[发明专利]可调节轴向槽容积的压缩机机匣及其容积调节方法

说明书

本发明公开了可调节轴向槽容积的压缩机机匣及其容积调节方法。现有机匣处理很难能达到预期的效率和压缩比。本发明可调节轴向槽容积的压缩机机匣，包括机匣体、支撑架、执行机构和传动机构；执行机构包括槽孔挡板、竖直杆、水平连杆、槽轮和直线轴承座；本发明在小流量工况下，槽孔挡板沿机匣体径向朝外运动到最外端，第一槽孔的容积达到最大值，第一槽孔内产生的回流防止喘振的发生，扩大压缩机的工作裕度；在大流量工况下，槽孔挡板沿机匣体径向朝内运动到最内端，第一槽孔的容积达到最小值，第一槽孔内回流减小，能量损失减小，效率及压比提高。

技术领域

本发明属于轴流式压缩机技术领域，具体涉及一种可调节轴向槽容积的压缩机机匣及其容积调节方法。

背景技术

压缩系统中的流动非稳定现象，旋转失速及喘振，因其流动的复杂性和产生危害后果的严重性，已成为严重制约压缩机研发的最主要问题之一，一旦发生旋转失速甚至喘振，会造成压缩机级间压力失常产生振动，转子及定子受反复应力而降低寿命，甚至对部件及整机造成毁坏。

在防止和抑制方面，主要分为两类，即主动控制技术和被动控制技术。主动控制技术往往是通过闭环来控制，引入紧连控制阀是目前较有前景的闭环控制，但它有增加能耗等问题。机匣处理的概念最初由Hartman提出，是一种典型的被动控制技术，它结构简单所以便于实施，应用较广泛。但是叶轮机械都是在设计工况下进行设计的，加上机匣处理相当于改变了压缩机的结构，所以经过机匣处理后即使在设计工况下工作也很难能达到预期的效率和压缩比，普遍存在最高效率下降，大流量工况下的总压升下降等问题。被动控制技术中的可调进口导叶，柔性叶片都具有一定的可调性，这样都能扩大工作裕度同时尽量保证设计工况下的性能，但是在机匣处理领域可调方向做的很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调节轴向槽容积的压缩机机匣及其容积调节方法，该压缩机机匣能改变自身槽内容积，入口流量较少时增加槽内容积，扩大气体的回流，延迟喘振的发生，扩大工作裕度，入口流量较大时或在设计工况下工作时槽内容积减少，提高压缩机的效率及压比。

本发明可调节轴向槽容积的压缩机机匣，包括机匣体、支撑架、执行机构和传动机构；所述的传动机构包括电机、齿轮、弧形齿条、支架、轮盘和轮盘盖板；所述的支架固定在机匣体外侧壁，电机的底座固定在支架上；齿轮固定在电机的输出轴上，并与弧形齿条啮合；所述的轮盘盖板与两个轮盘均为可拆卸连接；所述的机匣体内壁靠近叶轮叶顶处开设沿周向均布的n个第一槽孔，n≤36；机匣体侧壁位于入口处设有沿周向均布的多个检测管道；所述的支撑架固定套置在机匣体上；支撑架开设有n个轴承安装槽，轴承安装槽的槽底开设第二槽孔、第一螺纹孔和第二螺纹孔；第一螺纹孔和第二螺纹孔对称布置在第二槽孔两侧；第二槽孔与第一槽孔的结构及尺寸完全一致，第二槽孔与第一槽孔的位置一一对应；两个轮盘通过滚动轴承对称支承在支撑架上；两个轮盘的相对面均开设沿周向均布的n个轮槽；所述的弧形齿条固定在靠近电机的那个轮盘上。

所述的执行机构包括槽孔挡板、竖直杆、水平连杆、槽轮和直线轴承座；水平连杆的两端分别与一个槽轮构成转动副；竖直杆支承在直线轴承座上，且外端套置在水平连杆的中心孔内，内端与槽孔挡板固定；槽孔挡板的密封槽内设置密封环；两个螺母均与竖直杆外端螺纹连接，且外端的螺母压紧内端的螺母；执行机构共有n个，每个执行机构的直线轴承座与支撑架对应一个轴承安装槽内的第一螺纹孔和第二螺纹孔通过螺栓固定；每个执行机构的槽孔挡板与支撑架对应的一个第二槽孔构成滑动副，或同时与机匣体对应的一个第一槽孔及支撑架对应的一个第二槽孔构成滑动副。每个执行机构的两个槽轮分别与两个轮盘对应位置的轮槽构成滑动副。

所述第一槽孔的横截面为矩形；第一槽孔的长为40mm，宽为12mm；槽孔挡板的长为40mm，宽为12mm，高为5mm。

所述的支撑架为可拆分式，由固定在一起的两个半圆环组成。

所述轮槽的形状与双圆头平键的形状一致，且长度方向所在的平面与槽孔挡板处于内极限位置时以轮盘中心为圆心的圆周在轮槽中心处的切线之间设有夹角。