本發(fā)明涉及旋轉機械技術領域，更具體地說，涉及一種旋轉機械結構及其葉片擴壓器。

背景技術：

在離心壓縮機、鼓風機、空壓機等旋轉機械中，一般都會在葉輪出口位置設計擴壓器結構，該擴壓器主要使從葉輪中出來的具有高流速的氣流減速，使動能有效的轉化為壓力能。

擴壓器包括無葉擴壓器和葉片擴壓器，其中無葉擴壓器包括由兩個壁面構成的環(huán)形通道，其結構簡單，造價低，性能曲線平坦，穩(wěn)定工況范圍較寬，并且在馬赫數Ma較高時，效率降低不明顯，故無葉擴壓器得到廣泛應用。但其缺點是因氣流方向角基本不變，流動路程較長，摩擦損失大。并且在設計工況下，其效率低于葉片擴壓器，特別在氣流方向角很小時顯得更明顯。

葉片擴壓器是在上述無葉擴壓器的環(huán)形通道內裝上一系列葉片，具有擴壓能力強，尺寸小等優(yōu)點，其流道短，流動損失小，因而效率較高。在設計工況下，其效率比無葉擴壓器高3～5％。但是由于葉片的位置固定不變，變工況時氣流沖擊損失較大，效率下降明顯，特別是當沖角過大時，流道中易產生嚴重的分離，會導致喘振的發(fā)生。當壓縮機流量減小時，往往在葉片擴壓器中首先出現(xiàn)流動嚴重惡化，而引起整個壓縮機的喘振。

綜上所述，如何有效地解決葉片擴壓器變工況適應性差的問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種葉片擴壓器，以有效地解決葉片擴壓器變工況適應性差的問題，本發(fā)明的第二個目的是提供一種包括上述葉片擴壓器的旋轉機械結構。

為了達到上述第一個目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種葉片擴壓器，包括驅動環(huán)、能夠帶動所述驅動環(huán)正反向轉動的驅動裝置以及沿著所述驅動環(huán)周向設置的多個葉片組件，所述葉片組件包括：

連桿，所述連桿的一端與所述驅動環(huán)的外側轉動連接，且兩者的相對轉動軸線與所述驅動環(huán)的軸線平行；

一端與所述連桿的另一端轉動連接的控制桿，且兩者的相對轉動軸線與所述驅動環(huán)的軸線平行；

一端與所述控制桿的另一端固定連接的導桿，且所述導桿與控制桿相互垂直；

周向限位件，所述周向限位件能夠控制所述導桿周向固定且能圍繞自身軸線轉動；

固定在所述導桿的另一端的葉片。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述驅動裝置包括驅動件和一端與所述驅動件的輸出端轉動連接的連桿軸，所述連桿軸的另一端與所述驅動環(huán)轉動連接，所述驅動件的輸出端沿著直線伸縮，其通過所述連桿軸帶動驅動環(huán)轉動。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述連桿軸的兩端通過球形連軸節(jié)分別與所述驅動環(huán)和所述驅動件的輸出端連接。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述連桿軸和所述驅動件的輸出端之間還設置有驅動軸，且所述驅動軸的一端與連桿軸轉動連接另一端與所述驅動件的輸出端固定連接。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述驅動件為直線步進電機。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述驅動環(huán)的外側固定有多個直桿，多個所述葉片組件分別連接在多個所述直桿上。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述連桿的兩端通過安裝銷分別與所述直桿和控制桿連接。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述連桿為扁平桿，且直桿的端部和控制桿的端部均具有開孔，所述連桿兩端分別插入所述直桿和控制桿的開孔內，所述扁平桿的兩端均為弧形。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述導桿與所述控制桿連接的端部開設有安裝孔，所述控制桿穿過所述安裝孔。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述控制桿穿過所述安裝孔的端部固定有螺母，所述控制桿上還設有與所述導桿相抵的定位壁，所述導桿通過所述定位壁和螺母夾緊固定。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述葉片旋轉的角度為0-20°。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述葉片旋轉的角度為15°。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，還包括限制所述驅動環(huán)的旋轉角度的角度限位件。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述周向限位件具體為支座，且所述導桿穿過所述支座。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述支座上設置有擋塊，且所述驅動環(huán)上設置有限位塊，所述驅動環(huán)轉動時所述限位塊能與所述擋塊相抵以對所述限位塊進行限位。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述連桿和控制桿之間的角度不大于160°。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述葉片上開設有腰形孔且所述導桿上設置有與所述腰形孔配合的腰形軸。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述導桿穿過所述腰形孔的端部固定有螺母，所述導桿和葉片通過螺母鎖緊。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述葉片的腰形孔開設在其厚度最大的位置，所述葉片的弦長為L，最大厚度位于距所述葉片的進氣位置0.3L-0.5L處。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述葉片的最大厚度處設有沉孔，鎖緊所述葉片的螺母沉入所述沉孔中，所述沉孔和所述腰形孔共同形成階梯孔。

優(yōu)選地，上述葉片擴壓器中，所述葉片的最大厚度處設置有凸起，且所述階梯孔的孔壁距所述凸起外表面的最小距離為1.5-3mm。

一種旋轉機械結構，包括如上述中任一項所述的葉片擴壓器。

優(yōu)選地，上述旋轉機械結構中，所述旋轉機械結構為離心壓縮機、鼓風機、離心水泵或空壓機。

優(yōu)選地，上述旋轉機械結構中，所述旋轉機械結構為離心壓縮機，所述驅動環(huán)帶動葉片的旋轉方向與所述離心壓縮機的葉輪旋轉方向一致。

本發(fā)明提供的葉片擴壓器包括驅動環(huán)、驅動裝置和多個葉片組件。其中，驅動裝置能夠帶動驅動環(huán)正反向轉動，多個葉片組件沿著驅動環(huán)的周向設置。葉片組件包括連桿、控制桿、導桿、周向限位件以及葉片。其中，連桿的一端與驅動環(huán)的外側轉動連接，另一端與控制桿的一端轉動連接，并且連桿和驅動環(huán)之間的轉動軸線與驅動環(huán)的軸線平行，連桿和控制桿之間的轉動軸線也與驅動環(huán)的軸線平行，即連桿與驅動環(huán)之間的轉動軸線、連桿與控制桿之間的轉動軸線以及驅動環(huán)轉動時的軸線均相互平行?？刂茥U的另一端與導桿的一端固定連接，并且導桿與控制桿相互垂直，即導桿與控制桿、連桿均相互垂直。周向限位件能夠控制導桿周向固定且能圍繞自身軸線轉動，即導桿不能發(fā)生周向位移，僅能圍繞自身軸線轉動。葉片固定在導桿的另一端，導桿轉動時能夠帶動葉片旋轉，且葉片和導桿同軸轉動。

應用本發(fā)明提供的葉片擴壓器時，當變工況時，可以通過驅動裝置帶動驅動環(huán)轉動，由于連桿的兩端分別與驅動環(huán)和控制桿轉動連接，故驅動環(huán)帶動連桿和控制桿一起轉動，導桿與控制桿固定連接，因此導桿跟隨控制桿轉動，進而葉片跟隨導桿轉動，實現(xiàn)了葉片的轉動，以通過調節(jié)葉片旋轉角度來滿足不同負荷下壓縮機始終處于高效運行，轉動后葉片的角度適應變工況后的氣流沖角，避免了沖角過大時發(fā)生喘振現(xiàn)象和整個壓縮機的喘振。

為了達到上述第二個目的，本發(fā)明還提供了一種旋轉機械結構，該旋轉機械結構包括上述任一種葉片擴壓器。由于上述的葉片擴壓器具有上述技術效果，具有該葉片擴壓器的旋轉機械結構也應具有相應的技術效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的葉片擴壓器的左視圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的葉片擴壓器的右視圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的驅動環(huán)與驅動裝置的裝配示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的葉片組件的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的驅動環(huán)與葉片組件的裝配示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的導桿與葉片的裝配示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的葉片的旋轉示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的葉片的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的離心壓縮機的結構示意圖。

在圖1-9中：

1-驅動環(huán)、11-限位塊、12-凸臺；

2-驅動裝置、21-球形連軸節(jié)、22-驅動軸、23-連桿軸；

3-葉片組件、31-直桿、32-連桿、33-控制桿、34-導桿、34a-腰形軸、35-葉片；

4-支座、41-擋塊；

A-壓縮機箱體、B-葉片擴壓器、C-葉輪、D-主軸、E-出風通道。

具體實施方式

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種葉片擴壓器，以有效地解決葉片擴壓器變工況適應性差的問題，本發(fā)明的第二個目的是提供一種包括上述葉片擴壓器的旋轉機械結構。

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1-圖8，本發(fā)明實施例提供的葉片擴壓器包括驅動環(huán)1、驅動裝置2和多個葉片組件3。其中，驅動裝置2能夠帶動驅動環(huán)1正反向轉動，多個葉片組件3沿著驅動環(huán)1的周向設置。葉片組件3包括連桿32、控制桿33、導桿34、周向限位件以及葉片35。其中，連桿32的一端與驅動環(huán)1的外側轉動連接，另一端與控制桿33的一端轉動連接，并且連桿32和驅動環(huán)1之間的轉動軸線與驅動環(huán)1的軸線平行，連桿32和控制桿33之間的轉動軸線也與驅動環(huán)1的軸線平行，即連桿32與驅動環(huán)1之間的轉動軸線、連桿32與控制桿33之間的轉動軸線以及驅動環(huán)1轉動時的軸線均相互平行?？刂茥U33的另一端與導桿34的一端固定連接，并且導桿34與控制桿33相互垂直，即導桿34與控制桿33、連桿32均相互垂直。周向限位件能夠控制導桿34周向固定且能圍繞自身軸線轉動，即導桿34不能發(fā)生周向位移，僅能圍繞自身軸線轉動。葉片35固定在導桿34的另一端，導桿34轉動時能夠帶動葉片35旋轉，且葉片35和導桿34同軸轉動。

其中，驅動環(huán)1、連桿32和控制桿33共同形成類似多連桿機構，當驅動環(huán)1順時針轉動時，連桿32帶動控制桿33順時針轉動，同時控制桿33帶動導桿34以及葉片35順時針轉動。當驅動環(huán)1逆時針轉動時，連桿32帶動控制桿33逆時針轉動，同時控制桿33帶動導桿34以及葉片35逆時針轉動。

應用本發(fā)明提供的葉片擴壓器時，當變工況時，可以通過驅動裝置2帶動驅動環(huán)1轉動，由于連桿32的兩端分別與驅動環(huán)1和控制桿33轉動連接，故驅動環(huán)1帶動連桿32和控制桿33一起轉動，導桿34與控制桿33固定連接，因此導桿34跟隨控制桿33轉動，進而葉片35跟隨導桿34轉動，實現(xiàn)了葉片35的轉動，以通過調節(jié)葉片35旋轉角度來滿足不同負荷下壓縮機始終處于高效運行，轉動后葉片35的角度適應變工況后的氣流沖角，避免了沖角過大時發(fā)生喘振現(xiàn)象和整個壓縮機的喘振。

具體地，驅動裝置2包括驅動件和連桿軸23，其中連桿軸23的一端與驅動件的輸出端轉動連接，連桿軸23的另一端與驅動環(huán)1轉動連接，驅動件的輸出端沿著直線伸縮，驅動件的輸出端伸縮時通過連桿軸23帶動驅動環(huán)1轉動。調整葉片35角度時，驅動件的輸出端伸出或者收縮，進而帶動連桿軸23移動，驅動件的輸出端伸縮過程中連桿軸23與輸出端之間的角度發(fā)生變化，即連桿軸23與輸出端所在的伸縮直線之間的角度發(fā)生變化，由于連桿軸23兩端均為轉動連接，因此連桿軸23能夠帶動驅動環(huán)1轉動。為了避免卡住可以將輸出端伸縮時沿著的直線與驅動環(huán)1的圓心相錯設置，即輸出端伸縮時沿著的直線不過驅動環(huán)1的圓心。如此設置，驅動裝置2將直線移動轉換為轉動，較容易實現(xiàn)驅動環(huán)1的轉動，結構簡單便于操作。

其中，連桿軸23的兩端可以通過球形連軸節(jié)21分別與驅動環(huán)1和驅動件的輸出端連接，如此連桿軸23的兩端可以相對于驅動環(huán)1和驅動件的輸出端發(fā)生360°轉動，使得連桿軸23的一端隨驅動件的輸出端伸縮平移，另一端隨著驅動環(huán)1做周向旋轉，如此使得連桿軸23兩端的移動更加靈活。當然，連桿軸23的兩端也可以通過轉動軸分別與驅動環(huán)1和驅動件的輸出端連接，在此不作限定。

為了保證連桿軸23與球形連軸節(jié)21不發(fā)生相對轉動，可以在連桿軸23兩端與球形連軸節(jié)21連接的位置安裝一個鎖緊螺母，此鎖緊螺母能夠限制連桿軸23與球形連軸節(jié)21不發(fā)生相對轉動。

為了便于連接，連桿軸23和驅動件的輸出端之間還可以設置有驅動軸22，并且驅動軸22的一端與連桿軸23轉動連接另一端與驅動件的輸出端固定連接。如此則連桿軸23的一端通過球形連軸節(jié)21與驅動軸22連接，另一端通過球形連軸節(jié)21與驅動環(huán)1連接。

優(yōu)選地，驅動件可以為直線步進電機，直線步進電機的精度較高且成本低。當然，驅動件還可以為氣缸或者伸縮油缸，在此不作限定。

為了便于葉片組件3的連接，可以在驅動環(huán)1的外側固定有多個直桿31，多個葉片組件3分別連接在多個直桿31上。多個直桿31沿著驅動環(huán)1的周向設置，直桿31的長度可以沿著驅動環(huán)1的徑向設置，如此直桿31的一端與驅動環(huán)1固定連接，另一端與葉片組件3連接。直桿31與驅動環(huán)1可以通過螺紋連接，具體地驅動環(huán)1上可以開設有螺紋孔，直桿31的端部設置外螺紋段，為了便于兩者的連接，還可以在直桿31上設置一個六角扳手卡位，如此可以通過扳手卡住六角扳手卡位后轉動直桿31。當然，直桿31和驅動環(huán)1之間也可以過盈配合，在此不作限定。

另外，驅動環(huán)1的外側可以沿周向設有多個凸臺12，直桿31的一端直接與凸臺12固定連接。如此更加便于直桿31的定位，多個直桿31應該沿著驅動環(huán)1的周向均勻分布。

為了簡化結構，其中連桿32的兩端可以通過安裝銷分別與直桿31和控制桿33連接。即連桿32的一端通過安裝銷與直桿31轉動連接，連桿32的另一端通過安裝銷與控制桿33轉動連接。

具體地，連桿32可以為扁平桿，直桿31的端部和控制桿33的端部均具有開孔，連桿32的兩端插入直桿31和控制桿33的開孔內部，然后通過安裝銷將連桿32與直桿31和控制桿33轉動連接。為了避免干涉連桿32的轉動角度，連桿32的兩端可以均設置為弧形，連桿32的兩端可以均向外突出，如此連桿32轉動時其端部不會與開孔的內壁相抵而限制連桿32的轉動角度。

當然，連桿32也可以為圓桿，連桿32與直桿31和控制桿33通過轉動軸連接。

為了便于導桿34與控制桿33的連接，可以在導桿34與控制桿33連接的端部開設有安裝孔，控制桿33穿過安裝孔。進一步地，控制桿33穿過安裝孔的端部固定有螺母，控制桿33上還設有與導桿34相抵的定位壁，導桿34通過定位壁和螺母夾緊固定。即導桿34的一側與定位壁相抵，另一側與螺母相抵，定位壁和螺母夾緊導桿34以實現(xiàn)導桿34和控制桿33的相對固定。

具體可以在控制桿33上設置有突出的定位塊，定位塊的靠近導桿34的一側為定位壁?？刂茥U33上還可以設置一個六角扳手卡位，如此擰緊螺母時便于用扳手卡柱六角扳手卡位以固定住控制桿33。六角扳手卡位可以作為突出的定位塊與導桿34相抵。

如圖6所示，實線所示的葉片35位置表示在流量最小時葉片35所處的位置，虛線所示的葉片位置表示流量最大時葉片35所處的位置，b表示葉片35旋轉角度，且葉片35旋轉的角度b為0-20°。優(yōu)選地，葉片35旋轉的角度b為15°。當然，葉片35的旋轉角度b也可以大于20°，在此不作限定。進行安裝時，葉片35的旋轉方向需順著葉輪旋轉方向，圖6中即為葉輪順時針旋轉時，葉片35的旋轉示意圖。

為了避免葉片35的旋轉角度過大，該葉片擴壓器B還可以包括限制驅動環(huán)1的旋轉角度的角度限位件。即當驅動環(huán)1轉動至設定角度時，由于角度限位件的作用，驅動環(huán)1不能再繼續(xù)轉動。

周向限位件可以具體為支座4，導桿34穿過支座4。即支座4上開設通孔，導桿34穿過通孔。如此設置，支座4位置固定，通孔的孔壁對導桿34進行限位阻止其發(fā)生周向位移，且導桿34可以在通孔內圍繞自身軸線轉動。

進一步地，支座4上設置有擋塊41，驅動環(huán)1上設置有限位塊11，驅動環(huán)1轉動時限位塊11能與擋塊41相抵以對限位塊11進行限位。如此擋塊41和限位塊11共同構成角度限位件，即驅動環(huán)1轉動至設定角度時，驅動環(huán)1上的限位塊11與支座4上的擋塊41相抵以阻止驅動環(huán)1繼續(xù)轉動。其中擋塊41的數量可以為兩個，驅動環(huán)1轉動時限位塊11僅能在兩個擋塊41之間轉動，兩個擋塊41可以分別對驅動環(huán)1的正轉角度和反轉角度進行限制。若限位塊11和與其配合的兩個擋塊41稱為一個角度限位件，則該葉片擴壓器B可以設置多個角度限位件，優(yōu)選地設置三個角度限位件，且三個角度限位件沿著驅動環(huán)1周向均布。

當然，角度限位件還可以為限制驅動件的輸出端伸縮長度的卡件，具體卡件限制驅動件輸出端的伸縮長度，進而限制驅動環(huán)1的轉動角度。

如圖4所示，為了防止驅動環(huán)1轉動過程中連桿32打翻，連桿32和控制桿33之間的角度a應該不大于160°，否則在裝配過程中很容易由于裝配誤差而導致連桿32打翻，最終導致整個結構失效。

在本實施例中提高的葉片擴壓器B中，葉片35上可以開設有腰形孔，并且導桿34上設置有與腰形孔配合的腰形軸34a。如此保證了導桿34轉動時帶動葉片35轉動，且兩者同軸轉動。進一步地，導桿34穿過腰形孔的端部固定有螺母，導桿34和葉片35通過螺母鎖緊，即螺母鎖緊以使導桿34和葉片35相對固定。螺母外部可以帶有2-6個缺口，優(yōu)先選用2個或者4個，缺口用于工裝卡住后轉動螺母以鎖緊固定葉片35。

當然，葉片35還可以與導桿34過盈配合，在此不作限定。

為了保證葉片35的強度，葉片35的腰形孔最好開設在其厚度最大的位置。葉片35的進氣位置稱為前緣，出氣位置稱為尾緣，前緣尾緣之間的距離稱為弦長L，從前緣開始計算，葉片35厚度最大位置一般位于0.3L-0.5L處，即最大厚度位于距葉片35的進氣位置0.3L-0.5L處。

為了不產生較大阻力影響氣流通過，葉片35的最大厚度處設有沉孔，鎖緊葉片35的螺母沉入沉孔中。并且，沉孔和腰形孔共同形成階梯孔。

當葉片35的最大厚度處不足以加工階梯孔時，可以在葉片35的最大厚度處設置凸起，階梯孔的孔壁距凸起外表面的最小距離為1.5-3mm。凸起的外表面最好為弧面。優(yōu)選地，階梯孔的孔壁距凸起外表面的最小距離為2mm，若階梯孔的孔壁距凸起外表面的最小距離太小則加工時容易破邊，太大則會造成流體在經過時產生較大的阻力。

葉片35可以為翼型葉片。并且葉片35可以通過切割、銑制或者鑄造的方式加工形成，優(yōu)先選用切割、銑制的方式，如此可保證葉片35表面光潔度，減少摩擦損失。當流體流量較小時，葉片35尺寸形狀較小，不宜使用鑄造的方法，鑄造葉片35僅適用于流體流量較大時的葉片35。

該葉片擴壓器B可以為低稠度葉片擴壓器，即葉片35數量不宜過多，否則結構不易布置，一般來說葉片35數量可為5～15片，最優(yōu)的選取9～11片。

基于上述實施例中提供的葉片擴壓器，本發(fā)明還提供了一種旋轉機械結構，該旋轉機械結構包括上述實施例中任意一種葉片擴壓器。由于該旋轉機械結構采用了上述實施例中的葉片擴壓器，所以該旋轉機械結構的有益效果請參考上述實施例。

具體地，該旋轉機械結構可以為離心壓縮機、鼓風機、離心水泵或空壓機。當該旋轉機械結構可以為離心壓縮機時，其可以具體為多級壓縮機或者單級壓縮機。

當旋轉機械結構為離心壓縮機時，驅動環(huán)1帶動葉片35的旋轉方向應該與離心壓縮機的葉輪旋轉方向一致。如圖8所示，該葉片擴壓器B位于壓縮機箱體A內部，壓縮機的主軸D帶動葉輪一起旋轉，葉輪C是整個壓縮機的做功元件，葉片擴壓器B葉片位于葉輪的出風通道E內。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。