Осевой многоступенчатый компрессор

 

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к конструкции осевого многоступенчатого компрессора. Компрессор содержит рабочие колеса и направляющие лопатки с постоянным по высоте углом наклона выходных кромок. Компрессор имеет первые ступени, составляющие 5-20% от общего числа ступеней (предвключенный отсек), средние и последние ступени, составляющие 15-20% и 60-80% (основная группа ступеней), углы наклона выходных кромок направляющих лопаток в которых соответственно равны 90-100^o, 65-70^o и 60-65^o. Диаметр корневого сечения на начальном участке первой рабочей лопатки предвключенного отсека выполнен, при его последующем монотонном уменьшении, на 10-15% большим диаметра корневого сечения основной группы ступеней. Использование изобретения позволяет повысить кпд компрессора за счет оптимизации формы проточной части в меридиональном сечении предвключенного отсека. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в осевых компрессорных машинах.

Известны формы проточной части осевых компрессоров в меридиональном сечении с увеличивающимся или постоянным диаметром корневого сечения (Н.В.Холщевников "Теория и расчет авиационных лопаточных машин", "Машиностроение", 1970, с. 207).

Известна проточная часть осевого компрессора с увеличивающимся диаметром корневого сечения первых (предвключенных) ступеней, содержащая рабочие колеса и направляющие лопатки с постоянным по высоте углом наклона выходных кромок, включающая в себя первые ступени, составляющие 5-20% от общего числа ступеней (предвключенный отсек), средние и последние ступени, составляющие 15-20 и 60-80% (основная группа ступеней), и в которой углы наклона выходных кромок направляющих лопаток соответственно равны 90-100^o (по предвключенному отсеку), 65-70 и 60-65^o - по основной группе ступеней (патент 953271 РФ, МКИ F 04 D 19/02. Осевой многоступенчатый компрессор).

Указанные углы наклона направляющих лопаток в предвключенном отсеке позволяют иметь транс- и сверхзвуковое обтекание рабочих лопаток этого отсека и при умеренной нагруженности этих ступеней обеспечивать высокий кпд осевого компрессора в целом (Ю. И. Журавлев, Г.В.Проскуряков. Ряд унифицированных осевых компрессоров для стационарных ГТУ. Энергомашиностроение, 1984, 6, с. 10-13).

Недостатком рассмотренной конструкции является то, что при увеличении нагруженности ступеней предвключенного отсека (Ю.И.Журавлев и др. Исследование и отработка трансзвуковых ступеней быстроходного осевого компрессора. Труды ЦКТИ, 1990, 261, с. 78-84), несмотря на имеющийся запас по возможному некоторому увеличению чисел Маха в относительном движении (и, соответственно, увеличению наружного диаметра рабочего колеса), коэффициенты диффузорности корневых сечений достигают предельных (и превышающих их) значений, что снижает кпд этих сечений рабочих лопаток.

Использование постоянного диаметра корневого сечения предвключенного отсека, т.е. увеличение его по первой ступени по сравнению с исходным вариантом позволяет лишь частично снизить коэффициенты диффузорности корневых сечений.

Задачей изобретения является оптимизация формы проточной части в меридиональном сечении предвключенного отсека.

Указанный технический результат достигается увеличением на 10-15% диаметра корневого сечения на начальном участке первой ступени по сравнению с диаметром корневого сечения основного отсека при монотонном уменьшении диаметра корневого сечения предвключенного отсека от отмеченного до постоянного диаметра корневого сечения основной группы ступеней.

На чертеже показана проточная часть осевого многоступенчатого компрессора.

Предлагаемый осевой многоступенчатый компрессор содержит предвключенную группу ступеней 1 и основную группу ступеней 2, участок с уменьшающимся диаметром корневого сечения 3, участок с постоянным диаметром корневого сечения 4, начальный корневой диаметр первой ступени 5, превышающий корневой диаметр на участке 4 на 10-15%.

При прохождении газа (воздуха) через предвключенную группу ступеней 1 компрессора на участке корневого сечения 3 с отмеченным увеличением диаметра этого сечения на начальном участке первой ступени 5 при увеличенной нагруженности предвключенных ступеней поддерживаются допустимые величины коэффициента диффузорности в этом сечении рабочих лопаток.

Указанная конструкция позволяет повысить кпд корневого сечения предвключенного отсека и кпд осевого многоступенчатого компрессора вцелом.

Формула изобретения

Осевой многоступенчатый компрессор, содержащий рабочие колеса и направляющие лопатки с постоянным по высоте углом наклона выходных кромок, включающий в себя первые ступени, составляющие 5-20% от общего числа ступеней (предвключенный отсек), средние и последние ступени, составляющие 15-20 и 60-80% (основная группа ступеней), углы наклона выходных кромок направляющих лопаток в которых соответственно равны 90-100, 65-70 и 60-65^o, отличающийся тем, что диаметр корневого сечения на начальном участке первой рабочей лопатки предвключенного отсека выполнен (при его последующем монотонном уменьшении) на 10-15% большим диаметра корневого сечения основной группы ступеней.

РИСУНКИ

Рисунок 1