[发明专利]一种离心压缩机扩压器

权利要求书

1.一种离心压缩机扩压器，包括扩压器本体、扩压器齿圈、中间齿轮一、无级变速器、换向器、中间齿轮二、主轴驱动齿轮、电子控制单元、流量传感器和转速传感器，其特征在于：所述的扩压器齿圈固定在扩压器本体的轮盘上，并与扩压器本体的轮盘同轴设置，扩压器齿圈空套于离心压缩机的主轴上并进行轴向定位；所述的中间齿轮一与齿圈啮合，并固定在传动轴一上；传动轴一与无级变速器的输出轴固联，无级变速器的输入轴与换向器的输出轴固联，换向器的输入轴与传动轴二固联，中间齿轮二固定在传动轴二上，并与主轴驱动齿轮啮合；所述的传动轴一和传动轴二均通过轴承支承在离心压缩机的壳体支架上；所述的主轴驱动齿轮固定在离心压缩机的主轴上；流量传感器将测得的离心压缩机流量传给电子控制单元，转速传感器将测得的离心压缩机的主轴转速传给电子控制单元；电子控制单元控制无级变速器和换向器。

2.根据权利要求1所述的一种离心压缩机扩压器，其特征在于：所述扩压器本体的正反向旋转和转速调节，具体过程如下：

根据流量与叶轮出口的气流绝对速度径向分量大小成正比的关系得：

其中，Q_s为小流量工况下流量，Q_d为离心压缩机的设计工况下流量；D_dB_d为设计工况下叶轮出口的气流绝对速度径向分量大小，D_sB_s为小流量工况下叶轮出口的气流绝对速度径向分量大小；

又根据且得：

其中，OA为叶轮出口O处周向线速度大小，OE_s为小流量工况下扩压器本体入口处周向速度大小；为叶轮出口处周向线速度，为设计工况下叶轮出口的气流相对叶轮的速度，为设计工况下叶轮出口的气流绝对速度，为小流量工况下叶轮出口的气流相对叶轮的速度，为小流量工况下叶轮出口的气流绝对速度，为小流量工况下扩压器本体入口处周向速度，D_d为B_d在上的投影，D_s为B_s在上的投影；

联立式(1)和(2)得到：

小流量工况下扩压器本体入口处周向速度方向与叶轮出口处周向线速度方向相同；

同理，在大流量工况下，由且推出：

其中，Q_l为大流量工况下流量；OE_l大流量工况下扩压器本体入口处周向速度大小；为大流量工况下叶轮出口的气流相对叶轮的速度，为大流量工况下叶轮出口的气流绝对速度，为大流量工况下扩压器本体入口处周向速度，D_l为B_l在上的投影；大流量工况下扩压器本体入口处周向速度方向与叶轮出口处周向线速度方向相反；

规定叶轮转动方向为正，将式(3)和式(4)统一写为：

u_diff为小流量工况或大流量工况下扩压器本体入口处的周向速度大小统一形式，u_diff值为正时，扩压器本体入口处的周向速度方向与叶轮出口处周向线速度方向相同，u_diff值为负时，扩压器本体入口处的周向速度方向与叶轮出口处周向线速度方向相反；Q_x为任意流量工况；u_d设计转速工况下叶轮出口处周向线速度大小；

将u_d换算为扩压器本体转速得：

其中，N_diff为设计转速工况下的扩压器本体转速，N_d为离心压缩机的设计转速；N_diff值为正时，扩压器本体转向与叶轮转向相同，N_diff值为负时，扩压器本体转向与叶轮转向相反；

电子控制单元根据流量传感器测得的离心压缩机流量和转速传感器测得的离心压缩机的主轴转速控制无级变速器和换向器，实现扩压器本体的转速调节和正反向旋转，从而达到不同流量工况下扩压器本体入口的相对气流角与扩压器叶片入口安装角匹配。

3.根据权利要求2所述的一种离心压缩机扩压器，其特征在于：将N_d替换为任意转速N_x，从而获得任意流量及转速工况下的扩压器本体转速控制计算公式如下：

式中，N‘_diff为任意流量及转速工况下的扩压器本体转速；N‘_diff值为正时，扩压器本体转向与叶轮转向相同，N‘_diff值为负时，扩压器本体转向与叶轮转向相反；

电子控制单元根据流量传感器测得的离心压缩机流量和转速传感器测得的离心压缩机的主轴转速控制无级变速器和换向器，实现扩压器本体的转速调节和正反向旋转，从而达到不同流量和不同转速工况下扩压器本体入口的相对气流角与扩压器叶片入口安装角匹配。