离心式三元叶轮的制作方法

专利名称：离心式三元叶轮的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种离心式三元叶轮，适用于中等流量(流量系数φ1＝0.04－0.08)离心式压缩机。现有离心压缩机中应用的中等流量叶轮主要是二元叶片叶轮，效率低、耗能大。近年来为提高效率，亦出现了三元叶轮。但其轴向跨距比同流量二元叶轮大得多，致使离心压缩机单个气缸中所能装配的叶轮数减少，单缸压力比下降，缸数增加，成本上升。而从检索有关资料看，目前应用的小轴向跨距的三元叶轮，如瑞士的苏尔寿公司和西德的波尔切克公司的三元叶轮，往往是在三元叶片的基础上仅将叶片的进口部分改为扭曲型，性能并不理想，而且没有形成一套不同流量的叶轮系列，以满足离心压缩机转子设计的要求。本实用新型的目的是提供一种离心式压缩机中等流量范围内使用的三元叶轮。其叶片为直线元素组成的三元曲面，与叶轮中气流的三元流动相适应，流动损失小，效率高，且有较高的作功能力。制造方便。轴向跨距小，与同参数的二元叶片叶轮接近。因此，不仅保持二元叶轮跨距小，单个气缸允装的叶轮数多的优点，而且克服了二元叶片效率低的缺点。叶轮的轮毂比大，容易满足多级离心压缩机转子动力学方面的要求，而且可以通过改变叶片高度得到一系列性能相似的叶轮，满足转子对不同流量叶轮的要求。因此，本实用新型为离心压缩机提供了一种理想的中等流量叶轮。本实用新型的目的是通过以下技术措施来实现的其一是采用一种特定的适合于小轴向跨距叶轮三元流动特点的既能保证高能量头系数、又能得到高效率的流型。该流型用沿流线载荷分布的规律来表示CθR＝mCθ2R2沿轮盘流线CθR＝(0.011m3－0.1216m2＋1.1106m)CθR2式中Cθ为切向分速度，R为半径座标，m为相对流线子午距离，脚标“2”为叶轮出口。用上述流型就可确定叶型轮盖流线和轮盘流线的空间座标，再用直线元素联接相应端点座标，形成直线元素的光滑三元扭曲面，从而构成本实用新型叶轮的叶片叶型，见图1、图2。该种叶型的沿圆周均布的19或21枚叶片和近似符合上述轮盖流线及轮盘流线的轮盖和轮盘组合在一起便构成本实用新型叶轮，见图3、图4。其二是沿子午流线切割叶片，改变叶片的高度，可得到一系列不同流量，而无因次性能相近的叶轮，来满足多级离心压缩机的需要，见图5。本实用新型的优点(1)效率高，经试验证明应用本实用新型的离心压缩机级多变效率达0.81－0.84；(2)叶轮轴向跨距与同参数二元叶轮相接近，L／D2＝0.125－0.14；(3)轮毂比大，d／D2＝0.38－0.39；(4)叶片曲面为直线元素曲面，便于叶轮整体制造，而且工艺装备可通用，经济性好。以下结合附图作进一步详细描述。图1、图2是本实用新型叶片空间曲面示意图。图3、图4分别是本实用新型叶轮子午面和旋转面示意图。图5是改变叶片高度形成新叶轮的示意图。根据图1－5详细说明本实用新型的具体结构。该叶片的曲面座标由表1给出。图中的直线段为直线元素，该叶面由22根直线元素线光滑连接而成。叶轮由轮盖1、叶片2、轮盘3组成。叶轮叶片分19枚和21枚两种，沿圆周均布在轮盖和轮盘中间。叶片可由五座标铣床直接铣制在轴盘上，也可由等厚度合金板材经叶片压型胎压型，然后与轮盖、轮盘焊接而成。叶片出口安装角β2≈50°。轮盖内弧线由二段或三段圆弧组成，轴盘内弧线由直线段和一段圆弧连接组成。如图5所示，由母型叶轮更换轮盖，按所要求的流量把母型b2、D1、R1、R2改变为b′2、D′1、R′1、R′2来达到改变叶片高度形成新叶轮。该叶轮的轮毂比d／D2为0.38－0.39，式中d为轮毂直径，D2为叶轮外径；叶轮宽径比L／D2为0.125－0.14，式中L为叶轮轴向宽度，D2为叶轮外径；叶片数目为19枚或21枚，通过改变叶片高度可形成流量系数不同的一系列叶轮。表1为本实用新型最佳实施例，给出了外径D2为450毫米叶轮的叶型几何座标值。其它外径的叶轮的叶片几何值可按外径比例相似放大或缩小得到。 权利要求1.一种离心式三元叶轮，由轮盖、叶片、轮盘组成，其特征是叶片是由流型公式CθR=mCθ2R2和CθR=(0.011m3-0.1216m2+1.1106m)CθR2(式中Cθ为切向分速度，R为半径座标，m为相对流线子午距离，脚标“2”为叶轮出口)确定轮盖流线和轮盘流线，再由多条直线元素光滑联接成的三元扭曲型面所构成。2.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征是叶片的出口安装角β2≈50°，3.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征是轮毂比d／D2＝0.38－0.39，式中d为轮毂直径，D2为叶轮外径。4.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征是叶轮宽径比L／D2＝0.125－0.14式中L为叶轮轴向宽度，D2为叶轮外径。5.根据权利要求1所述的离心式叶轮，其特征是叶片数目为19枚或21枚。专利摘要本实用新型提供了一种离心式压缩机用的高效三元叶轮，这种叶轮具有轴向跨距短的三元扭曲叶片，叶片型面由特定载荷分布规律确定其轮盖型线和轮盘型线，再由直线元素光滑联接构成。该三元叶片在中等流量(流量系数文档编号F04D29/30GK2097307SQ90224589公开日1992年2月26日 申请日期1990年12月7日 优先权日1990年12月7日发明者陈福芳, 徐敏 申请人:沈阳鼓风机厂