[發明專利]氣體壓縮機及氣體壓縮機的流量控制方法

無效

• 申請號: 201080010449.6
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN102341604A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 鄭奎玉;鄭現旭;鄭晉旭
• 申請（專利權）人: 愛進股份有限公司
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44;F04D29/46;F04D27/02;F04D29/42
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 李文穎;羅正云

技術領域

本發明涉及一種氣體壓縮機，更具體地涉及一種設置在與葉輪(impeller)出口相連的擴壓器通道(diffuser?channel)上，用于防止失速(stall)及喘振(surge)的可變式擴壓器系統(diffuser?system)及利用該系統的氣體壓縮機的流量控制方法。

背景技術

常規的氣體壓縮機使氣體流經旋轉中的葉輪，利用葉輪的離心壓縮力對氣體進行加速及壓縮。擴壓器通道與葉輪出口相連，以減少噪音并提高送風效率，而且使從葉輪排出的高速高壓氣體減速，起到將氣體的動能轉換為壓力能量的作用。

若流經葉輪的氣體流量減少或者葉輪入口與出口的壓力差減小，則氣流會變得不穩定。從而，在擴壓器通道發生逆流，由此出現失速及喘振現象。尤其，如果氣體流量進一步減少或者葉輪入口與出口的壓力變得相等，就會進入喘振狀態而在擴壓器通道內周期性地發生全逆流，從而大幅降低壓縮機的效率。

因此，為了能夠最大限度地減小失速及喘振的同時控制流量，提出了一種能夠改變擴壓器通道面積的可變式擴壓器。常規的可變式擴壓器由沿擴壓器通道的圓周方向配置的多個翼片(vane)組成。若流量減少或者葉輪入口與出口的壓力差變得越小，可變式擴壓器就會縮小擴壓器通道的面積，反之，會擴大擴壓器通道的面積，以使氣流變得穩定。

然而，現有的可變式擴壓器無法完全封閉葉輪出口，會允許氣體通過葉輪與可變式擴壓器之間的空間逆流，因此對于失速及喘振的預防有局限性。而且，現有的可變式擴壓器對流量控制范圍有局限性，通過現有的可變式擴壓器能夠控制的最大流量范圍是額定流量的大約45％。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過改進可變式擴壓器系統以切斷氣體的逆流，從而能夠有效地預防失速及喘振的氣體壓縮機及氣體壓縮機的流量控制方法。

本發明的另一個目的在于提供一種通過改進可變式擴壓器系統，從而能夠擴大可控最大流量范圍的氣體壓縮機及氣體壓縮機的流量控制方法。

根據本發明一實施例的氣體壓縮機，包括：I)葉輪，其固定在旋轉軸上，且外周面上具備包括葉面及端面(edge)的多個葉片(blade)；II)護罩(Shroud)，其具備圍繞葉面并與端面平行的外壁；III)環狀閥，其設置在與葉輪出口相連的擴壓器通道上，用于開閉擴壓器通道，而且沿葉輪的放射方向與葉輪端部保持間距。環狀閥與護罩外壁相接觸并沿護罩外壁滑動移動。

環狀閥沿葉輪徑向與葉輪端部保持滿足以下條件的間距G。

0.002D≤G≤0.008D

其中，D表示葉輪的出口側直徑(mm)。

氣體壓縮機可進一步包括：在擴壓器通道中的環狀閥外側，沿擴壓器通道的圓周方向設置的多個翼片。

根據本發明另一實施例的氣體壓縮機，包括：I)葉輪，其固定在旋轉軸上，且外周面上具備包括葉面及端面的多個葉片；II)護罩，其圍繞葉面；III)環狀閥，其設置在與葉輪出口相連的擴壓器通道上，并沿平行于旋轉軸的方向移動，以開閉擴壓器通道；IV)多個翼片，其沿擴壓器通道的圓周方向設置在擴壓器通道中的環狀閥外側，且分別具備翼片軸；V)致動器(actuator)，其與環狀閥及多個翼片軸相結合，依次控制環狀閥的移動及翼片的轉動角度。

環狀閥沿葉輪的放射方向與葉輪端部保持滿足以下條件的間距G。

0.002D≤G≤0.008D

其中，D表示葉輪的出口側直徑(mm)。

護罩的外壁與端面平行，環狀閥與護罩的外壁接觸并沿護罩的外壁能夠滑移。

葉輪可采用葉片之間的空間在護罩內側越過葉面相互連通的結構。另一方面，葉輪可采用葉片之間的空間在葉面側被蓋板相互分開的結構。

致動器可包括：I)內側導環，其圍繞翼片軸；II)球頭連桿(ball?lever)，其沿葉輪的放射方向貫穿內側導環及翼片軸，以使內側導環與翼片軸相結合；III)外側導環，其圍繞內側導環，并通過連接部與環狀閥連接成一體，且具備傾斜滑孔；IV)固定銷，其貫穿傾斜滑孔并固定在內側導環上。氣體壓縮機可進一步包括支撐翼片軸、內側導環及環狀閥的擴壓器框架(diffuser?frame)。

翼片軸上形成有沿葉輪的放射方向貫穿翼片軸的空穴(cavity)，內側導環上可形成有沿葉輪的放射方向與空穴相對的多個開口部。多個球頭連桿可分別包括：球頭部件，其壓靠在內側導環的開口部側壁上；支撐部件，其插入于空穴并固定在翼片軸上。