[实用新型]一种闭式叶轮、压气机及燃气轮机

说明书

本实用新型公开了一种闭式叶轮，包括后盖、叶片、套体和前盖，前盖罩设于叶片上，前盖呈圆台环状，进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；前盖尾部和后盖之间由叶片隔成间隔的出风口，气体由叶片前部经流道从出风口流出。本实用新型还公开了含该闭式叶轮结构的压气机、燃气轮机。本实用新型的闭式叶轮设置前盖，工作时气体泄露少，摩擦损失小，流动阻力小，效率高。前盖由碳纤维复合材料制成，叶轮整体质量轻且具有高强度。设有分流叶片，既可以减少进口气流的堵塞，又可以提高叶轮出口的滑移系数，不仅使叶轮效率提高，而且可提高压气机的整机效率。

技术领域

本实用新型涉及一种闭式叶轮，压气机及燃气轮机，属于压气机技术领域。

背景技术

工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。压气机是利用高速旋转的叶片给气体(多为空气)做功以提高气体压力的部件，其将空气压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室燃料燃烧，产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。压气机所用叶轮分为开式、半开式和闭式，三种叶轮的特点如下：

开式叶轮：摩擦损失和流动阻力很大，叶轮效率最低，易产生振动，不宜在高转速下工作。

半开式叶轮：摩擦损失和流动阻力较开式的小，效率较高，有一定的刚度和强度，允许在较高的圆周速度下工作。

闭式叶轮：摩擦损失和流动阻力均最小，效率最高，但是由于结构复杂，笨重，以及轮盖在旋转时会对叶片产生巨大的应力，其强度较差，不宜于高转速工况下使用。

目前的压气机采用的叶轮多为半开式叶轮。研发压气机需要克服的难题在于：如何获得较小的摩擦损失和流动阻力、较高的效率、轻巧并具有高强度。

另外，目前的压气机普遍采用多个径向轴承和推力轴承组成的轴承组，往往需要足够长的转轴来进行安装，带来的问题是压气机轴向尺寸增加，若将该类型的压气机用在微型燃气轮机发电机组等设备中，会增大设备所占用的空间，同时增加整体重量，不利于集成化设计；且布置多个轴承所带来的加工及装配误差会增大，加工及装配难度高。

发明内容

针对上述现有技术，本实用新型提供了一种闭式叶轮，其摩擦损失小，流动阻力小，效率高，轻巧并具有高强度。本实用新型还提供了含该闭式叶轮结构的压气机、燃气轮机。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种闭式叶轮，包括后盖、叶片、套体和前盖，其中，后盖设置在套体尾端，且后盖与套体中心设置一体的通孔用于套设并固定于转轴上；叶片环绕套体设置且朝同一方向旋转，叶片的一端与套体外壁连接，另一端与后盖端面连接；前盖罩设于叶片上，前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；前盖尾部和后盖之间由叶片隔成间隔的出风口，气体由叶片前部经流道从出风口流出。

进一步的，所述后盖、叶片和套体一体成型。

进一步的，所述叶片外缘在轴向上凸出于后盖端面。

进一步的，所述叶片包括较长的主叶片和较短的分流叶片，主叶片和分流叶片依次间隔设置。所述前盖凹槽分为主叶片槽和分流叶片槽，分别对应主叶片和分流叶片端部设置。

进一步的，所述前盖的前沿凸出于叶片前沿，或平于叶片前沿，或短于叶片前沿。

进一步的，所述前盖由碳纤维复合材料制成。具体的制备方法为：

步骤A，将设定体积的碳纤维投入油床中，利用该油床中的液态胶合剂对碳纤维进行浸润；

步骤B，将经过充分浸润的碳纤维提取出，并挤压以去除其中的多余胶合剂；