[发明专利]一种用于惰性混合工质的高效离心压缩装置

说明书

本发明属于离心式压气机技术领域，具体涉及一种用于惰性混合工质的高效离心压缩装置，其包括：离心叶轮、扩压器、压气机蜗壳；离心叶轮、压气机蜗壳均采用钛合金材料，离心叶轮为整体式结构即叶片和轮盘做成一体，采用机械加工和数控铣削加工方式成型；压气机蜗壳采用3D打印技术成型。扩压器采用不锈钢材料；离心叶轮开有安装芯轴的中心孔，通过芯轴螺母与芯轴连接在一起，可在芯轴带动下高速转动；离心叶轮中心轴外圆与联轴器过盈装配，可带动联轴器及与联轴器相连的电机转动发电；该压缩装置结构简单，性能优异，成本低，满足闭式循环发电系统中的应用需求。

技术领域

本发明属于离心式压气机技术领域，具体涉及一种用于惰性混合工质的高效离心压缩装置。

背景技术

离心式压气机由于其单级增压比高、结构简单、零件数少、轴向尺寸小、稳定工作范围广等特点，得到了广泛的应用。

闭式循环发电系统由于其闭式的特点，内部工质不仅要求性质稳定，也要求有良好的换热能力，流动损失小等，并且要较为容易压缩膨胀，进行热功转换，闭式系统中一般使用氦气作为压缩工质，但是氦气较难压缩，因此使用惰性混合工质。惰性混合工质的特殊物性使得流动更容易发生分离。常规压缩装置，如轴流式压气机的单级压比低，达到相同的压比需要的级数多。级数的增加致使零件数增多、轴向尺寸变大、结构变复杂、稳定工作范围缩小。且如不能按照惰性混合工质特殊的物性参数来设计，压缩系统的效率较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何克服轴流压气机在工程应用上的不足。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于惰性混合工质的高效离心压缩装置，所述高效离心压缩装置包括：离心叶轮3、扩压器5、压气机蜗壳4；

所述离心叶轮3中心有一通孔，芯轴7由孔内穿出，通过芯轴螺母2将离心叶轮3与芯轴7连接，离心叶轮3可在芯轴7带动下高速转动；

主轴从离心叶轮3右端插入，与离心叶轮3右端外圆实现过盈配合，从而形成一个刚性转子；

所述离心叶轮3左端外圆插入到联轴器1右端环状结构的空腔内，离心叶轮3与联轴器1过盈装配，可带动联轴器1及与联轴器1相连的电机转动发电；

所述扩压器5左端的外圆插入压气机蜗壳4右端内孔实现定位；所述扩压器5右端的外圆插入中介机匣8左侧内孔中，压气机蜗壳4与扩压器5通过设置在边缘的螺钉6与中介机匣8连接在一起；

所述压气机蜗壳4内壁面与离心叶轮3叶顶型面之间存在一定间隙。

其中，所述离心叶轮3含有12个叶片，周向均匀分布，叶片型面为直纹面。

其中，所述压气机蜗壳4内壁面与离心叶轮3叶片型面之间的间隙范围为0.35～0.45mm。

其中，所述离心叶轮3、扩压器5、压气机蜗壳4共同组成了气流通道。

其中，所述扩压器5为无叶扩压器。

其中，所述高效离心压缩装置按惰性混合工质特性设置了压气机蜗壳4的流道型面及离心叶轮3的流道型面和叶型，气流从离心叶轮3左侧轴向进气，经过离心叶轮3旋转增压，转速为50000r/min～100000r/min，离心叶轮3流出的气体进入扩压器5和压气机蜗壳4中进一步减速增压。

其中，根据惰性混合工质物性设置气流通道和离心叶轮叶型：

定义D₃为扩压器5出口直径，D₂为离心叶轮3出口直径，D_1t为离心叶轮3轮缘直径，D_1h为离心叶轮3进口轮毂直径，b₂为离心叶轮3出口宽度，L为离心叶轮3轴向长度；