[发明专利]离心压气机及叶轮冷却装置

说明书

本公开提供一种离心压气机及叶轮冷却装置。该叶轮冷却装置用于离心压气机，离心压气机包括轮轴、叶轮和扩压器，叶轮设于轮轴，扩压器环绕叶轮并密封连接。本公开的叶轮冷却装置包括冷却盘、环形凸台、多个气孔和供气组件。冷却盘具有第一盘面、第二盘面和中心孔，中心孔能套设于轮轴并与轮轴间具有间隙，第一盘面能正对于叶轮的轮背，且第一盘面的边缘能与扩压器的侧壁密封配合，以在第一盘面与轮背间形成冷却腔。环形凸台设于第二盘面的边缘，且环形凸台内设有环形腔，环形凸台上设有与环形腔连通的进气口。多个气孔设于第一盘面的边缘且均与环形腔连通。供气组件与进气口连接，用于输入冷却气流。

技术领域

本公开涉及压气机冷却技术领域，具体而言，涉及一种离心压气机及叶轮冷却装置。

背景技术

压气机是对空气进行压缩，提高空气压力，为燃气膨胀做功创造条件的设备。离心压气机是应用较为广泛的一类压气机，其通常用于涡轮增压器、燃气轮机等。现有的离心压气机一般包括壳体叶轮、扩压器和蜗壳等部件。由于叶轮的高速旋转，使气流进入蜗壳，经过通道和蜗室后排出蜗壳，通过此过程实现对空气的压缩。但叶轮在高速旋转过程中，会产生大量的热量，导致叶轮及增压气体的温度过高，容易导致离心压气机结构失效，并造成应用离心压气机的设备效率降低。而且，过高的增压气体温度会使得燃烧温度提高，将会增加有害气体的排放量，因而叶轮的冷却效果十分重要。

现有的冷却方式通常采用对流换热的方式，具体言之，在叶轮的顶部或轮背处设置专门的冷却通道，利用专门的冷却流体沿冷却通道流动，在流动的过程中交换热量，从而实现叶轮的冷却。但是，现有的冷却通道无法直接对离心叶轮尾缘进行冷却，使得叶轮的边缘温度过高，严重影响了离心压气机的性能。同时，由于叶轮是旋转部件，若在叶轮上开设冷却通道，会使叶轮的制造难度增加，且不利于保证叶轮的强度。此外，现有的对流换热的方式对冷却流体的利用率较低，冷却效果有待提高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种离心压气机及叶轮冷却装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种叶轮冷却装置，用于离心压气机，所述离心压气机包括轮轴、叶轮和扩压器，所述叶轮设于所述轮轴，所述扩压器环绕所述叶轮并密封连接，所述叶轮冷却装置包括：

冷却盘，具有第一盘面、第二盘面和中心孔，所述中心孔能套设于所述轮轴并与所述轮轴间具有间隙，所述第一盘面能正对于所述叶轮的轮背，且所述第一盘面的边缘能与所述扩压器的侧壁密封配合，以在所述第一盘面与所述轮背间形成冷却腔；

环形凸台，设于所述第二盘面的边缘，且所述环形凸台内设有环形腔，所述环形凸台上设有与所述环形腔连通的进气口；

多个气孔，设于所述第一盘面的边缘且均与所述环形腔连通；

供气组件，与所述进气口连接，用于输入冷却气流；

冷却气流能从所述进气口进入所述环形腔，经所述气孔吹向所述轮背的边缘，并通过所述冷却腔由所述中心孔与所述轮轴间的间隙排出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一盘面设有多个导流肋板，多个所述导流肋板环绕所述中心孔设置，用于引导冷却气流向所述中心孔流动。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述导流肋板均为弧形结构，且环绕所述中心孔呈放射状设置。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述导流肋板均为直线形结构，且环绕所述中心孔呈放射状设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一盘面的边缘设有环形的挡圈，所述挡圈能与所述扩压器的侧壁贴合并固定连接，各个所述气孔均位于所述挡圈环绕的范围内。