离心式压缩机叶轮的设计与制造工艺

叶轮又称工作轮，是离心式压缩机中唯一对气体做功的元件，而且是高速旋转元件，所以对叶轮的设计、材料和制造工艺都有很高的要求。对叶轮的要求主要有：①提供尽可能大的能量头；②叶轮以及与之相配套的级的效率要高；③所设计的叶轮形式能使级及整机的性能稳定；④强度和质量符合要求。下面首先介绍叶轮的类型。

1）按照叶片的弯曲形式分，主要有后弯式、径向式及前弯式三种形式。它们的性能比较如表1-1所示。

表1-1 三种叶片的弯曲形式比较

前弯式由于效率低，在压缩机中不采用，压缩机目前普遍采用后弯式。由于三元流理论的不断发展以及加工技术的进步，近几十年来扭曲叶片在叶轮中的应用越来越广泛，因为扭曲叶片叶轮内气体流动比较均匀，速度和压力分布比较合理，流动损失小，压缩级的效率明显提高。

2）按照叶轮的结构形式可以分为开式、半开式和闭式三种。开式叶轮结构最简单，但是气体流动损失最大，故叶轮的效率最低，在压缩机中很少使用。目前闭式和半开式叶轮在压缩机中的应用越来越广泛。(www.xing528.com)

半开式叶轮和开式叶轮不同，改善了气体流道，减少了流动的损失，提高了效率，但是唯一的缺点是侧面间隙很大，内泄漏损失大。由于半开式叶轮可以整体铣削，叶轮的强度大，叶轮的圆周速度可以很大，有利于级压缩比的提高。

闭式叶轮由轮盘、叶片和轮盖组成。这种叶轮对气体流动有利，效率也比前两种高，在离心式压缩机中广泛应用。

3）按照加工工艺可以分为铆接式、焊接式、整体式。一般铆接叶轮的叶片常用钢板压制而成，分别与轮盘、轮盖铆在一起，缺点是强度较低。

整体铣削叶轮减少了气体的流动阻力损失，可以提高叶轮的效率。精密铸造工艺省时、省料，但是由于形状复杂，加工工艺要求比较高。

焊接叶轮目前应用最广泛，它适用于叶道较宽的叶轮，在出口宽度较大时，叶片单独压制，然后与轮盘和轮盖焊接。