[发明专利]斜流离心组合压气机

说明书

技术领域

本发明涉及压气机技术领域，具体而言，涉及一种大流量紧凑型的斜流离心组合压气机。

背景技术

斜流离心组合压气机是一种介于轴流离心压气机和双级离心压气机性能之间的组合压气机类型，与轴流离心组合压气机相比，具有单级压比高，零件数少，结构简单的特点，与双级离心压气机相比，具有流量大，效率高的特点。因此，目前斜流离心组合压气机已经成为组合压气机的一个研制热点。

现有斜流离心组合压气机一般包含两级，第一级(进口级)为斜流压气机，第二级(出口级)为离心压气机。作为进口级的斜流压气机，为了提高与后面级离心压气机的匹配效率，通常需要将斜流压气机的出口流道下压，以为出口级的离心压气机提供一个小的进口半径，提高离心压气机的效率。

现有常用的斜流离心组合压气机的方案有两类，一类是如图1所示的驼背型气动布局，另一类是如图2所示的超紧凑S型气动布局。

以上两种方案的缺陷在于：图1所示的第一类方案中，包括斜流压气机101、离心压气机102以及回流器103，组合压气机的轴向长度过长，会导致整个压气机的转子系统轴向变长，从而带来转子动力学不稳定性。图2所示的第二类方案中，包括斜流压气机201、离心压气机202以及回流器203，为了克服方案一的技术缺陷，采用超紧凑的S型回流器203气动布局，可以缩短轴向长度，但是导致整个流道结构的复杂化，气流在紧凑的回流器203通道内反复大角度折转，气动损失较大，由于离心压气机202的效率通常都较低，因此导致整个组合压气机的效率偏低。此外，上述两个方案的共同特点是斜流压气机101，201的斜流叶轮出口倾斜角度都在40°左右，这样的气动布局，导致上述两个方案均只能适用于中低压比的斜流压气机，使得整个组合压气机难以适用于更高压比范围。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种转子系统轴向长度较短且效率较高的斜流离心组合压气机。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种斜流离心组合压气机，包括斜流压气机、离心压气机以及回流器；所述斜流压气机作为所述斜流离心组合压气机的两级中的第一级，包括依次连接的斜流叶轮和斜流扩压器，所述斜流叶轮的出口方向与所述斜流离心组合压气机的轴向具有一倾斜角，所述斜流扩压器的出口朝所述斜流叶轮的出口的方向延伸；所述离心压气机作为所述斜流离心组合压气机的两级中的第二级，包括依次连接的离心叶轮、径向扩压器和轴向扩压器；所述回流器呈鹅颈形且连接于所述第一级与所述第二级之间，所述回流器包括依次连接的回流器转弯段通道、回流器叶片和回流器回转段通道，所述回流器转弯段通道的进口连接于所述斜流扩压器的出口，所述回流器转弯段通道呈弧形，以使所述回流器叶片靠近所述斜流扩压器前侧，所述回流器回转段通道的出口连接于所述离心叶轮的进口。

根据本发明的其中一个实施方式，所述斜流叶轮的出口方向与其旋转轴方向之间的倾斜角为40°～80°。

根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器叶片的延伸方向与所述斜流扩压器的延伸方向之间的夹角趋近于0°，以使由所述回流器叶片的气流方向与所述斜流扩压器的气流方向之间的夹角趋近于0°。

根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器叶片与所述斜流扩压器均为直线型，且所述回流器叶片的延伸长度大于所述斜流扩压器的延伸长度。

根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器的进口直径大于其出口直径，即所述回流器转弯段通道的进口直径大于所述回流器回转段通道的出口直径。

根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器的通道的截面积，由前至后为先增大后减小的结构。

根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器叶片能将由所述斜流压气机流入的气流整流为±15°的预旋气流，并流入所述离心压气机。

根据本发明的其中一个实施方式，所述回流器回转段通道呈弧形，以使由其出口流出的气流方向与所述斜流叶轮的旋转轴方向相同。

根据本发明的其中一个实施方式，所述斜流叶轮与所述离心叶轮为共用一根旋转轴的结构。

根据本发明的其中一个实施方式，所述斜流叶轮的旋转轴与所述离心叶轮的旋转轴为分别设置的两根旋转轴，且所述两根旋转轴位于一条直线上。

由上述技术方案可知，本发明提出的斜流离心组合压气机的优点和积极效果在于：