[发明专利]具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法

说明书

本发明公开了一种具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法。由于压缩机叶轮各叶片的几何结构存在细微的差异，且叶轮入口来流具有不均匀性，故压缩机会发生喘振。本发明具有回流引导结构的压缩机机匣包括机匣体、耳廓型弯管和斜凸块；机匣体内壁的出风端开设有沿机匣体周向均布的n个第一倾斜孔，机匣体内壁的入风端固定有凸环，凸环上开设有n个斜槽，形成n个斜凸块；斜凸块靠近出风端的端面上开设有第二倾斜孔；n个第二倾斜孔与机匣体上开设的n个径向孔分别连通；n个径向孔与n个第一倾斜孔通过n根耳廓型弯管分别连通。本发明能够在降低损失的同时，有效地扩大压缩机的稳定工作范围。

技术领域

本发明属于轴流式压缩机领域，具体涉及一种具有回流引导结构的压缩机机匣及其回流引导方法。

背景技术

压缩机的稳定工作范围主要受到喘振与堵塞的限制。当压缩机在较小流量工况下运转时，往往会出现旋转失速和喘振这两种非定常流动现象。压缩机的流量不断减小至某一值时，由于叶道进口正冲角较大，叶片的非工作面上，其气流边界层会发生严重的分离，并沿着叶道逐渐向外扩散。由于在实际生产中，叶轮的叶片会因为加工误差等问题，几何结构存在细微的差异，且叶轮入口来流具有不均匀性，两者的影响便使得叶轮内的气流脱离现象率先发生在一个或几个叶片上，并逐渐形成气流脱离团。当气流脱离团在叶轮旋转过程中，以一个较小的传播速度轮流出现在叶轮内各叶道中时变形成旋转失速，进而使压缩机发生喘振。喘振会极大地降低压缩机性能，甚至对压缩机内的部件造成严重的损坏。为防止压缩机喘振现象的发生，使其尽可能保持安全稳定的运行状态，必须对压缩机的工作范围进行拓宽，增大其喘振裕度。流动控制技术便是一种有效可行的方法。

流动控制技术主要包括主动控制和被动控制两种。由于主动控制技术较为复杂且对操作要求较高，目前多采用被动控制技术。机匣处理技术便是一种具有显著优点的被动控制技术，其具有结构简单、改型简便、成本低廉等特点，且其可靠性高，扩稳效果显著，抗进口畸变能力强，因此被广泛应用于该领域的扩稳研究之中。目前主流的机匣处理方式包括轴向缝式机匣和周向槽机匣，且较集中于两者的尺寸、形状及设置位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于轴流压缩机的具有回流引导结构的机匣及其回流引导方法，使得轴流压缩机在保持原有的压比特性和工作效率基本不变的前提下，稳定工作范围得到提升。

本发明具有回流引导结构的压缩机机匣包括机匣体、耳廓型弯管和斜凸块。所述的机匣体呈圆管状。机匣体内壁出风端开设有沿机匣体周向均布的n个第一倾斜孔，25≤n≤40；第一倾斜孔为5～8mm孔径的通孔。每个第一倾斜孔的轴线分别与机匣体轴线共面且成s°，10≤s≤45；所有第一倾斜孔朝向一致，且第一倾斜孔的内端靠近出风端。

所述机匣体内壁的入风端固定有凸环，凸环为一个等腰直角三角形绕机匣体轴线回转而成的回转体。该等腰直角三角形的腰长为a，9mm≤a≤12mm，一条腰与机匣体内壁接触，另一条腰相对斜边靠近机匣体出风端。凸环上开设有n个斜槽，形成n个斜凸块；n个斜槽沿凸环周向均布；所有斜凸块的侧面均与机匣体的轴线成30°。沿周向方向上，每个斜槽均设置在相邻两个第一倾斜孔的间隔内。斜凸块靠近出风端的端面上开设有第二倾斜孔。第二倾斜孔的孔径与第一倾斜孔的孔径相等。每个第二倾斜孔的轴线与对应位置的第一倾斜孔轴线平行，且与机匣体轴线及对应位置的第一倾斜孔轴线在同一平面内。n个第二倾斜孔与机匣体上开设的n个径向孔分别连通；所有径向孔均为通孔。

所述的n个径向孔与n个第一倾斜孔通过n根耳廓型弯管分别连通；耳廓型弯管的内径与第一倾斜孔的孔径相等。所述的耳廓型弯管由一体成型的径向管、连接弧管和斜管组成。径向管与斜管通过连接弧管连通。径向管远离连接弧管的那端与径向孔外端固定，斜管远离连接弧管的那端与第一倾斜孔外端固定。径向管的轴线与径向孔的轴线在同一直线上，斜管的轴线与第一倾斜孔的轴线在同一直线上。径向管的长度为10～20mm。连接弧管轴线的半径为8～13mm。斜管的长度为径向管长度的倍。

所述斜槽的槽宽为