉片與葉片之間形成的通道是相同的。

如圖1所示，現有技術中的壓氣機，轉子中葉片1的分布方式都是沿周向均勻分布的。

上述現有技術至少存在以下缺點：

因為轉子葉片是周向均勻分布的，其尾跡對下游靜子葉片產生的激振力也是嚴格周期性的，當轉速與轉子葉片數滿足一定關系的時候，這個激振力的頻率可能與下游靜子葉片的自振頻率相相近，從而引起共振導致事故。即使不發生共振，長時間的這種周期性激振也會使靜子葉片因高周期疲勞問題而產生裂紋，大大縮短壓氣機使用壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種對下游靜子的破壞性影響較小的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪及壓氣機。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，包括多個大葉片，其特征在于，所述多個大葉片沿周向非均勻分布。

本發明的壓氣機，該壓氣機的轉子為上述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪及壓氣機，由于大小葉片葉輪的多個大葉片沿周向非均勻分布，當壓氣機轉子采用這種葉片布置形式時，轉子葉片尾跡對下游靜子葉片產生的激振力是非嚴格周期性的，對下游靜子的破壞性影響較小。

附圖說明

圖1為現有技術中的葉輪的葉片分布示意圖；

圖2為本發明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪的葉片分布示意圖；

圖3為本發明中小葉片的位置與轉子效率的關系示意圖；

圖4為現有技術中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動時域圖；

圖5為現有技術中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動頻域圖；

圖6為本發明中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動時域圖；

圖7為本發明中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動頻域圖。

具體實施方式

本發明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其較佳的具體實施方式如圖2所示，包括多個大葉片2、3、4，多個大葉片2、3、4之間沿周向非均勻分布。

多個大葉片2、3、4中，相鄰兩個大葉片2、3之間的周向方向的距離為寬距離S2；相鄰兩個大葉片3、4之間的距離為窄距離S1。沿大小葉片葉輪一周的大葉片的分布可以是寬距離S2與窄距離S1相互間隔分布。也可以是其它的非均勻分布方式。

寬距離S2與窄距離S1的變化值可以小于等于10％。

多個大葉片2、3、4中，相鄰兩個大葉片之間可以設有小葉片。如第一大葉片2與第二大葉片3之間設有第一小葉片5；第二大葉片3與第三大葉片4之間設有第二小葉片6。

小葉片5、6距其壓力面一側的大葉片的周向距離，即第一小葉片5距其壓力面一側的第二大葉片3的周向距離S21等于相鄰的第一大葉片2和第二大葉片3之間的周向距離S1的25％-70％；同樣，第二小葉片6距其壓力面一側的第三大葉片4的周向距離S11等于相鄰的第二大葉片3和第三大葉片4之間的周向距離S1的25％-70％。

即，25％＜S11/S1＜70％及25％＜S21/S2＜70％，優選40％＜S11/S1＜60％及40％＜S21/S2＜60％，可以是25％、30％、40％、50％、60％、70％等。

本發明的壓氣機，該壓氣機的轉子為上述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪。

本發明中，壓氣機的轉子上的大葉片的周向位置不是均勻分布的，可以根據頻率的要求而變化。這樣轉子大葉片的尾跡對下游靜子葉片的主要激振力不是單一頻率，而是有一定分散分布，減弱了對靜葉的影響。