專利名稱：一種錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離心壓縮機(jī)蝸殼的設(shè)計(jì)方法，具體地說是一種錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
離心壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)過程中，為追求高效率的模式，因此經(jīng)常對(duì)蝸殼采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)措施，以期挖掘其可能存在的節(jié)能潛力，藉此提高機(jī)組的整體運(yùn)行效率。在離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中，注意到蝸殼的設(shè)計(jì)往往存在一定的特殊性，由于出風(fēng)筒將蝸殼小截面很大一部分吃掉，在這部分氣流從擴(kuò)壓器流出后直接進(jìn)入出風(fēng)筒，因此對(duì)出風(fēng)筒的主氣流造成沖擊，造成較大的氣流混合損失。如何減少氣流混合損失困擾是本領(lǐng)域技術(shù)人員遇到的一個(gè)嚴(yán)重問題。離心壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)蝸殼時(shí)，出風(fēng)筒往往會(huì)切去部分小截面，并通過二者之間的切面形成連通域，這就形成了蝸殼的內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，造成內(nèi)泄漏損失。目前采用改變蝸殼截面積，蝸舌結(jié)構(gòu)和起始角來提高蝸殼氣動(dòng)效率，已經(jīng)獲得較大幅度的提升，但在出風(fēng)筒部分仍存在一定的流動(dòng)混亂區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決離心壓縮機(jī)蝸殼內(nèi)出風(fēng)筒的流動(dòng)混亂問題，本發(fā)明的目的在于提供一種錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明采用螺旋線作為蝸殼各個(gè)截面中心的連線，沿蝸殼周向展開。其中:將蝸殼各個(gè)截面沿軸向偏移，各截面中心的連線形成螺旋線；所述蝸殼各個(gè)截面沿軸向偏移的過程為:將蝸殼按圓周方向分為8 12個(gè)截面位置，而后將每個(gè)截面中心線較前一截面中心線沿軸線偏移2 5mm，形成一個(gè)橫向蝸舌的結(jié)構(gòu)；所述橫向蝸舌是蝸殼采取截面中心線偏移的方法，避免蝸殼和出風(fēng)筒干涉后，對(duì)蝸殼起始小截面部分保全，用以引導(dǎo)流動(dòng)，提高效率；所述蝸殼起始小截面部分保全是對(duì)0° 10°小截面進(jìn)行切除，有利于改善流動(dòng)，減小蝸殼體積；離心壓縮機(jī)蝸殼出風(fēng)筒與采用錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的蝸殼光滑連接，出風(fēng)筒起始型線與蝸殼出口氣體主流方向保持一致，減少?zèng)_擊損失。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:1.本發(fā)明采用將蝸殼各個(gè)截面軸向偏移，各截面中心線變成螺旋線形狀，讓蝸殼的小截面與出風(fēng)筒不再相交，避免了尋常蝸殼中存在的循環(huán)流動(dòng)損失。通過數(shù)值模擬計(jì)算表明，蝸殼各個(gè)截面軸向偏移之后，不存在蝸殼小截面與出風(fēng)筒干涉的問題，沒有了循環(huán)流動(dòng)損失，蝸殼小截面處也沒有了很明顯的漩渦存在；在進(jìn)氣道與出風(fēng)筒也不再相交，這樣出風(fēng)筒中流動(dòng)情況得到改善，蝸殼內(nèi)整體速度分布較原有設(shè)計(jì)模型均勻，相比原模型，效率提聞 1.15!%。 2.本發(fā)明在蝸殼的設(shè)計(jì)過程中對(duì)蝸殼截面進(jìn)行適當(dāng)偏移，即對(duì)蝸殼的型線進(jìn)行修正，對(duì)于工藝和制造都簡單可行，便于錯(cuò)位螺旋式蝸殼的推廣。3.本發(fā)明在采用截面中心線偏移的方法避免蝸殼和出風(fēng)筒干涉后，可以做一個(gè)橫向的蝸舌，用以引導(dǎo)流動(dòng)，改善流場，提高整體效率。4.本發(fā)明在蝸殼起始小截面適當(dāng)保全是蝸殼起始小截面為低速流動(dòng)，對(duì)0° 10°小截面進(jìn)行切除，有利于改善流動(dòng)，減小蝸殼體積。5.本發(fā)明在蝸殼出風(fēng)筒應(yīng)與錯(cuò)位螺旋式蝸殼光滑連接，出風(fēng)筒起始型線與蝸殼出口氣體主流方向保持一致，減少?zèng)_擊損失。6.本發(fā)明相比于普通內(nèi)蝸殼，對(duì)于蝸殼的長度的增加有限，但該長度的增加，僅僅是末級(jí)出口蝸殼向外延伸，并不會(huì)影響轉(zhuǎn)子的軸向跨距和軸承布置，也不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定性帶來影響。


圖1為本發(fā)明離心壓縮機(jī)整級(jí)計(jì)算模型結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明尚心壓縮機(jī)蝸殼各截面偏移的不意圖；圖3為本發(fā)明尚心壓縮機(jī)蝸殼各截面偏移后的抽氣結(jié)構(gòu)不意圖；圖4為本發(fā)明離心壓縮機(jī)蝸殼的完整計(jì)算模型圖；其中:1為葉輪，2為擴(kuò)壓器，3為回流器，4為蝸殼，5為橫向蝸舌。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。如圖1 3所示，螺旋線作為蝸殼各個(gè)截面中心的連線，沿蝸殼周向展開；將蝸殼按圓周方向分為8 12個(gè)截面位置，而后將每個(gè)截面中心線較前一截面中心線沿軸線偏移2 5mm，各截面中心的連線形成螺旋線，進(jìn)而形成一個(gè)橫向蝸舌的結(jié)構(gòu)。橫向蝸舌是蝸殼采取截面中心線偏移的方法，避免蝸殼和出風(fēng)筒干涉后，對(duì)蝸殼起始小截面部分保全，即對(duì)0° 10°小截面進(jìn)行切除，用以引導(dǎo)流動(dòng)，提高效率，有利于改善流動(dòng)，減小蝸殼體積。離心壓縮機(jī)蝸殼出風(fēng)筒與采用錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的蝸殼光滑連接，出風(fēng)筒起始型線與蝸殼出口氣體主流方向保持一致，減少?zèng)_擊損失。具體方法為:將蝸殼4沿圓周方向上分為8 12個(gè)截面(本實(shí)施例分為12個(gè)截面)，每30°一個(gè)截面，根據(jù)各個(gè)截面的形狀確定偏移尺寸2 5_，然后利用現(xiàn)有的三維造型軟件(如Pro-E)，通過混合掃描的功能，選擇一條合適的軌跡掃描出蝸殼實(shí)體，延伸出風(fēng)筒，并做出蝸舌和對(duì)小截面的修改，完成蝸殼造型。要考察錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)對(duì)蝸殼4前后流場的影響，就要有一個(gè)完整的計(jì)算域，因此本發(fā)明的計(jì)算模型由葉輪1、擴(kuò)壓器2、彎道、回流器3以及蝸殼4幾部分組成，對(duì)這幾部分分別進(jìn)行建模和劃分網(wǎng)格，然后進(jìn)行網(wǎng)格對(duì)接，最終給出模擬計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本發(fā)明將整個(gè)計(jì)算域劃分為三部分:入口延伸部分、葉輪與擴(kuò)壓器部分、彎道與回流器部分、蝸殼與出風(fēng)筒部分。每個(gè)部分都是根據(jù)現(xiàn)有離心壓縮機(jī)的模型參數(shù)給定的，只是忽略了葉輪和擴(kuò)壓器之間的間隙，葉輪直徑為1438_，有19個(gè)葉片，葉片前緣為圓頭尾部是鈍頭，無葉擴(kuò)壓器，回流器有18個(gè)葉片，葉片前后緣皆為圓頭。
錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)應(yīng)用在蝸殼上，是將蝸殼各個(gè)截面軸向偏移，各截面中心連線變成螺旋線形狀，讓蝸殼的小截面與出風(fēng)筒不再相交，并保證出風(fēng)筒應(yīng)與錯(cuò)位螺旋式蝸殼光滑連接，在這樣的結(jié)構(gòu)中避免了尋常蝸殼中存在的循環(huán)流動(dòng)損失，出風(fēng)筒起始型線也與蝸殼出口氣體主流方向保持一致，減少?zèng)_擊損失。通過現(xiàn)有的CFD分析軟件模擬計(jì)算表明，蝸殼各個(gè)截面軸向偏移之后，不存在蝸殼小截面與出風(fēng)筒干涉的問題，沒有了循環(huán)流動(dòng)損失，蝸殼小截面處也沒有了很明顯的漩渦存在；在進(jìn)氣道與出風(fēng)筒也不再相交，這樣出風(fēng)筒中流動(dòng)情況得到改善，而且完全消除了原來360°出口截面與出風(fēng)筒處的不規(guī)則流動(dòng)情況，優(yōu)化后的蝸殼與出風(fēng)筒匹配的較好，壓力分布也更加均勻，相比原模型，效率提高1.15%。眾所周知，蝸殼是把葉輪或擴(kuò)壓器流出的氣體收集輸送到排氣管道，其內(nèi)部的流動(dòng)十分復(fù)雜。氣流沿著蝸殼流動(dòng)的同事，不斷有氣體由葉輪(或擴(kuò)壓器)流入蝸殼，即氣體一面流動(dòng)，一面混合。因此蝸殼型線的設(shè)計(jì)不僅直接影響蝸殼內(nèi)的流動(dòng)損失，而且對(duì)前面的葉輪或擴(kuò)壓器的性能有反影響。本發(fā)明采用錯(cuò)位螺旋式的設(shè)計(jì)方法，對(duì)蝸殼型線進(jìn)行了改進(jìn)，并對(duì)包括葉輪、擴(kuò)壓器、彎道、回流器以及蝸殼幾部分組成流動(dòng)域進(jìn)行了綜合考慮，通過現(xiàn)有的CFD分析軟件模擬計(jì)算，提高氣動(dòng)效率1.15%，表明壓縮機(jī)組的整體效率有了進(jìn)一步的提聞。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用，其特征在于:螺旋線作為蝸殼各個(gè)截面中心的連線，沿蝸殼周向展開。
2.按權(quán)利要求1所述錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用，其特征在于:將蝸殼各個(gè)截面沿軸向偏移，各截面中心的連線形成螺旋線。
3.按權(quán)利要求2所述錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用，其特征在于:所述蝸殼各個(gè)截面沿軸向偏移的過程為:將蝸殼按圓周方向分為8 12個(gè)截面位置，而后將每個(gè)截面中心線較前一截面中心線沿軸線偏移2 5mm,形成一個(gè)橫向蝸舌的結(jié)構(gòu)。
4.按權(quán)利要求3所述錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用，其特征在于:所述橫向蝸舌是蝸殼采取截面中心線偏移的方法，避免蝸殼和出風(fēng)筒干涉后，對(duì)蝸殼起始小截面部分保全，用以引導(dǎo)流動(dòng)，提高效率。
5.按權(quán)利要求4所述錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用，其特征在于:所述蝸殼起始小截面部分保全是對(duì)0° 10°小截面進(jìn)行切除，有利于改善流動(dòng)，減小蝸殼體積。
6.按權(quán)利要求1所述錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用，其特征在于:離心壓縮機(jī)蝸殼出風(fēng)筒與采用錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的蝸殼光滑連接，出風(fēng)筒起始型線與蝸殼出口氣體主流方向保持一致，減少?zèng)_擊損失。
全文摘要
本發(fā)明屬于離心壓縮機(jī)蝸殼的設(shè)計(jì)方法，具體地說是一種錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)在蝸殼上的應(yīng)用。螺旋線作為蝸殼各個(gè)截面中心的連線，沿蝸殼周向展開；將將蝸殼按圓周方向分為8～12個(gè)截面位置，而后將每個(gè)截面中心線較前一截面中心線沿軸線偏移2～5mm，形成一個(gè)橫向蝸舌的結(jié)構(gòu)；所述橫向蝸舌是蝸殼采取截面中心線偏移的方法，避免蝸殼和出風(fēng)筒干涉后，對(duì)蝸殼起始小截面部分保全，用以引導(dǎo)流動(dòng)，提高效率；所述蝸殼起始小截面部分保全是對(duì)0°～10°小截面進(jìn)行切除，有利于改善流動(dòng)，減小蝸殼體積；離心壓縮機(jī)蝸殼出風(fēng)筒與采用錯(cuò)位螺旋式設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的蝸殼光滑連接，出風(fēng)筒起始型線與蝸殼出口氣體主流方向保持一致，減少?zèng)_擊損失。
文檔編號(hào)F04D29/42GK103161761SQ20111042538
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者王學(xué)軍, 冀春俊, 武斌 申請(qǐng)人:沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司