Безлопаточный диффузор центробежного нагнетателя

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в центробежных компрессорных машинах. Безлопаточный диффузор центробежного нагнетателя содержит рабочее колесо, диффузор и боковую сборную камеру. Диффузор по ходу потока выполнен из следующих частей: вращающегося диффузора, расширяющегося диффузора с углом раскрытия 3-6^o, диффузора с параллельными стенками и радиально-осевого диффузора. Относительная радиальная протяженность вращающегося диффузора составляет до расширяющегося диффузора - до диффузора с параллельными стенками - до и радиально-осевого диффузора - до где D₃ - наружный диаметр вращающегося диффузора; D₂ - наружный диаметр рабочего колеса по концам лопаток; D₄ - наружный диаметр расширяющегося диффузора; D₅ - наружный диаметр диффузора с параллельными стенками; D₆ - наружный диаметр радиально-осевого диффузора. Изобретение направлено на увеличение кпд нагнетателя в зоне оптимальных и повышенных расходов, а также получения более пологой напорной характеристики. 1 ил.

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

Известен характер течения в безлопаточном диффузоре с параллельными стенками, входящем в состав центробежной ступени (нагнетателя).

На начальном участке безлопаточного диффузора, составляющем 10-15% от наружного диаметра рабочего колеса, имеет место интенсивное преобразование скоростного напора в скоростного напора в статическое давление. На основном участке диффузора, составляющем 30-35 от всей длины диффузора, восстановление статического давления проходит несколько медленнее, но достаточно интенсивно. Далее на среднем участке, составляющем до 25% длины диффузора, рост статического давления существенно замедляется, но затем усиливается в выходной части диффузора, составляющей до 20% всей длины.

Известны вращающиеся диффузоры, образованные продолжением ведущего и покрывающего дисков рабочего колеса (Ю.И. Журавлев, Б.С. Ревзин "Результаты испытаний вращающихся диффузоров центробежных нагнетателей". Энергомашиностроение, 1971, 9, с.41, 42), позволяющие более эффективно преобразовывать скоростную энергию на начальном участке диффузора с увеличением максимального кпд ступеней на 1-2%.

Известны безлопаточные диффузоры, расширяющиеся в меридиональной плоскости по всей своей длине, начиная от входного участка (угол раскрытия - 3-6^o), позволяющие получить выигрыш по напору и кпд в области основных и повышенных расходов от 1 до 5% (авт. св. СССР 323570, МКИ F 04 D 20/44, Выходное устройство центробежного компрессора).

Известны безлопаточные диффузоры, выходная часть которых развита в радиально-осевом направлении, занимая часть сборной камеры, позволяющие получить при установке колес различного типа выигрыш по напору и кпд в области основных и повышенных расходов от 2 до 3% (авт. св. СССР 887141, МКИ F 04 D 29/04).

Известен безлопаточный диффузор центробежного нагнетателя (авт.св. СССР 1366712, МКИ F 04 D 29/28), который может быть использован в качестве наиболее близкого аналога, содержащий последовательно включенные его части, первая из которых по ходу потока выполнена в виде вращающегося диффузора.

Недостатком конструкции отмеченного безлопаточного диффузора является неоптимальная конфигурация отдельных его участков.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы как отдельных участков, так и безлопаточного диффузора в целом, т.е. повышение как максимальных, так и значений кпд в зоне повышенных расходов и получение более пологой напорной характеристики.

Указанный технический результат достигается тем, что безлопаточный диффузор центробежного нагнетателя с вращающимся и радиально-осевым диффузорами, а также диффузорами с расширяющимися (угол раскрытия меридионального сечения - 3-6^o) и параллельными стенками выполняется из последовательно включенных четырех частей с относительной радиальной протяженностью вращающегося диффузора до (где D₂ - наружный диаметр рабочего колеса по концам лопаток; D₃ - наружный диаметр вращающегося диффузора; расширяющегося диффузора - до (где D₄ - наружный диаметр расширяющегося диффузора с углом раскрытия 3-6^o), диффузора с параллельными стенками до (где D₅ - наружный диаметр диффузора с параллельными стенками) и радиально-осевого диффузора - (где D₆ - наружный диаметр радиально-осевого диффузора).

На чертеже изображено меридианальное сечение центробежного нагнетателя.

Нагнетатель содержит рабочее колесо 1, безлопаточный диффузор 2, сборную камеру 3.

Предлагаемый безлопаточный диффузор содержит вращающийся диффузор 4, расширяющийся диффузор 5, диффузор с параллельными стенками 6 и радиально-осевой диффузор 7, имеющие указанные выше протяженности. При работе нагнетателя газ поступает в рабочее колесо 1, безлопаточный диффузор 2 с последовательно включенными участками диффузора 4,5,6,7 и далее в боковую сборную камеру.

Указанная конструкция безлопаточного диффузора позволяет повысить его эффективность работы в целом с увеличением как максимальных (1-2%), так и значений кпд в области повышенных расходов (на 3-5%) и получением более пологой напорной характеристики.

Формула изобретения

Безлопаточный диффузор центробежного нагнетателя, содержащий последовательно включенные его части, первая из которых по ходу потока выполнена в виде вращающегося диффузора, отличающийся тем, что последующие части диффузора выполнены в виде расширяющегося диффузора с углом раскрытия 3-6^o, диффузора с параллельными стенками и радиально-осевого диффузора, при этом относительная радиальная протяженность частей диффузора составляет: для вращающегося диффузора до где D₃ - наружный диаметр вращающегося диффузора; D₂ - наружный диаметр рабочего колеса по концам лопаток; для расширяющегося диффузора - до где D₄ - наружный диаметр расширяющегося диффузора, для диффузора с параллельными стенками - до где D₅ - наружный диаметр диффузора с параллельными стенками; для радиально-осевого диффузора - где D₆ - наружный диаметр радиально-осевого диффузора.

РИСУНКИ

Рисунок 1