CN102192191A - 正交导流整流器 - Google Patents

Abstract

一种正交导流整流器，所述正交导流整流器设置在多级离心压缩机，相邻两级压缩单元的交接处，气体由上一级压缩单元在经过正交导流整流器的导流和整流后进入到下一级压缩单元；所述正交导流整流器具有导流和整流双重功能，主要包括导流环，径向筋片和安装座；若干径向筋片沿安装座的周向均布，固定在安装座上，用于支撑设置在其顶端的导流环。

Description

正交导流整流器

技术领域

本发明涉及一种使用在离心压缩机中的正交导流整流器。

背景技术

如图1所示，离心压缩机由转子、定子和轴承1等组成。叶轮2等零件套在主轴4上组成转子,主轴4支承在轴承1上，由动力机驱动而高速旋转。定子包括机壳5、进气室6和出气室7等部分。只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机，有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机。“级”由叶轮及其后面的扩压器等通道组成。离心压缩机的叶轮高速旋转时，由于叶片与气体之间力的相互作用，主要是离心力的作用,气体从叶轮中心处吸入,沿着叶道（叶片之间通道）流向叶轮外缘。叶轮对气体作功，气体获得能量，压力和速度提高。然后，气体流经扩压器等通道，速度降低，压力进一步提高，即动能转变为压力能，最后由扩压器流出的气体进入蜗室输送出去，或者经过弯道和回流器进入下一级继续压缩。气体在进入下一级压缩时，需要转弯大于90度进入下一级叶轮。在这一区域，气体的转弯导致大的压力梯度，上壁区域出现分离，造成较大的气动损失。传统的改进措施是加装导流器3，如图2中所示，导流器3为一层或多层导流环31，通过螺栓32固定在上级压缩单元进入下级压缩单元的通道的右壁52上，以减小压力梯度和气动损失，图中箭头所示的就是气体流动方向。但实践中，传统的导流环具有如下缺陷：

1、通过进口端螺栓安装在机壳的尾部，安装和拆卸维护不是很方便；

2、由于螺栓位置的空间限制，反旋叶片的尾缘部分直角凹进，见上图，使得气体出离上反旋叶片的流动不均匀，这种不均匀性被带入后面的流道和下一级叶轮，造成气动损失；

3、周边多个螺栓及安装附件固定于导流环进口区，从气动力学角度讲属于钝体，对气体有阻挡作用，下游会形成流动尾迹，也造成气动损失；

4、紧固螺栓安装于导流环进口区，各导流环在气动力的作用下成为悬壁梁，从结构动力学角度讲不是良好的设计。当气体的非稳定性所具有的频率和导流环的固有频率接近时，发生共振，振动严重时，可能造成导流环的断裂，对下游部件造成损坏；

5、紧固螺栓安装于导流环进口区，各导流环在气动力的作用下成为悬壁梁，当气体的非稳定性所具有的频率和导流环的固有频率接近时，发生共振，加大了的导流环振动幅度，从而降低气动效率。

发明内容

针对现有技术中离心压缩机中导流装置所存在的缺点，本发明提供一种新型正交导流整流器，所述正交导流整流器设置在多级离心压缩机，相邻两级压缩单元的交接处，气体经过正交导流整流器的导流和整流后进入到下一级压缩单元；所述正交导流整流器包括导流部分和整流部分，导流部分为气体导向，整流部分将通过的上游气体整流导直进入到下级压缩单元中。

进一步，所述正交导流整流器主要包括导流环，径向筋片和安装座；所述安装座为圆环状结构，若干径向筋片沿所述安装座的周向均布，固定在安装座上，用于支撑设置在其顶端的导流环；导流环为导流部分用于导流，径向筋片为整流部分用于整流。

进一步，所述径向筋片为薄片结构。

进一步，所述径向筋片的截面形状为两端薄中间厚的类椭圆形。

进一步，所述正交导流整流器包括一个或多个导流环。

进一步，所述安装座上设置有安装螺孔，用于将正交导流整流器固定在多级离心压缩机中。

进一步，所述导流环，径向筋片和安装座通过铸造方式一体成型。

进一步，所述导流环，径向筋片和安装座通过焊接固定连接。

进一步，所述正交导流整流器可拆卸的安装在气体由上级压缩单元进入下级压缩单元的通道的左壁上。

本发明吸收了传统导流环的优点，即在上一级和下一级压缩单元间照常采用导流器，减小压力梯度，帮助气体以更小的气动损失转弯进入下一级叶轮，同时克服了上述传统导流环的缺点，摒弃了进口螺栓安装方式。并且本发明中所公开的正交导流整流器，除了具有传统导流器具有的导流功能外还具有整流功能，在对气体进行导流的同时，将仍具有旋转度的气体导直。

附图说明

图1为离心压缩机结构示意图；

图2为现有技术中导流器结构示意图；

图3为本发明中正交导流整流器在离心压缩机内安装示意图；

图4为本发明中正交导流整流器结构示意图；

图5为图4中A向视图；

图6为图4中B向视图；

图7为本发明中另一种正交导流整流器结构示意图；

图8为本发明中第三种正交导流整流器结构示意图。

具体实施方式

本发明中使用正交导流整流器代替现有技术中的导流器对气体进行导流。与图1中所述的导流器3相同，本发明中的正交导流整流器也设置在多级离心压缩机相邻两级压缩单元的交接处，气体由上一级压缩单元在经过正交导流整流器8的导流、整流后进入到下一级压缩单元。

图3、4中所示，其中箭头所示方向为气体流动方向，正交导流整流器8主要包括导流环31，径向筋片81和安装座82。导流环31与现有技术导流器中的导流环相同，均为圆环状结构。如图5中所示，若干径向筋片81沿安装座82的周向均布，固定在安装座82上，用于支撑设置在其顶端的导流环31。如图6中所示，径向筋片81模仿机翼形状设计，为薄片结构，其截面形状采用流线型设计，为两端薄中间厚的类椭圆形。经过压缩单元压缩的气体通常呈旋转运动，当气体运动到正交导流整流器8处时，仍具有旋转度的气体接触到径向筋片81后，经过与径向筋片81之间的相互作用，按照径向筋片约束的方向流动，从而减小旋转度，达到几乎无旋状态流出导流整流器，进入下一级叶轮。其原理是：尽管从上一级来的气体由特定结构去除了相当的旋转度，但不同工况和流速下，旋转度不可能完全去除到零，这是由气体动力学原理决定的，也就是透平机械领域里常提到的气体流动落后角问题。由于径向筋片完全沿轴向展开，既周向偏角为零，对仍具有一定旋转度的气体起到了再次梳理导直的作用，相当于透平机械领域里的叶栅整流效果，对下一级的流动组织有利。安装座82上设置有安装螺孔，用于将正交导流整流器8固定在多级离心压缩机中。正交导流整流器8中的导流环31，径向筋片81和安装座82可通过铸造方式一体成型，也可通过焊接等固定连接方式装配在一起。

如图3中所示，整个导流整流器8通过螺栓83安装上级压缩单元进入下级压缩单元的通道的左壁51上。

如图7、8中所示，设置在径向筋片82上的导流环31数量可根据实际情况设置为多环。

本发明中的正交导流整流器具有下列优点：1、包括导流和整流两个部分，其中导流环作为导流部分，其作用与现有导流器相同；径向筋片作为整流部分，将气体的旋转运动变为直线运动；通过一个装置即可在两个方向上对气体进行疏导和整理，更好地控制了气体的流动均匀性，从而提高了气动效率； 2、采用与安装底座铸造成一体的径向筋片来支撑导流环，避免了现有技术中用于支撑导流环紧固螺栓对气体通道的阻碍；3、径向筋片支撑在导流环中部，并且覆盖了导流环流线方向大半个区域，形成非常稳定的支撑结构，从而避免了现有技术中导流环悬壁梁式支撑方式所具有的不稳定性缺点；4、径向筋片的截面形状仿照机翼的流线型设计，其前端受到气体阻力小，对气体无明显阻挡；并且可将来自上游的气体导直，具有整流作用，尽管从上一级来的气体由特定结构去除了一些旋转度，但不同工况和流速下，旋转度不可能完全去除到零，所以，径向筋片可对仍具有一定旋转度的气体起到了再次整流导直作用；5、径向筋片、导流环和安装底座铸造成一个整体部件，安装底座上开孔，将整个导流整流器安装在机壳的左壁上，并且安装螺栓置于流道之外，不仅安装方便，而且对内部流道不形成任何阻挡，对气动效率有利。

Claims (9)

1.一种正交导流整流器，所述正交导流整流器设置在多级离心压缩机，相邻两级压缩单元的交接处，气体由上一级压缩单元在经过交导流整流器的导流后进入到下一级压缩单元；其特征为，所述正交导流整流器包括导流部分和整流部分，导流部分为气体导向，整流部分将通过的上游气体导直进入到下级压缩单元中。

2.根据权利要求1中所述正交导流整流器，其特征为，所述正交导流整流器主要包括导流环，径向筋片和安装座；若干径向筋片沿安装座的周向均布，固定在安装座上，用于支撑设置在其顶端的导流环；导流环为导流部分用于导流，径向筋片为整流部分用于整流。

3.根据权利要求1中所述正交导流整流器，其特征为，所述径向筋片为薄片结构，其截面形状流线型。

4.根据权利要求3中所述正交导流整流器，其特征为，所述径向筋片的截面形状为两端薄中间厚的类椭圆形。

5.根据权利要求1中所述正交导流整流器，其特征为，所述正交导流整流器包括一个或多个导流环。

6.根据权利要求1中所述正交导流整流器，其特征为，所述安装座上设置有安装螺孔，用于将正交导流整流器固定在多级离心压缩机中。

7.根据权利要求1中所述正交导流整流器，其特征为，所述导流环，径向筋片和安装座通过铸造方式一体成型。

8.根据权利要求1中所述正交导流整流器，其特征为，所述导流环，径向筋片和安装座也通过焊接方式固定连接。

9.根据权利要求1中所述正交导流整流器，其特征为，所述正交导流整流器安装在机壳的左壁上。

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