大流量离心式叶轮的制作方法

专利名称：大流量离心式叶轮的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种大流量离心式叶轮，它适用于离心式压缩机。气体经离心式压缩机提高压力是通过几个到十几个叶轮给气体逐级作功来实现的。叶轮由轮盘、轮盖、叶片组成。离心压缩机性能的优劣由叶轮的性能所决定的。在离心压缩机的前几级一般都应用大流量叶轮(流量系数φ1＞0.08)，由于大流量叶轮中强烈地三元流动，过去经常采用的二元叶轮效率低，相对能量头系数小，已不能满足要求。检索已有资料，目前应用的三元大流量叶轮，一般都采用美国北方工程研究公司(NREC)等提出的以叶片载荷分布(即流型)来设计三元叶片曲面，并提出最佳流型的设想，但试验证明效果并不理想，对于大流量离心压缩机的最佳流型问题没有解决。而且已有的大流量三元叶轮存在以下缺点轮毂比小，限制了轴径尺寸，难以达到多级转子的临界转速要求；轴向跨距大，使每个气缸所能装的叶轮数减少，单缸压力比下降；每个叶轮的叶型分别由试验决定，因而不同流量的叶轮的叶片型线各异，工艺装备复杂，成本高，加工周期长。本实用新型的目的在于提供一种叶轮，这种叶轮的叶片为空间扭曲的三元曲面，它既能保证高的能量头系数，对气体有足够的作功能力，又具有流动损失小，效率高的特点，适用于大流量(流量系数φ1＞0.08)。它与相应的弧型的轮盘、轮盖构成一个高效率、高性能的大流量三元叶轮，而且叶轮的轮毂比大，轴向跨距小，容易满足转子动力学的要求。同时可通过改变叶片高度得到一系列性能相似的而流量不同的叶轮，来满足压缩机转子的需要。这一系列的叶轮叶片为同一曲面，可设计通用的叶片制造工艺装备，有利于提高质量，降低成本。因此，本实用新型为离心式压缩机提供了一种理想的大流量叶轮。本实用新型的目的是通过以下的技术措施来实现的该叶轮由轮盖、叶片和轮盘组成。其中叶片是应用发明人多年研究总结出来的一种特定流型设计决定的三元扭曲叶片，如图1所示。它适用于大流量叶轮，具有损失小，效率高的特点。该流型可描述为叶片载荷CθR沿流线的分布CθR＝ξCθ2R2当0≤m≤0.5时，ξ＝0.1234m3＋0.2601m2＋0.8391m当0.5＜m＜1.0时，ξ＝1－［0.1234(1－m)3＋0.2601(1－m)2＋0.8391(1－m)］式中Cθ为切向分速度，R为半径座标，m为相对子午流线距离，脚标“2”为叶片出口。应用上述流型，且采用在叶片的轮盖流线上的载荷比平均值大10％的方法，所确定的叶面离散点座标便构成了本实用新型叶片的三元光滑型面。这种叶型保证了气流优良的流动规律，其气流流动损失小，载荷均匀，不易分离。它与沿圆周均布的19到21枚叶片和由轮盖、轮盘的流线型状形成的轮盘、轮盖构成了具有优良气动性能、高效率的大流量叶轮。同时，这种叶轮可以通过切割子午流线的办法来改变叶片的高度得到一系列不同流量的性能相似的叶轮，既满足了不同转子的设计要求，又简化工艺装备。本实用新型的优点(1)效率高，应用本实用新型的离心压缩机级多变效率达0.83－0.86；(2)轮毂比大，0.40≥d／D2≥0.35；(3)叶片轴向跨距小，L／D2＜0.23，适合于多级压缩机应用；(4)流量系数大，有利于机器缩小尺寸；(5)叶片制造工艺装备可通用，经济性好。以下结合附图进一步说明本实用新型。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。其中图1、图2的曲面座标由表1给出。该叶轮由轮盖1、叶片2、轮盘3组成，19枚叶片沿圆周均布在轮盖1、轮盘3中间。叶片由等厚度合金板材经叶片压型胎压型，然后与轮盖1、轮盘3焊接而成，叶片出口安装角β2≈50°。轮盘和轮盖的内弧线由二段或三段圆弧组成。由母型叶轮更换轮盖来达到改变叶片高度形成新叶轮，即根据所要求的流量，把b2、D1、R1、R2改变为b′2、D′1、R′1、R′2就得到满足要求的新叶轮。该叶轮的轮毂比d／D2可为0.35－0.40，式中d为轮毂直径，D2为叶轮外径；叶轮宽径比L／D2＜0.23，其中L为叶轮的轴向宽度，D2为叶轮外径。叶片的数目为19或21枚均可，只要改变叶片的高度，即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叶片型面座标值(叶轮外径D2为450毫米)。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1.一种大流量离心式叶轮，由轮盖、叶片、轮盘组成，其特征是叶片为特定的叶片载荷分布确定的三元扭曲型，其叶片型面由流型公式CθR=ξCθ2R2当0≤m≤0.5时，ξ=0.1234m3+0.2601m2+0.8391m当0.5＜m＜1.0时，ξ=1-[0.1234(1-m)3+0.2601(1-m)2+0.8391(1-m)](式中Cθ为切向分速度，R为半径座标，m为相对子午流线距离，脚标“2”为叶片出口)确定的几何座标构成。2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征是叶片出口安装角β2≈50°。3.根据权利要求1所述的叶轮，其特征是轮毂比d／D2＝0.35－0.40，式中d为轮毂直径，D2为叶轮外径。4.根据权利要求1所述的叶轮，其特征是叶轮宽径比L／D2＜0.23，其中L为叶轮的轴向宽度，D2为叶轮外径。5.根据权利要求1所述的叶轮，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大流量(流量系数Φ文档编号F04D29/30GK2095954SQ90224590公开日1992年2月12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