[發(fā)明專利]一種用于微型燃機(jī)的離心壓氣機(jī)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911347497.3
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111120400A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王忠義;曲鋒;萬雷;王艷華;王萌;王松;欒一剛;孫濤;孫海鷗
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: F04D29/28
• 分類號: F04D29/28;F04D29/30;F04D29/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明的目的在于提供一種用于微型燃機(jī)的離心壓氣機(jī)，包括離心葉輪、輪轂，輪轂里開設(shè)通透的輪盤軸孔，離心葉輪沿周向均勻分布并固定在輪轂上，輪轂與離心葉輪共同形成氣流通道，氣流由軸向流入、徑向流出，延展向形成減速擴(kuò)壓流道，離心葉輪在不同相對葉高處呈現(xiàn)帶有不同扭角的翼型，離心葉輪出口后接無葉擴(kuò)壓段。本發(fā)明離心葉輪通過在不同回轉(zhuǎn)面上采用不同扭角的翼型設(shè)計，大大減少氣流在吸力面?zhèn)鹊姆蛛x，降低流動損失；葉輪厚度大大減小，降低離心葉輪重量，減小離心壓氣機(jī)本身由于機(jī)械傳動而耗散能量。無葉擴(kuò)壓段進(jìn)口采用縮頸設(shè)計，使葉輪出口處靠近葉頂位置的渦被抑制，減弱了離心葉輪出口非定常特性，拓寬了離心壓氣機(jī)流量工作范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種微型燃機(jī)，具體地說是微型燃機(jī)的離心壓氣機(jī)。

背景技術(shù)

21世紀(jì)，微型燃機(jī)作為一種先進(jìn)的動力裝置，將對人們的工作、生活和學(xué)習(xí)產(chǎn)生重大影響。特別的，離心壓氣機(jī)作為微型燃機(jī)系統(tǒng)的重要部件之一，它的主要作用是提供高壓空氣進(jìn)入燃燒室與燃料混合并燃燒，進(jìn)而使具有高溫高壓的燃?xì)膺M(jìn)入渦輪并推動葉片膨脹做功，完成一個完整的微型燃機(jī)工作循環(huán)。而作為微型燃機(jī)的進(jìn)口部件，離心壓氣機(jī)承擔(dān)著重要作用。由于離心壓氣機(jī)主要通過離心力對氣體工質(zhì)做功，增大離心壓氣機(jī)內(nèi)外徑的差值與提高離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速是提高離心壓氣機(jī)做功能力的兩種主要方式。而針對微型燃機(jī)來說，由于燃機(jī)外型尺寸的限制，微型燃機(jī)離心壓氣機(jī)的出口外徑相比于傳統(tǒng)離心壓氣機(jī)要大大減小。所以，用于微型燃機(jī)的離心壓氣機(jī)一般都通過不斷提高旋轉(zhuǎn)速度增強(qiáng)壓氣機(jī)做功能力，因此，由于高速旋轉(zhuǎn)工作條件下對軸系剛性以及撓度的要求更為嚴(yán)苛，微型燃機(jī)中離心壓氣機(jī)的內(nèi)徑尺寸也不能過小，受到制約。另外，在高轉(zhuǎn)速下的葉輪機(jī)械中，除材料強(qiáng)度外，微型離心壓氣機(jī)的氣動非定常性也不斷增強(qiáng)。在微型燃機(jī)的離心壓氣機(jī)工作時，氣流工質(zhì)在葉輪通道中沿軸向與徑向均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在葉輪葉背、葉頂、角區(qū)均會產(chǎn)生非常明顯的二次流效應(yīng)，在葉輪出口產(chǎn)生“尾跡-射流”效應(yīng)，這些非定常擾動會極大地耗散掉葉輪對氣流工質(zhì)施加的有用功，降低壓氣機(jī)工作效率，減小壓氣機(jī)工作范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供保證壓比的同時，實現(xiàn)減小葉片氣動載荷、降低壓氣機(jī)流動損失、提高工作效率的一種用于微型燃機(jī)的離心壓氣機(jī)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種用于微型燃機(jī)的離心壓氣機(jī)，其特征是：包括離心葉輪、輪轂、無葉擴(kuò)壓段，輪轂里開設(shè)通透的輪盤軸孔，離心葉輪沿周向均勻分布并固定在輪轂上，輪轂與離心葉輪共同形成氣流通道，氣流由軸向流入、徑向流出，延展向形成減速擴(kuò)壓流道，離心葉輪在不同相對葉高處呈現(xiàn)帶有不同扭角的翼型，離心葉輪出口后接無葉擴(kuò)壓段。

本發(fā)明還可以包括：

1、離心葉輪沿葉根至葉頂方向葉片厚由逐漸降低。

2、輪轂面在子午方向上進(jìn)行不同曲率設(shè)計，在進(jìn)口處的曲率大于中間段的曲率。

3、無葉擴(kuò)壓段進(jìn)口采用縮頸設(shè)計，無葉擴(kuò)壓段縮頸比例為0.8，即無葉擴(kuò)壓段縮頸寬度為葉輪出口葉片寬度的0.8倍，縮頸段長度為離心葉輪出口半徑1.1倍。

4、無葉擴(kuò)壓段出口半徑為離心葉輪出口半徑的1.4倍。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明首先針對微型燃機(jī)的尺寸限制和工作要求，提供了一款能夠提供高壓比高效率的離心葉輪。離心葉輪通過在不同回轉(zhuǎn)面上采用不同扭角的翼型設(shè)計，大大減少氣流在吸力面?zhèn)鹊姆蛛x，降低流動損失；輪轂面在不同位置處采用不同曲率設(shè)計以減小葉輪角區(qū)端壁二次流，同時優(yōu)化葉輪氣動載荷分布，增強(qiáng)壓氣機(jī)運行穩(wěn)定性。葉輪厚度大大減小，降低離心葉輪重量，減小離心壓氣機(jī)本身由于機(jī)械傳動而耗散能量。輪轂與葉輪一體成型，保證了葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中的強(qiáng)度和剛性要求。基于上述離心葉輪，在葉輪徑向出口后接無葉擴(kuò)壓段，無葉擴(kuò)壓段進(jìn)口采用縮頸設(shè)計，使葉輪出口處靠近葉頂位置的渦被抑制，減弱了離心葉輪出口非定常特性，拓寬了離心壓氣機(jī)流量工作范圍。由離心葉輪、輪轂、機(jī)匣以及無葉擴(kuò)壓段共同組合形成適用于微型燃機(jī)的具有良好氣動性能的離心壓氣機(jī)。