L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机

摘要

本发明涉及闭式循环风洞用风机领域，尤其涉及一种多台串联的轴流压缩机。一种L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，包括机壳，整流罩，I、II、III、IV级叶轮和扩压器，所述的机壳为一个沿风洞气流方向布置的具有两个直角拐角的长形管道；整个轴流压缩机成L形布置，整流罩安装在第一拐角后，扩压器在装在第二拐角后；所有叶轮串联安装在整流罩和扩压器之间，其中I、II级叶轮为一组通过中间轴连接第一主电机，III、IV级叶轮为一组通过中间轴连接第二主电机。本发明整体成L形布置，很容易布置在闭式循环风洞中，所用电机的设计制造难度低，叶轮喘振点一致，工作性能可靠，既满足了大流量的需求又满足了较高压比的需求。

权利要求

1.一种L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，其特征是：包括机壳、整流罩、I级轴流风机叶轮、II级轴流风机叶轮、III级轴流风机叶轮、IV级轴流风机叶轮和扩压器，所述的机壳为一个沿风洞气流方向布置的具有两个直角拐角的长形管道，所述两个直角拐角为第一拐角和第二拐角，机壳的第一拐角和第二拐角中都安装有转向导叶；整个轴流压缩机的机壳成L形布置，整流罩安装在第一拐角后，扩压器安装在第二拐角后，位于机壳的尾端；沿气流方向，所述的I级轴流风机叶轮、II级轴流风机叶轮、III级轴流风机叶轮、IV级轴流风机叶轮串联顺次安装在整流罩和扩压器之间，其中I、II级轴流风机叶轮为一组并通过中间轴连接第一主电机，III、IV级轴流风机叶轮为另一组并通过中间轴连接第二主电机。

2.如权利要求1所述的L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，其特征是：沿气流方向，所述的I级轴流风机叶轮、II级轴流风机叶轮、III级轴流风机叶轮、IV级轴流风机叶轮串联同轴顺次布置在第一拐角和第二拐角之间，第一主电机轴向安装在I级轴流风机叶轮的头部，第二主电机轴向安装在IV级轴流风机叶轮的尾部；II级轴流风机叶轮和III级轴流风机叶轮之间布置有导叶。

3.如权利要求1所述的L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，其特征是：沿气流方向，所述的I、II级轴流风机叶轮串联同轴顺次布置在第一拐角和第二拐角之间，III、IV级轴流风机叶轮串联同轴顺次布置在第二拐角之后，第一主电机安装在I级轴流风机叶轮轴向的头部，第二主电机安装在III级轴流风机叶轮轴向的头部，第二主电机的输出轴和第一主电机的输出轴相垂直。

4.如权利要求1～3中任意一权利要求所述的L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，其特征是：每级轴流风机叶轮分别包括一个动叶和一个导叶，沿气流方向，导叶布置在动叶之后，每个动叶的内径和叶片安装角都相同，但各级轴流风机叶轮的动叶的外径逐级递减。

说明书

L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机

技术领域

[0001] 本发明涉及闭式循环风洞用风机领域，尤其涉及一种多台串联的轴流压缩机。

背景技术

[0002] 风洞是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。

[0003] 在制造风洞时就会用到风机，现有的风机一般包括叶轮和驱动叶轮的电机，可大致分为轴流压缩机和轴流风机。轴流压缩机可以达到的压比比较大，而通过的流量相对较小，适合于高压力、小流量的工况参数；轴流风机可以通过的流量比较大，而可以达到的压比比较小，适合于大力量、低压力的工况参数。但遇到需要大型实验要满足流量大、压比大的参数需求，现有的轴流压缩机和轴流风机都有不足，所以需要一台新型的轴流风机(压缩机)，既满足大流量，又可达到较高的压比。

[0004] 对于闭式循环风洞，轴流压缩机一般布置在风洞第一和第二拐角间或第二拐角后，但是因为受到风洞总体尺寸的限制，造成一些比较长的轴流压缩机无法布置。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供了一种L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，该轴流压缩机整体成L形布置，并把四台串联的轴流风机分成两段，每两台配一台主电机，缩短了轴流压缩机的轴向尺寸，可用于尺寸较小的闭式循环风洞。

[0006] 本发明是这样实现的：一种L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，包括机壳、整流罩、I级轴流风机叶轮、II级轴流风机叶轮、III级轴流风机叶轮、IV级轴流风机叶轮和扩压器，所述的机壳为一个沿风洞气流方向布置的具有两个直角拐角的长形管道，所述两个直角拐角为第一拐角和第二拐角，机壳的第一拐角和第二拐角中都安装有转向导叶；整个轴流压缩机的机壳成L形布置，整流罩安装在第一拐角后，扩压器安装在第二拐角后，位于机壳的尾端；沿气流方向，所述的I级轴流风机叶轮、II级轴流风机叶轮、III级轴流风机叶轮、IV级轴流风机叶轮串联顺次安装在整流罩和扩压器之间，其中I、II级轴流风机叶轮为一组并通过中间轴连接第一主电机，III、IV级轴流风机叶轮为另一组并通过中间轴连接第二主电机。

[0007] 沿气流方向，所述的I级轴流风机叶轮、II级轴流风机叶轮、III级轴流风机叶轮、IV级轴流风机叶轮串联同轴顺次布置在第一拐角和第二拐角之间，第一主电机轴向安装在I级轴流风机叶轮的头部，第二主电机轴向安装在IV级轴流风机叶轮的尾部；II级轴流风机叶轮和III级轴流风机叶轮之间布置有导叶。

[0008] 沿气流方向，所述的I、II级轴流风机叶轮串联同轴顺次布置在第一拐角和第二拐角之间，III、IV级轴流风机叶轮串联同轴顺次布置在第二拐角之后，第一主电机安装在I级轴流风机叶轮轴向的头部，第二主电机安装在III级轴流风机叶轮轴向的头部，第二主电机的输出轴和第一主电机的输出轴相垂直。

[0009] 每级轴流风机叶轮分别包括一个动叶和一个导叶，沿气流方向，导叶布置在动叶之后，每个动叶的内径和叶片安装角都相同，但各级轴流风机叶轮的动叶的外径逐级递减。

[0010] 本发明的轴流压缩机整体成L形布置，缩小了轴向的长度，使得设备很容易布置在闭式循环风洞中；同时两台叶轮为一组，分别配置各自的主电机，使得单台驱动电机的功率和扭矩比原先四级同轴可减小一半，中间轴传递的扭矩也比原先减少一半，可大大降低电机的设计制造难度；通过改变叶轮的轮毂比(叶轮内外径之比)，即各级轴流风机叶轮内径相同，叶片安装角相同，外径逐级递减，实现了各级轴流风机叶轮喘振点的统一，保证了本发明轴流压缩机的性能的可靠性。这样得到的轴流压缩机既满足了大流量的需求又满足了较高压比的需求。

附图说明

[0011] 图1为本发明L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机实施例1的结构示意图；

[0012] 图2为本发明L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机实施例2的结构示意图；

[0013] 图中：1机壳、2整流罩、3I级轴流风机叶轮、4II级轴流风机叶轮、5III级轴流风机叶轮、6IV级轴流风机叶轮、7扩压器、81第一主电机、82第二主电机、91第一拐角、92第二拐角、10转向导叶、11动叶、12导叶、13中间轴。

具体实施方式

[0014] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0015] 实施例1

[0016] 如图1所示，一种L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，包括机壳1、整流罩2、I级轴流风机叶轮3、II级轴流风机叶轮4、III级轴流风机叶轮5、IV级轴流风机叶轮6和扩压器7，所述的机壳1为一个沿风洞气流方向布置的具有两个直角拐角的长形管道，所述两个直角拐角为第一拐角91和第二拐角92，机壳1的第一拐角91和第二拐角
92中都安装有转向导叶10；整个轴流压缩机的机壳成L形布置，整流罩2安装在第一拐角后91，扩压器7在装在第二拐角92后，位于机壳1的尾端；每级轴流风机叶轮分别包括一个动叶11和一个导叶12，沿气流方向，导叶12布置在动叶11之后，每个动叶11的内径和叶片安装角都相同，但各级轴流风机叶轮的动叶11的外径逐级递减，I级轴流风机叶轮3、II级轴流风机叶轮4、III级轴流风机叶轮5、IV级轴流风机叶轮6串联顺次安装在整流罩
2和扩压器7之间。

[0017] 在本实施例中，轴流压缩机成L形布置，所述的I级轴流风机叶轮3、II级轴流风机叶轮4、III级轴流风机叶轮5、IV级轴流风机叶轮6串联同轴顺次布置在第一拐角91和第二拐角92之间，四台叶轮和整流罩2一起构成L形的一边，扩压器7为L形的另一边；其中I级轴流风机叶轮3和II级轴流风机叶轮4为一组通过中间轴13连接第一主电机81，第一主电机81轴向安装在I级轴流风机叶轮3的头部；III级轴流风机叶轮5和IV级轴流风机叶轮6为一组通过中间轴13连接第二主电机82，第二主电机82轴向安装在IV级轴流风机叶轮6的尾部；II级轴流风机叶轮4和III级轴流风机叶轮5之间布置有导叶12。

[0018] 实施例2

[0019] 如图2所示，一种L形布置的多台单级轴流风机串联而成的轴流压缩机，实施例2和实施例1的区别在于，沿气流方向，所述的I级轴流风机叶轮3和II级轴流风机叶轮4串联同轴顺次布置在第一拐角91和第二拐角92之间，I、II级轴流风机叶轮和整流罩2一起构成L形的一边，所述的III级轴流风机叶轮5和IV级轴流风机叶轮6串联同轴顺次布置在第二拐角92之后，III、IV级轴流风机叶轮和扩压器7一起构成L形的另一边；其中I级轴流风机叶轮3和II级轴流风机叶轮4为一组通过中间轴13连接第一主电机81，第一主电机81安装在I级轴流风机叶轮3轴向的头部；III级轴流风机叶轮5和IV级轴流风机叶轮6为一组通过中间轴13连接第二主电机82，第二主电机82安装在III级轴流风机叶轮5轴向的头部，第二主电机82的输出轴和第一主电机81的输出轴相垂直，每个动叶11的内径和叶片安装角都相同，但各级轴流风机叶轮的动叶11的外径逐级递减。