Диффузор центробежного или диагонального компрессора

 

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в диффузорах центробежных и диагональных компрессоров газотурбинных двигателей. Технической задачей изобретения является снижение гидравлических потерь в диффузоре. Поставленная задача решается тем, что диффузор центробежного или диагонального компрессора содержит лопатки, поверхности корыта и спинки которых имеют образующие в виде кривых не менее второго порядка, обращенные выпуклостями одна к другой, плавно сопряженные с образующими выходных кромок. Новым в изобретении является то, что образующие выходных кромок имеют “саблевидные” формы и изогнуты в окружном направлении. 1 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в диффузорах центробежных и диагональных компрессоров газотурбинных двигателей.

Известен радиальный лопаточный диффузор центробежного компрессора, содержащий лопатки, поверхности корыта и спинки которых в области выходной кромки имеют образующие в виде прямых линий и прямолинейную образующую выходных кромок [1].

Существенным недостатком лопаточного диффузора с лопатками, имеющими прямолинейные образующие выходных кромок, являются высокие гидравлические потери, основную долю которых составляют вторичные потери в угловых участках лопаточных каналов за счет имеющихся повышенных радиальных градиентов давления в этих сечениях.

Известен диффузор центробежного компрессора, содержащий лопатки, поверхности корыта и спинки которых в области выходных кромок имеют образующие в виде кривых не менее второго порядка, обращенных выпуклостями одна к другой. Выходная кромка лопаток имеет криволинейную в радиальном направлении образующую, плавно сопряженную с образующими корыта и спинки. При этом выходная кромка имеет переменную толщину, увеличивающуюся в направления от центра к периферии [2].

На выходе из такого диффузора присутствует резкое изменение площади проходного сечения - внезапное расширение потока, при котором существенно возрастает величина коэффициента гидравлического сопротивления за счет возникновения потерь на “удар”. В широком сечении при внезапном расширении образуется струя, отделенная от основной среды поверхностью раздела, которая распадается и свертывается в мощный вихрь. Длина участка, на котором происходит вихреобразование, постепенное рассасывание вихря и полное растекание потока по сечению, является довольно продолжительной.

Технической задачей изобретения является снижение гидравлических потерь в диффузоре.

Поставленная задача решается тем, что диффузор центробежного или диагонального компрессора содержит лопатки, поверхности корыта и спинки которых имеют образующие в виде кривых не менее второго порядка, обращенные выпуклостями одна к другой, плавно сопряженные с образующими выходных кромок.

Новым в изобретении является то, что образующие выходных кромок имеют “саблевидные” формы и изогнуты в окружном направлении.

На прилагаемом чертеже изображен диффузор.

Диффузор содержит наружный 1 и внутренний 2 корпусы и лопатки 3. Поверхности корыта 4 и спинки 5 лопаток 3 имеют образующие в виде кривых не менее второго порядка, обращенные выпуклостями одна к другой, плавно сопряженные с образующими 6 выходных кромок, которые имеют "саблевидные" формы и изогнуты в окружном направлении.

Диффузор работает следующим образом.

Сжатый воздух из-за рабочего колеса центробежной или диагональной ступени проходит безлопаточный диффузор, несколько снижает свою скорость и входит в диффузор с лопатками 3. Из-за того, что образующие 6 выходных кромок имеют "саблевидную" форму и изогнуты в окружном направлении, наклон выходной кромки по высоте лопатки изменяется так, что радиальные градиенты давления, особенно в периферийных и корневых зонах, сведены к минимуму.

Такое выполнение выходных кромок позволяет повысить эффективность лопаточного венца. При применяемых в ГТД диффузорах со степенью диффузорности n=F₂/F₁≈ 1,9... 2,2 (где: F₂ - площадь на выходе из диффузора; F₁ - площадь на входе в диффузор) и эквивалентным углом раскрытия диффузора α ₃≈ 4... 8° величина коэффициента гидравлического сопротивления при прохождении воздуха по каналу диффузора, лопатки которого имеют изогнутые в окружном направлении “саблевидные” образующие выходных кромок, которые плавно сопрягаются с образующими поверхностей корыта и спинки из кривых порядка не менее второго, снижается на ~ 30... 35% по сравнению с внезапным расширением потока.

Источники информации

1. Холщевников К.В., Емин О.Н., Митрохин В.Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1986, с.204-207.

2. Патент России №2029889, кл. F 04 D 29/44, опубл. 1995.

Формула изобретения

Диффузор центробежного или диагонального компрессора, содержащий лопатки, поверхности корыта и спинки которых имеют образующие в виде кривых не менее второго порядка, обращенные выпуклостями одна к другой, плавно сопряженные с образующими выходных кромок, отличающийся тем, что образующие выходных кромок имеют “саблевидные” формы и изогнуты в окружном направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1