Диффузорный лопаточный направляющий аппарат центробежной турбомашины
Изобретение может быть применено при конструировании лопаточных направляющих аппаратов. Цель изобретения - уменьшение потерь напора из-за нестационарного обтекания входных кромок направляющих лопаток. У лопаток (Л) 3 направляющего аппарата входные кромки 4 выполнены с переменной толщиной по высоте Л 3. Толщина γ возрастает в сторону входа рабочего колеса 7. Для упрощения изготовления толщина возрастает по линейному закону. При этом наименьшая толщина входных кромок Л3 не превышает 0,2, а наибольшая равна 1,8-2,0 от среднего арифметического значения толщины Л 3, причем наименьшее значение второго диапазона соответствует наибольшему значению первого. Исследования показали, что такое выполнение Л3 позволяет снизить потери напора на входе в направляющий аппарат.
СОЮЗ COBEТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4346677/31-29 (22) 21.12.87 (46) 07.10,90. Бюл. М 37 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) Л.К.Чернявский (53) 621.671 (088.8) (56) Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. — M.: Машгиз, 1960, с. 387. (54) ДИФФУЗОРНЫЙ ЛОПАТОЧНЫЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение может быть применено при конструировании лопаточных направляющих аппаратов. Цель изобретения— уменьшение потерь напора из-за нестациоЫХ 1597449 А1 нарного обтекания входных кромок направляющих лопаток, У лопаток (Л) 3 направляющего аппарата входные кромки 4 выполнены с переменной толщиной по вы- . соте Л 3. Толщина д возрастает в сторону входа рабочего колеса 7. Для упрощения изготовления толщина возрастает по линейному закону. При этом наименьшая толщина входных кромок Л 3 не превышает 0,2, а наибольшая равна 1,8 — 2,0 рт среднего арифметического значения толщины Л 3, причем наименьшее значение второго диапазона соответствует наибольшему значению первого,. Исследования показали, что такое выполнение Л 3 позволяет снизить потери напора на входе в направляющий аппарат. 7 ил. 1597449 15 25 40 55 Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к конструкции диффузорных лопаточных направляющих аппаратов центробежных турбомашин. Цель изобретения — уменьшение потерь напора из-за нестационарного обтекания входных кромок направляющих лопаток. На фиг.1 изображен диффузорный направляющий аппарат, выполненный в виде лопаточного диффузора, и выходная часть рабочего колеса, радиальный разрез; нг фиг,2 — разрез А-А на фиг.1, случай одностороннего колеса с одним меридиональным каналом без покрывного диска; на фиг.3— то же, случай двухсторон него колеса с двумя меридиональными каналами и покрывными дисками; на фиг.4 — то же, случай одностороннего колеса с тремя меридиональными каналами и покрывным диском; на фиг.5— диффузорный направляющий аппарат, выполненный в виде лопаточного отвода, и выходная часть рабочего колеса, радиальный разрез; на фиг,6 — разрез Б-Б на фиг.5, случай одностороннего колеса с одним меридиональным каналом и покрывным диском; на фиг.7 — зависимости коэффициента потерь напора при обтекании входных кромок лопаток аппарата от их толщин у торцовых стенок, Диффузорный лопаточный направляющий аппарат центробежной турбомашины содержит расположенные между торцовыми стенками 1 и 2 направляющие лопатки 3 со скругленными входными кромками 4, меридиональные проекции которых параллельны меридиональным проекциям выходных кромок 5 лопаток 6 рабочего колеса 7 турбомашины,: Входные кромки 4 направляющих лопаток 3 по крайней мере на части их высоты h имеют толщину д, увеличивающуюся в сторону входа рабочего колеса 7. Входные кромки 4 направляющих лопаток 3 имеют толщину д, возрастающую по линейному закону. Наименьшая толщина д входных кромок 4 направляющих лопаток 3 не превышает 0,2, а наибольшая равна 1,8 — 2,0 от среднего арифметического значения толщины входной кромки 4 лопатки, причем наименьшее значение второго диапазона соответствует наибольшему значению первого. Диффузорный лопаточный направляющий аппарат работает следующим образом. Рабочая среда поступает в аппарат из вращающегося рабочего колеса 7. Вследствие шаговой неравномерности параметров относительного потока между выходными кромками 5 лопаток 6 колеса 7 поток на входе в аппарат является нестационарным. В частности, угол а, характеризующий направление скорости С перед лопатками 3 аппарата, непрерывно изменяется во времени с частотой прохождения мимо неподвижных направляющих лопаток 3 аппарата лопаток 6 колеса 7. Этот нестационарный поток обтекает скругленные входные кромки 4 лопаток 3 и далее движется между лопатками 3 и торцовыми стенками 1 и 2 аппарата к выходу из него. При этом вследствие диффуэорности межлопаточных каналов аппарата происходит преобразование скоростного напора в давление,.Обтекание рабочей средой входных кромок 4 лопаток 3 и течение ее по аппарату сопровождаются потерями напора, Благодаря тому, что толщина д входных участков 8 лопаток 3 аппарата, по крайней мере на части их высоты, увеличивается по высоте лопатки в направлении входа в рабочее колесо 7, потери напора при обтекании входных кромок 4 лопаток 3, а значит, суммарные потери напора в аппарате, уменьшаются. Это обьясняется следующим, Оптимальное значение толщины входных кромок 4, при котором потери напора минимальны, зависит от амплитуды колебания угла а потока перед аппаратом. Чем больше амплитуда, тем больше оптимальное значение толщины входных кромок 4. Измерения угла а потока в радиальном зазоре между колесом и аппаратом по направлению, параллельному меридиональным проекциям выходных кромок 5 лопаток 6 колеса 7, показывают, что вследствие неоднородности потока в выходной части колеса по ширине его меридионального канала, амплитуда колебания угла а неодинакова по ширине колеса 7,причем она возрастает к входу в колесо7.Следовательно, увеличение тол.цины д входных кромок 4 лопаток 3 аппарата в направлении к входу в рабочее колесо 7 при сохранении неизменной средней по высоте лопатки толщины В р входных кромок 4 обеспечивает уменьшение потерь напора, Возрастание толщины д входных кромок 4 лопаток 3 аппарата по линейному закону упрощает изготовление лопаток, так как при линейном законе образующие поверхностей лопаток представляют собой прямые линии. Задание наименьшей толщины д входных кромок 4 лопаток 3 аппарата не более 0,2 от средней толщины дср, а наибольшей в диапазоне 1,8 — 2,0 от дср обеспечивает наибольшее уменьшение потерь напора. Это следует из зависимости {фиг.7) коэффициента потерь E xcð при обтекании рабочей 1597449 средой входных кромок 4 лопаток 3 аппарата от толщин д идг входных кромок 4 у торцовых стенок 1 и 2. Зависимость получена расчетным путем для номинального ре-. жима работы турбомашины и соответствует 5 случаю линейного изменения толщины входных кромок 4 лопаток 3 аппарата по высоте лî";a".êè. Формула изобретения,,0 1. Диффузорный лопаточный направляющий аппарат центробежной турбомашины, содержащий расположенные между его торцовыми стенками направляющие лопатки со скругленными входными кромками, 15 меридиональные проекции которых параллельны меридиональным проекциям выходных кромок лопаток рабочего колеса турбомашины, отличающийся тем, 20 что, с целью уменьшения потерь напора изза нестационарного обтекания входных кромок направляющих лопаток, входные кромки направляющих лопаток по крайней мере на части их высоты имеют толщину, увеличивающуюся в сторону входа рабочего колеса. 2. Аппарат по п,1, отличающийся тем, что входные кромки направляющих лолаток имеют толщину, возрастающую по ли- нейному закону. 3. Аппарат по и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что наименьшая толщина входных кромок направляющих лопаток не превышает 0,2, а наибольшая равна 1,8 — 2,0 от среднего арифметического значения толщины лопатки, причем наименьшее значение второго диапазона соотгетствует наибольшему значению первого. 1597449 1597449 5-E (пюбернуто), Фиг.б Sx. Kp 0,047 0046,045 0,0М л 0,0И r гр r,0 12 14. 16 18 Ю /д р Фиг. / Составитель В.Девисилов Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмэр Редактор О.Головач Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3035 Тираж 499 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
