專利名稱：葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪及壓氣機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種葉片式葉輪及機械裝置，尤其涉及一種大小葉片葉輪及壓氣機。
背景技術：
葉片式壓氣機一般用于給氣體增壓，分為軸流式、離心式和斜流式壓氣機。軸流式壓 氣機氣體的流動方式是軸向進氣、軸向排氣；離心式壓氣機氣體的流動方式是軸向進氣， 徑向排氣；斜流式壓氣機是軸流與離心壓氣機的折衷，軸向進氣，與軸向有一定角度排
氣。軸流式和斜流式壓氣機包括葉輪，包括轉子和靜子，葉輪上設有葉片。葉片的結構形 式對壓氣機的增壓能力影響極大。
壓氣機轉子葉片轉動時，氣流流過產生的尾跡打在下游靜子的葉排上，會產生周期性 激振力，如果此激振力與靜子本身固有頻率相近，會產生共振破壞靜子葉片，或因高周疲 勞而影響靜子葉片壽命。常規(guī)的軸流壓氣機的共同特點是采用大小相同的葉片沿周向方向 均勻分布，葉片與葉片之間形成的通道是相同的。
如圖1所示，現有技術中的壓氣機，轉子中葉片l的分布方式都是沿周向均勻分布的。
上述現有技術至少存在以下缺點
因為轉子葉片是周向均勻分布的，其尾跡對下游靜子葉片產生的激振力也是嚴格周期 性的，當轉速與轉子葉片數滿足一定關系的時候，這個激振力的頻率可能與下游靜子葉片 的自振頻率相相近，從而引起共振導致事故。即使不發(fā)生共振，長時間的這種周期性激振 也會使靜子葉片因高周期疲勞問題而產生裂紋，大大縮短壓氣機使用壽命。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種對下游靜子的破壞性影響較小的葉片沿周向非均勻分布的人 小葉片葉輪及壓氣機。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的
本發(fā)明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，包括多個大葉片，其特征在于，所 述多個大葉片沿周向非均勻分布。
本發(fā)明的壓氣機，該壓氣機的轉子為上述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明所述的葉片沿周向非均勻分布的大小 葉片葉輪及壓氣機，由于大小葉片葉輪的多個大葉片沿周向非均勻分布，當壓氣機轉子采 用這種葉片布置形式時，轉子葉片尾跡對下游靜子葉片產生的激振力是非嚴格周期性的， 對下游靜子的破壞性影響較小。


圖1為現有技術中的葉輪的葉片分布示意圖2為本發(fā)明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪的葉片分布示意圖3為本發(fā)明中小葉片的位置與轉子效率的關系示意圖； 圖4為現有技術中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動時域圖； 圖5為現有技術中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動頻域圖； 圖6為本發(fā)明中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動時域圖7為本發(fā)明中壓氣機轉子葉片尾跡引起的下游壓力脈動頻域圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其較佳的具體實施方式
如圖2所 示，包括多個大葉片2、 3、 4,多個大葉片2、 3、 4之間沿周向非均勻分布。
多個大葉片2、 3、 4中，相鄰兩個大葉片2、 3之間的周向方向的距離為寬距離S2;相 鄰兩個大葉片3、 4之間的距離為窄距離S1。沿大小葉片葉輪一周的大葉片的分布可以是寬 距離S2與窄距離S1相互間隔分布。也可以是其它的非均勻分布方式。
寬距離S2與窄距離S1的變化值可以小于等于10X 。
多個大葉片2、 3、 4中，相鄰兩個大葉片之間可以設有小葉片。如第一大葉片2與第二 大葉片3之間設有第一小葉片5;第二大葉片3與第三大葉片4之間設有第二小葉片6。
小葉片5、 6距其壓力面一側的大葉片的周向距離，即第一小葉片5距其壓力面一側的 第二大葉片3的周向距離S21等于相鄰的第一大葉片2和第二大葉片3之間的周向距離S1的25 %—70%;同樣，第二小葉片6距其壓力面一側的第三大葉片4的周向距離S11等于相鄰的第 二大葉片3和第三大葉片4之間的周向距離S1的25X—70X。
艮卩，25o"Sll/Sl〈7(m及25M〈S21/S2〈7(^,優(yōu)選40%〈511/51〈60%及40%<521/32〈60%， uj 以是25%、 30%、 40%、 50%、 60%、 70%等。
本發(fā)明的壓氣機，該壓氣機的轉子為上述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪。
本發(fā)明中，壓氣機的轉子上的大葉片的周向位置不是均勻分布的，可以根據頻率的要 求而變化。這樣轉子大葉片的尾跡對下游靜子葉片的主要激振力不是單一頻率，而是有一 定分散分布，減弱了對靜葉的影響。
大葉片柵距的相對變化最大值可以不超過10%，在此范圍內變化對氣動性能的影響不 大。設計時，不均勻分布要滿足輪盤在周向上的對稱性，以免產生不平衡力。
在大葉片不均勻分布的基礎上，位于其中的小葉片的周向分布要滿足兩條原則 一個 是要保證輪盤的平衡，另一個是要分別對每個不同的葉片通道進行氣動優(yōu)化，以得到最好 的性能。
如圖3所示，當小葉片的周向位置P (小葉片距其壓力面一側的大葉片的周向距離與其
相鄰的兩個大葉片間距之比)在25% 70%之間時，對轉子性能影響很小。
如圖4、圖5所示，現有技術中，葉片周向均勻分布的轉子對下游產生的壓力脈動力， 頻率集中。
如圖6、圖7所示，本發(fā)明中，葉片周向非均勻分布的轉子對下游產生的壓力脈動力， 頻率分散，可以部分解決靜葉因上游激振力頻率集中的問題，有效放置靜葉的共振破壞， 對靜葉的疲勞壽命也有好處。
另外，小葉片在周向距相鄰兩大葉片的距離不等，可以更為有效地控制葉柵后部的分 離。小葉片的周向位置P值在不同半徑處可以不同，可以在氣動設計中進行優(yōu)化，得到最好 的氣動性能，并且要經過強度校驗合格。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都 應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，包括多個大葉片，其特征在于，所述多個大葉片沿周向非均勻分布。
2、 根據權利要求l所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 多個大葉片中，相鄰兩個大葉片之間的周向方向的距離包括寬距離和窄距離，所述寬距離 與窄距離相互間隔分布。
3、 根據權利要求l所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 相鄰兩個大葉片之間的周向距離的變化值小于等于10%。
4、 根據權利要求l、 2或3所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在 于，所述多個大葉片中，相鄰兩個大葉片之間設有小葉片。
5、 根據權利要求4所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 的小葉片距其壓力面一側的大葉片的周向距離等于相鄰兩個大葉片之間的周向距離的25% —70% 。
6、 根據權利要求5所述的葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪，其特征在于，所述 的小葉片距其壓力面一側的大葉片的周向距離等于相鄰兩個大葉片之間的周向距離的40% 一60%。
7、 一種壓氣機，其特征在于，該壓氣機的轉子為權利要求1至6所述的葉片沿周向非 均勻分布的大小葉片葉輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種葉片沿周向非均勻分布的大小葉片葉輪及壓氣機，大小葉片葉輪的大葉片沿周向非均勻分布，周向距離的變化值小于等于10％。相鄰兩個大葉片之間設有小葉片，小葉片距其壓力面一側相鄰的大葉片的周向距離等于相鄰兩個大葉片之間的周向距離的25％-70％。壓氣機的轉子為這種大小葉片葉輪時，轉子葉片的尾跡對下游靜子葉片產生的激振力是非嚴格周期性的，對下游靜子的破壞性影響較小。
文檔編號F04D29/30GK101173673SQ20071017840
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權日2007年11月29日
發(fā)明者明 嚴, 劉火星, 王洪偉, 蔣浩康, 陳懋章 申請人:北京航空航天大學