[發(fā)明專(zhuān)利]雙轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)沖壓壓氣機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711192046.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107989804A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳福世達(dá)動(dòng)力科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F04D21/00
• 分類(lèi)號(hào): F04D21/00;F04D29/32;F04D29/38;F04D29/54
• 代理公司: 海口翔翔專(zhuān)利事務(wù)有限公司46001
• 代理人: 莫臻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬氣體增壓技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種壓氣機(jī)，具體是一種雙轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)沖壓壓氣機(jī)。

背景技術(shù)

廣義的壓氣機(jī)一般是指可以將氣體壓力增高的機(jī)械設(shè)備，是通過(guò)機(jī)械裝置對(duì)氣體做功，從而將氣體壓力提高。壓氣機(jī)既可以作為一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備廣泛應(yīng)用于化工、能源、機(jī)械、冶金等各行各業(yè)，還可以作為燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的重要部件。

目前，壓氣機(jī)種類(lèi)較多，主要分為正排量式和轉(zhuǎn)子動(dòng)力式兩大類(lèi)，正排量式壓氣機(jī)主要通過(guò)改變?nèi)莘e的方式來(lái)提高氣體壓力，轉(zhuǎn)子動(dòng)力式壓氣機(jī)則主要通過(guò)葉輪機(jī)械增加氣體的速度來(lái)增加氣體動(dòng)壓，再將動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓。正排量式壓氣機(jī)又分為活塞式、隔膜式、渦旋式、螺桿式壓氣機(jī)等等，轉(zhuǎn)子動(dòng)力式壓氣機(jī)主要有軸流式壓氣機(jī)、離心式壓氣機(jī)兩個(gè)基本類(lèi)別，有的壓氣機(jī)是這兩類(lèi)壓氣機(jī)的組合，還有一類(lèi)壓氣機(jī)介于軸流式和離心式之間，被稱(chēng)為斜流式壓氣機(jī)，但這種壓氣機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中不常見(jiàn)。

還有一種壓氣機(jī)被稱(chēng)為沖壓壓氣機(jī)，這種壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有進(jìn)氣道，沒(méi)有轉(zhuǎn)子，主要利用進(jìn)口氣流的沖壓壓縮進(jìn)行增壓，但這種壓氣機(jī)通常只能工作在超音速條件下。

離心式壓氣機(jī)氣流主要沿徑向流動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單級(jí)壓比高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但存在效率較低，迎風(fēng)面積大，最大、最小流量受工況的限制。軸流壓氣機(jī)氣流主要沿軸向流動(dòng)，具有流量大、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但存在單級(jí)壓比較低、高壓比時(shí)級(jí)數(shù)多、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雙轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)沖壓壓氣機(jī)，其是將沖壓壓縮的機(jī)制引入到轉(zhuǎn)子動(dòng)力式壓氣機(jī)中，利用兩個(gè)轉(zhuǎn)子的對(duì)轉(zhuǎn)使氣流的相對(duì)速度達(dá)到超音速，從而為沖壓壓縮創(chuàng)造條件。

本發(fā)明所采用的原理：利用前后設(shè)置的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反(對(duì)轉(zhuǎn))的轉(zhuǎn)子，使氣流在前轉(zhuǎn)子中流動(dòng)過(guò)程中，前轉(zhuǎn)子的葉片對(duì)氣流做功，使得氣流壓力和流動(dòng)速度增大，在前轉(zhuǎn)子出口處，要求氣流不僅要軸向流動(dòng)，同時(shí)要旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)速度(切向速度)要盡可能大，前轉(zhuǎn)子出口的旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入后轉(zhuǎn)子時(shí)，由于后轉(zhuǎn)子與前轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反(對(duì)轉(zhuǎn))，旋轉(zhuǎn)氣流相對(duì)于后轉(zhuǎn)子的葉片相對(duì)速度較大，當(dāng)相對(duì)速度超過(guò)音速后，就可以在后轉(zhuǎn)子氣流通道中利用沖壓壓縮對(duì)氣流增壓，即氣流在后轉(zhuǎn)子氣流通道內(nèi)形成斜激波和正激波(斜激波和正激波組合成激波系)，氣流穿過(guò)激波后，壓力會(huì)突然升高，而流速則突然下降，可見(jiàn)，本發(fā)明與普通的轉(zhuǎn)子動(dòng)力式壓氣機(jī)不同之處在于：后轉(zhuǎn)子主要利用沖壓壓縮來(lái)增壓。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種雙轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)沖壓壓氣機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和靜子，其中，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，由葉輪和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，葉輪上有葉片，其具體結(jié)構(gòu)因葉輪的類(lèi)型不同而有所差異，通常包括輪盤(pán)和一部分軸封，轉(zhuǎn)子包括前后順序設(shè)置的前轉(zhuǎn)子和后轉(zhuǎn)子，前轉(zhuǎn)子的葉輪為斜流式葉輪，后轉(zhuǎn)子的葉輪可根據(jù)后轉(zhuǎn)子出口氣流的方向、總壓比等需要進(jìn)行選擇，可以是軸流葉輪，也可以是斜流葉輪或者離心葉輪，前轉(zhuǎn)子和后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速可以相等，也可以不相等，可以由兩個(gè)動(dòng)力裝置分別驅(qū)動(dòng)，也可以由一個(gè)動(dòng)力裝置通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)；動(dòng)力裝置可以是電機(jī)、渦輪或者其他動(dòng)力裝置；為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)子工作時(shí)需要的轉(zhuǎn)速和扭矩，動(dòng)力裝置和轉(zhuǎn)子軸之間可以設(shè)置變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如變速齒輪箱等。靜子是非運(yùn)動(dòng)部件，根據(jù)壓氣機(jī)設(shè)計(jì)的需要和工作環(huán)境的不同，其具體結(jié)構(gòu)可以有所差異，通常包括機(jī)殼(機(jī)匣)、進(jìn)氣管、整流罩(某些情況下，整流罩可以和轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)它是轉(zhuǎn)子的一部分)、排氣管(集氣管)以及其他必要的附屬設(shè)備，如：轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等傳感器和潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。轉(zhuǎn)子的支承方案可以根據(jù)壓氣機(jī)的具體結(jié)構(gòu)和性能需要進(jìn)行選擇，支承通過(guò)軸承實(shí)現(xiàn)，軸承可以是機(jī)械軸承、液壓軸承、空氣軸承或者其他類(lèi)型的軸承，軸承的數(shù)量和放置的位置可根據(jù)需要進(jìn)行確定。

為了在后轉(zhuǎn)子中利用沖壓壓縮增壓，要求前轉(zhuǎn)子出口的氣流不改變(或較小改變)方向進(jìn)入后轉(zhuǎn)子中，因此，前轉(zhuǎn)子的出口和后轉(zhuǎn)子入口直接對(duì)接，當(dāng)然，為了減小前轉(zhuǎn)子葉片和后轉(zhuǎn)子葉片相互干擾，兩者之間通常需要留出一定距離。