[发明专利]回流器及安装有该回流器的双级组合压气机

说明书

技术领域

本发明涉及压气机技术领域，具体而言，涉及一种回流器及安装有该回流器的双级组合压气机。

背景技术

双级组合压气机是一种具有两个压气机级的组合压气机类型。现有双级组合压气机一般包含两级，即第一级(进口级)与第二级(出口级)。作为进口级的第一级压气机，为了提高与作为出口级的第二级压气机的匹配效率，通常需要将第一级压气机的出口流道下压，以为第二级压气机提供一个小的进口半径，提高其效率。

以现有斜流压气机作为第一级压气机为例，常用的斜流组合压气机的气动布局分为两类，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，包括例如斜流压气机的第一级压气机101、第二级压气机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，包括例如斜流压气机的第一级压气机201、第二级压气机202以及回流器203，为了克服驼背型气动布局的技术缺陷，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。

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结构简单的回流器。

本发明的另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双级组合压气机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种回流器，用于连接在双级组合压气机的第一级与第二级之间，所述回流器包括回流器转弯段通道、回流器叶片以及回流器回转段通道；所述回流器转弯段通道的入口连接于所述第一级的出口；所述回流器叶片的入口连接于所述回流器转弯段通道的出口；所述回流器回转段通道的入口连接于所述回流器叶片的出口；其中，所述回流器呈鹅颈形，且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第一级前侧。

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第一级流入的气流整流为具有一预旋角度的预旋气流，并流入所述第二级。

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双级组合压气机的轴向相同。

根据本发明的另一个方面，提供一种双级组合压气机，包括第一级、第二级以及所述的回流器，所述回流器连接于所述第一级与所述第二级之间，即所述回流器转弯段通道的入口连接于所述第一级的出口，所述回流器回转段通道的出口连接于所述第二级的入口。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一级为斜流压气机，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双级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，且所述斜流扩压器的出口连接于所述回流器转弯段通道的入口。

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，所述第一级的叶轮与所述第二级的叶轮为共用一根旋转轴的结构；或者，所述第一级的叶轮的旋转轴与所述第二级的叶轮的旋转轴为分别设置且共线的两根旋转轴。

由上述技术方案可知，本发明提出的回流器及安装有该回流器的双级组合压气机的优点和积极效果在于：

本发明提出的回流器，通过采用鹅颈形的结构设计，在缩短轴向长度的基础上，简化了整个流道结构，使气流在回流器通道内的大角度折转减少，气动损失较小，进而提升双级组合压气机系统的整体效率。并且，通过回流器叶片靠近第一级前侧的结构设计，使双级组合压气机的轴向长度进一步缩短，结构更加紧凑，具有更加优良的转子动力学特性。