所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種葉輪機(jī)械進(jìn)氣畸變調(diào)節(jié)裝置領(lǐng)域，尤其是離心壓氣機(jī)進(jìn)氣畸變的調(diào)節(jié)。

背景技術(shù)：

離心壓氣機(jī)在軍、民用領(lǐng)域中發(fā)揮了巨大的作用，是渦輪增壓器、微小型渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中使用最為廣泛的空氣壓縮系統(tǒng)。離心壓氣機(jī)的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)和研究一般是在均勻進(jìn)氣條件下進(jìn)行的，即離心壓氣機(jī)進(jìn)氣管道采用直管，這樣對(duì)應(yīng)葉輪上游的氣動(dòng)參數(shù)是均勻的。而在離心壓氣機(jī)實(shí)際應(yīng)用中，由于受重量、空間及整機(jī)布置的限制，使得離心壓氣機(jī)進(jìn)口經(jīng)常采用彎曲管道進(jìn)氣，彎曲管道的幾何導(dǎo)致了氣流在離心壓氣機(jī)進(jìn)口出現(xiàn)畸變。其結(jié)果主要造成離心壓機(jī)性能下降，同時(shí)增大離心壓氣機(jī)氣動(dòng)噪聲，增加了離心壓氣機(jī)葉片載荷的不均勻性。

因此，有必要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種離心壓氣機(jī)進(jìn)氣畸變調(diào)節(jié)裝置，對(duì)于彎曲管道進(jìn)氣產(chǎn)生的畸變流場(chǎng)在一定程度上進(jìn)行整流，使葉輪進(jìn)口的畸變進(jìn)氣條件有所緩解，降低其對(duì)離心壓氣機(jī)性能的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了改善現(xiàn)有彎曲管道進(jìn)氣時(shí)離心壓氣機(jī)性能降低(壓比和效率不同程度下降)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種進(jìn)氣畸變調(diào)節(jié)裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：離心壓氣機(jī)進(jìn)氣畸變調(diào)節(jié)裝置由直管輔助段和內(nèi)部導(dǎo)流板組成，兩者為一體化鑄件，所述畸變調(diào)節(jié)裝置安裝于離心壓氣機(jī)進(jìn)口，所述內(nèi)部4個(gè)導(dǎo)流板在直管道內(nèi)壁周向均分布，兩相鄰內(nèi)部導(dǎo)流板之間的夾角為90°，沿離心壓氣機(jī)進(jìn)口軸線旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)有周向角度0°、30°和60°三個(gè)位置，離心壓氣機(jī)葉輪軸向長(zhǎng)度用l表示，離心壓氣機(jī)進(jìn)口壁厚用c表示，直管輔助段的軸向尺寸與離心壓氣葉輪的軸向長(zhǎng)度l相等，也用l表示，直管輔助段的橫截面尺寸與離心壓氣機(jī)進(jìn)口相同，壁厚都用c表示，直管輔助段與離心壓氣機(jī)進(jìn)口以法蘭連接，以法蘭連接的直管輔助段外徑的徑向加工量為c/2，法蘭的軸向加工量為l/3，法蘭部分沿周向均勻設(shè)置4個(gè)螺紋盲孔和12個(gè)沉頭光孔，相鄰兩個(gè)螺紋盲孔間的周向夾角為90°，光孔中心線距離心壓氣機(jī)進(jìn)口端面的距離為t/2，螺紋盲孔和沉頭光孔均勻交叉設(shè)置，相鄰兩個(gè)螺紋盲孔間的沉頭光孔為2個(gè)，畸變調(diào)節(jié)裝置通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)流板對(duì)氣流的整流和引導(dǎo)作用削弱彎管產(chǎn)生的畸變流場(chǎng)，使離心壓氣機(jī)葉輪進(jìn)氣條件向有利用提高離心壓氣機(jī)性能的方向發(fā)展。

所述的離心壓氣機(jī)葉輪葉片前緣高度為h；所述內(nèi)部導(dǎo)流板壁厚3mm，軸向尺寸與直管輔助段長(zhǎng)度l相等；內(nèi)部導(dǎo)流板)前緣高度為a＝h/2，圓角半徑r1＝a/3；內(nèi)部導(dǎo)流板尾緣高度為b＝h/3，圓角半徑r2＝b/2；內(nèi)部導(dǎo)流板尾緣向離心壓氣機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向偏斜，偏斜角度10°，內(nèi)部導(dǎo)流板邊緣作倒角處理，倒角半徑r3＝4.5mm。

所述沉頭光孔與螺紋盲孔配合使用，通過(guò)螺釘連接，其規(guī)格尺寸與隨離心壓氣機(jī)進(jìn)口尺寸相適配。最終，進(jìn)氣調(diào)節(jié)裝置在離心壓氣機(jī)進(jìn)口的安裝示意見(jiàn)圖8所示。

本發(fā)明的有益效果是，畸變調(diào)節(jié)裝置由單獨(dú)一體化鑄造后加工得到，避免對(duì)原離心壓氣機(jī)殼體重新設(shè)計(jì)；其尺寸與離心壓氣機(jī)葉輪相關(guān)聯(lián)，方便根據(jù)不同離心壓氣機(jī)的型號(hào)來(lái)加工；同時(shí)可以根據(jù)離心壓氣機(jī)實(shí)際進(jìn)氣的彎曲管道安裝形式來(lái)調(diào)整畸變調(diào)節(jié)裝置的安裝角度，達(dá)到改善畸變進(jìn)氣條件下離心壓氣機(jī)性能的目的。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工，不僅能夠有效緩解彎管進(jìn)氣導(dǎo)致的壓氣葉輪進(jìn)口畸變程度，而且安裝簡(jiǎn)易，適應(yīng)性強(qiáng)，可以適用于離心壓氣機(jī)在不同彎曲管道進(jìn)氣的情況。

附圖說(shuō)明

圖1典型離心壓氣機(jī)殼體主要部位結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2畸變調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3畸變調(diào)節(jié)裝置的法蘭與螺紋盲孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4畸變調(diào)節(jié)裝置導(dǎo)流板軸向視圖；

圖5導(dǎo)流葉板外形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6離心壓氣機(jī)進(jìn)口連接處結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7畸變調(diào)節(jié)裝置與離心壓氣機(jī)進(jìn)口的連接示意圖；

圖8離心壓氣進(jìn)口安裝畸變調(diào)節(jié)裝置后的示意圖。

圖中：1.蝸殼，2.離心壓氣機(jī)進(jìn)口，3.離心壓氣機(jī)出口，4.畸變調(diào)節(jié)裝置輔助加直管段，5.導(dǎo)流板，6.畸變調(diào)節(jié)裝置的法蘭，7.螺紋盲孔，8.離心壓氣機(jī)進(jìn)口法蘭，9.光孔。

具體實(shí)施方式

以原始離心壓氣機(jī)葉輪軸向長(zhǎng)度為66mm為例，葉輪前緣葉高為27mm，離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)內(nèi)徑為40mm，壁厚為10mm?；冋{(diào)節(jié)裝置(圖2)內(nèi)外徑與離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)一致，其軸向長(zhǎng)為66mm，與離心壓氣機(jī)連接端外徑被加工成法蘭(見(jiàn)圖3)，被加工的軸向長(zhǎng)度22mm，徑向高度為5mm。該法蘭環(huán)面上周向均布4個(gè)螺紋盲孔(7)，螺紋尺寸與標(biāo)準(zhǔn)螺釘(m5×8)相適應(yīng)。

圖1是原始?jí)簹鈿んw，其主要結(jié)構(gòu)包括蝸殼(1)、離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)、離心壓氣機(jī)出口(3)。其中離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)連接進(jìn)氣彎管，是本發(fā)明的安裝部位。圖2是本發(fā)明的主體部分，主要包括輔加直管段(4)、內(nèi)部導(dǎo)流板(5)。圖3顯示了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，輔助直管段(4)與離心壓氣機(jī)進(jìn)口相(2)連接的部分被加工成連接法蘭，其上面周向均布4個(gè)螺紋盲孔(7)。

圖6為離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)的連接處的被加工后的結(jié)構(gòu)，離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)連接處也被加工成法蘭(8)，法蘭上面周向均布12個(gè)直徑沉頭通孔(9)。圖7為畸變調(diào)節(jié)裝置(圖2)與離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)的安裝后的剖面圖，二者之間通過(guò)螺釘連接。圖8離心壓氣機(jī)進(jìn)口安裝畸變調(diào)節(jié)裝置后的外觀示意圖。

圖2中，畸變調(diào)節(jié)裝置的主要工作元件為輔助直管段(4)內(nèi)的4個(gè)周向均布的內(nèi)部導(dǎo)流板(5)。導(dǎo)流板(4)壁厚3mm，軸向尺寸66mm；內(nèi)部導(dǎo)流板前緣高度為13.5mm，圓角半徑為4.5mm；內(nèi)部導(dǎo)流板(5)尾緣高度為9mm，圓角半徑4.5mm；內(nèi)部導(dǎo)流板(5)尾緣向離心壓氣機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向偏斜，偏斜角度10°。內(nèi)部導(dǎo)流板(5)與輔助直管段(4)為一體化鑄件，邊緣作倒角(45°)處理。

圖6中，對(duì)原始離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)進(jìn)行處理，加工成連接法蘭(8)。對(duì)離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)內(nèi)壁軸向加工長(zhǎng)度為22mm，徑向尺寸為5mm，用保證離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)連接處與畸變調(diào)節(jié)裝置的安裝。離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)連接法蘭上均面12個(gè)沉頭光孔(9)，用以通過(guò)螺釘和畸變調(diào)節(jié)裝置相連接。

圖8為離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)連接畸變調(diào)節(jié)裝置后的結(jié)構(gòu)外觀。具體操作時(shí)，規(guī)定圖示射線為0°位置。對(duì)于離心壓氣機(jī)進(jìn)氣彎管(90°彎管)，當(dāng)其實(shí)際安裝角度為345°～15°時(shí)，將畸變調(diào)節(jié)裝置插入離心壓氣機(jī)進(jìn)口(2)并旋轉(zhuǎn)至其中一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)流板(5)處于0°位置，并用螺釘固定。當(dāng)該彎管實(shí)際安裝角度15°～45°，將畸變調(diào)節(jié)裝置中其中一內(nèi)部導(dǎo)流板(5)處于30°位置，并用螺釘固定。當(dāng)該彎管實(shí)際安裝角度45°～75°，將畸變調(diào)節(jié)裝置中其中一內(nèi)部導(dǎo)流板(5)處于60°位置，并用螺釘固定。隨彎管實(shí)際安裝角度的增大，依次類推，畸變調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部導(dǎo)流板(5)轉(zhuǎn)動(dòng)角度重新循環(huán)。

畸變調(diào)節(jié)裝置先完成安裝后，再將進(jìn)氣彎管與畸變調(diào)節(jié)裝置相連接。當(dāng)氣流通過(guò)彎管后產(chǎn)生旋渦畸變，在進(jìn)入葉輪進(jìn)口前受內(nèi)部導(dǎo)流板(5)的調(diào)整和引導(dǎo)作用，適度增加了葉片前緣的進(jìn)氣攻角，從而削弱進(jìn)氣畸變對(duì)葉輪進(jìn)口流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響。