[发明专利]两级离心压气机级间U型混合扩压器

说明书

技术领域

本发明属于叶轮机械技术领域，具体是指两级离心压气机级间U型混合扩压器。

背景技术

离心压气机由于具有压比高、重量轻的特性，是增压器和燃气轮机中的常用部件。但单级离心压气机的压比有限，要获得更大的压比，主要通过单级轴流压气机加单级离心压气机方式、多级轴流压气机加单级离心压气机方式以及单级离心压气机加单级离心压气机构成的两级离心压气机方式实现，现有技术中选用两级离心压气机方式居多。

两级离心压气机包括两种布置方式：压气机同向布置和压气机反向布置；同向布置是指两个单级离心压气机进气方向相同，反向布置是指两个单级离心压气机进气方向相反；

两级离心压气机同向布置在航空燃气轮机中已有应用，但由于两级离心压气机之间布置气流连接通道，导致两个单级离心压气机的轴向距离过大，结构不够紧凑。

两级离心压气机反向布置时，虽然具有结构紧凑、转子系统动力特性优良的特点，在涡轮增压器中获得了应用；但是，两个单级离心压气机反向布置时一般设置成：采用每个单级离心压气机配一个蜗壳，用管路连接两个单级离心压气机，高压压气机出气通过蜗壳汇聚后从气流连接通道中穿出，这样做会引起气流连接通道的附加阻力损失，造成整个压气机的压缩效率下降。

发明内容

本发明的目的是：当两级离心压气机反向布置时，利用两个压气机叶轮反向布置的轴向长度，通过设计压气机两级间气流连接通道，有效降低两级离心压气机级间气流流动的阻力损失，提出了两级离心压气机级间U型混合扩压器，包括低压压气机，高压压气机和U型混合扩压器；低压压气机和高压压气机反向布置，通过轴承和支撑壳体固连，并且低压压气机出口通过U型混合扩压器的混合U型结构通道连接高压压气机进口。

U型混合扩压器，包括叶片扩压器，环形扩压器和进气整流器；三者依次设置在低压压气机出口和高压压气机进口之间，形成多段扩压器的混合U型结构通道。

具体为：叶片扩压器连接在低压压气机的出口，由在低压压气机壳体内壁上铸造的多个扩压叶片构成，扩压叶片的数量根据叶轮大小和空气流量确定；通过叶片扩压器与压气机轴支撑中的压气机背盘共同构成了叶片扩压器的扩压通道，通过压气机背盘阻断低压压气机1出口气流向轴承腔的流动。

每一个扩压叶片采用一体式的径向轴向叶片，均包含径向扩压段和轴向扩压段；径向扩压段和轴向扩压段采用连续曲线成形，扩压比分配为4：1到3：1；

环形扩压器是高压压气机壳体中的环形通道，通过铸造一体化成型，与叶片扩压器和进气整流器相连；环形扩压器的扩压比占叶片扩压器的1/6，即叶片扩压器与环形扩压器的扩压比分配为6：1。

进气整流器设置于高压压气机的进气口，由整流器罩和导流盘组成；整流器罩与高压压气机外壳固定，整流器罩上周向均匀设有整流叶片，起整流和支撑作用；进气整流器保证了气流转折过程中不发生分离。导流盘与高压压气机外壳固定，使整流叶片搭接在导流盘上。通过整流器保证了气流转折过程中不发生分离，整流后的气流经过导流盘导流进入高压压气机，通过蜗壳汇聚从环形扩压器中穿出。

本发明的优点在于：

(1)两级离心压气机级间U型混合扩压器，采用两段扩压器，合理分配扩压比实现了既大幅度降低了通道中穿过部分的阻力损失，又保证了整机的压缩效率和结构紧凑。

(2)两级离心压气机级间U型混合扩压器，相对于U型直连通道的压力损失可以降低超过40％，相对于双蜗壳管道连接压力损失可以降低超过60％。具有扩压效率高、损失小、结构紧凑、重量轻的特点。

附图说明

图1是本发明两级离心压气机级间U型混合扩压器的剖面图；

图2是本发明两级离心压气机U型混合扩压器通道结构示意图；

图3是本发明低压压气机一体式叶片径向轴向扩压器叶片示意图；

图4是本发明高压压气机进气整流器叶片示意图。

其中，1-低压压气机；2-高压压气机；3-进气整流器；4-高压压气机壳体；5-叶片扩压器；6-环形扩压器；

501-低压压气机壳体；502-压气机背盘；503-轴向扩压段；504-径向扩压段；

301-整流器罩；302-导流盘；303-整流叶片；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。