Рабочее колесо центробежного компрессора



Рабочее колесо центробежного компрессора
Рабочее колесо центробежного компрессора
Рабочее колесо центробежного компрессора

 


Владельцы патента RU 2518916:

Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным компрессорам. Рабочее колесо центробежного компрессора содержит несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки, при этом лопатки, расположенные с одной стороны несущего диска, смещены по окружности относительно лопаток, расположенных с другой стороны несущего диска, на расстояние, не превышающее высоты лопаток на выходе из рабочего колеса. Техническим результатом изобретения является усиление перемешивания потоков, стекающих с передней и задней поверхности лопаток рабочего колеса, локализация вихревого следа на меньшем диаметре и предотвращение гидравлических потерь в лопаточном диффузоре, связанных с неоптимальным обтеканием лопаток диффузора потоком сжимаемой среды, включающим в себя вихревой след, повышение КПД центробежного компрессора. 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным компрессорам.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки (см. Теория и расчет турбокомпрессоров: Учебное пособие для студентов вузов машиностроительных специальностей / К.П. Селезнев, Ю.Б. Галеркин, С.А. Анисимов и др.; под общ. ред. К.П. Селезнева, - 2 изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. - 392 с., ил. с.287). Поток сжимаемой среды всасывается в рабочее колесо, где происходит повышение скорости движения и давления сжимаемой среды, затем поток сжимаемой среды выходит из рабочего колеса и направляется в безлопаточный, а затем в лопаточный диффузор, где происходит преобразование скорости движения сжимаемой среды в давление. Однако эффективное преобразование скорости движения сжимаемой среды в давление возможно лишь при условии взаимодействия лопаток лопаточного диффузора и потока сжимаемой среды при оптимальном режиме. В действительности из-за разности давлений сжимаемой среды на передней и задней поверхности лопаток на выходе из рабочего колеса за выходными кромками лопаток образуется вихревой след, распространяющийся вниз по потоку до лопаточного диффузора и нарушающий оптимальный режим обтекания лопаток диффузора потоком сжимаемой среды (см., например, Серезнев К.П., Галеркин Ю.Б. Центробежные компрессоры. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982, с.124-125). Это приводит к снижению КПД центробежного компрессора.

Техническим результатом изобретения является усиление перемешивания потоков, стекающих с передней и задней поверхности лопаток рабочего колеса, локализация вихревого следа на меньшем диаметре и предотвращение гидравлических потерь в лопаточном диффузоре, связанных с неоптимальным обтеканием лопаток диффузора потоком сжимаемой среды, включающим в себя вихревой след, повышение КПД центробежного компрессора.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что рабочее колесо центробежного компрессора содержит несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки, при этом лопатки, расположенные с одной стороны несущего диска, смещены по окружности относительно лопаток, расположенных с другой стороны несущего диска, на расстояние, не превышающее высоты лопаток на выходе из рабочего колеса.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез центробежного компрессора; на фиг.2 показано рабочее колесо центробежного компрессора, вид А на фиг.1; на фиг.3 показана проекция выходной области рабочего колеса на плоскость, Б-Б на фиг.2.

Рабочее колесо 1 центробежного компрессора 2 содержит несущий диск 3, имеющий поверхности 4, 5 обтекаемой формы, на которых расположены лопатки 6, 7 соответственно. Каждая лопатка 6 имеет переднюю поверхность 8 (по направлению вращения рабочего колеса 1), заднюю поверхность 9 и выходную кромку 10. Каждая лопатка 7 также имеет переднюю поверхность 11, заднюю поверхность 12 и выходную кромку 13. Лопатки 6, расположенные на поверхности 4 диска 3, смещены по окружности на определенный угол относительно лопаток 7, расположенных на поверхности 5 диска 3, на расстояние, определяемое по окружности наружного диаметра рабочего колеса 1, не превышающее высоту лопаток 6, 7 на выходе из рабочего колеса 1 (т.е. длину кромки 10, 13).

В месте установки рабочего колеса 1 центробежный компрессор 2 включает безлопаточный диффузор 14 и лопаточный диффузор 15.

Работает центробежный компрессор 2 с предлагаемым рабочим колесом 1 следующим образом.

Поток сжимаемой среды всасывается в рабочее колесо 1, где происходит повышение давления и скорости потока среды. Далее на выходе из рабочего колеса 1 поток среды, обтекающий переднюю поверхность 8 лопаток 6, расположенных на поверхности 4 несущего диска 3, частично перетекает в область потока, обтекающего заднюю поверхность 12 лопаток 7, расположенных на поверхности 5 диска 3. Благодаря этому происходит интенсивное перемешивание потока, стекающего с поверхности 4 диска 3 и поверхности 8 лопаток 6, с потоком, стекающим с поверхности 12 лопаток 7 и поверхности 5 диска 3. В результате уменьшается разность давлений потоков, стекающих с поверхности 8 и 9 лопаток 6 и потоков, стекающих с поверхности 11 и 12 лопаток 7. Предотвращается распространение вихревого следа за выходными кромками 10 и 13 в область лопаточного диффузора 15.

Обтекаемые поверхности несущего диска 3, корпуса, задняя поверхность лопатки и передняя поверхность следующей лопатки образуют межлопаточный канал. По мере перемещения по окружности наружного диаметра рабочего колеса по шагу лопаток, т.е. в направлении от задней поверхности лопатки к передней поверхности следующей лопатки, давление сжимаемой среды увеличивается, соответственно уменьшается разность давлений потока, которую можно использовать для усиления перемешивания. Наибольшая разность давлений потоков, обтекающих переднюю и заднюю поверхность лопаток, которая может быть использована для усиления перемешивания и локализации вихревого следа, имеет место на выходной кромке лопаток, длина которой определяется высотой лопаток на выходе из рабочего колеса. Таким образом, смещение лопаток рабочего колеса, расположенных на одной поверхности несущего диска 3, относительно лопаток, расположенных на другой поверхности несущего диска 3, на расстояние, определяемое по окружности наружного диаметра рабочего колеса, превышающее высоту лопаток на выходе из рабочего колеса, приводит к уменьшению разности давлений потоков, которую можно использовать для усиления перемешивания, и поэтому неэффективно.

Таким образом, предложенное рабочее колесо обеспечивает оптимальный режим работы лопаточного диффузора 15 и повышение КПД центробежного компрессора.

Рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки, отличающееся тем, что лопатки, расположенные с одной стороны несущего диска, смещены по окружности относительно лопаток, расположенных с другой стороны несущего диска, на расстояние, не превышающее высоты лопаток на выходе из рабочего колеса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к турбовентиляторным двигателям авиационного применения. .

Изобретение относится к вентиляторостроению и позволяет при его использовании обеспечить расширение области устойчивой работы и промышленного использования вентилятора путем уменьшения вращающегося срыва в его лопаточных венцах.

Изобретение относится к роторам компрессоров газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения, в том числе к роторам, в которых рабочие лопатки выполнены за одно целое с дисками.

Изобретение относится к конструкции рабочих колес из композиционного материала компрессора газотурбинного двигателя, преимущественно газотурбинного, и позволяет при его использовании снизить напряжения во всех элементах рабочего колеса за счет многопараметрической оптимизации напряжений.

Изобретение относится к способу лазерной сварки и может найти применение при изготовлении сварных узлов из двух или трех металлических элементов, в частности вентиляторов в турбореактивном двигателе.

Изобретение относится к устройству для закрепления рабочего колеса на валу, в частности рабочего колеса турбонагнетателя на валу согласно ограничительной части п.1 формулы.

Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения и обеспечивает повышение надежности и к.п.д. .

Изобретение относится к компрессорам высокого давления турбореактивных двигателей и позволяет обеспечить соответствие некоторым критериям, относящимся к снабженному системой лопаток диску, например критерию устойчивости к вибрациям, критерию достаточного срока службы или критерию устойчивости к возможной потере лопаток.

Изобретение относится к компрессорной технике и может применяться для центробежных компрессоров при изготовлении роторов. Ротор центробежного компрессора содержит вал с упорным буртиком и рабочее колесо, ступица которого имеет посадочные цилиндрические пояски и взаимодействует с упорным буртиком. На цилиндрическом пояске участка ступицы колеса, примыкающего к упорному буртику, выполнен кольцевой выступ, а на поверхности вала - ответная ему проточка, при этом высота кольцевого выступа определяется из зависимости: h=к×α×Rвн×(ТТРК-ТХРК), где к=0,5±0,1; α - коэффициент линейного расширения материала колеса, 1/°C; Rвн - внутренний радиус рабочего колеса, мм; ТНРК - температура нагретого перед посадкой на вал рабочего колеса, °C; ТХРК - температура холодного рабочего колеса, °C. Использование изобретения позволит улучшить динамические характеристики ротора за счет обеспечения равномерного торцевого зазора между торцом ступицы колеса и упорным буртиком вала. 1 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к роторам высокоскоростных центробежных компрессоров. Ротор центробежного компрессора содержит вал и установленное на нем рабочее колесо, включающее основной и покрывной диски с лопатками, в центральной части ступицы основного диска выполнена кольцевая проточка, разделяющая цилиндрические опорные поверхности, при этом в нем в ступице около опорной поверхности, размещенной с противоположной стороны от покрывного диска, выполнен кольцевой паз, который сообщен с внешней средой четырьмя или более отверстиями, сгруппированными попарно, диаметрально противоположно, при этом хотя бы в отверстиях одной пары выполнена резьба. Использование изобретения обеспечивает повышение точности посадки колеса при сборке ротора и снижение деформаций поверхностей рабочего колеса. 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в компрессорах или энергопреобразовательных установках, работающих в паровых или газовых средах. Технический результат обеспечивается за счет того, что в высоконапорном центробежном компрессоре, состоящем из корпуса, с размещенным внутри на приводном валу несущим диском с радиальными рабочими лопатками, согласно изобретению, рабочие лопатки, образующие камеры нагнетания, выполнены в виде ломаной линии от оси своего направления, синхронно изогнуты, имея угол плавного изгиба 27,5 градусов. Изобретение направлено на увеличение интенсификации процесса сжатия и увеличения напорных характеристик устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Описаны системы и способы для прикрепления одного или большего количества рабочих колес к валу и прикрепления композиционных колец к задней и передней кромке на каждом рабочем колесе для фиксации рабочих колес при работе на высокой угловой скорости. Композиционные кольца изготовлены из материала, который обеспечивает большую удельную прочность и большую удельную жесткость по сравнению с материалом рабочих колес. На агрегатах с несколькими рабочими колесами между каждой парой рабочих колес устанавливают распорку. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к рабочим колесам эксгаустера, дымососа и высокопроизводительных вентиляторов. Центральный диск, покрывные диски, лопатки и защитные накладки вырезают в установочный размер воздушно-плазменной резкой с возможностью образования в разрезе поверхности сопряжения, а кольца жесткости доводят до установочного размера точением заготовки в виде раскатного кольца, лопатки одной пары размещают на упомянутом диске диаметрально друг другу, сварное соединение производят в присутствие температуры в элементах соединения в зоне их сварки, контроль качества сварных соединений покрывных дисков с кольцами жесткости производят магнитопорошковой дефектоскопией, а остальных сварных соединений в сварном роторе производят ультразвуковой дефектоскопией, снятие напряжений после сварки выполняют вибростабилизационной обработкой, в качестве материала для изготовления защитных накладок используют износостойкий биметаллический лист. Изобретение направлено на снижение трудоемкости, материалоемкости и энергоемкости изготовления сварного рабочего колеса и его ремонта. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к осевому вентилятору. Вентилятор содержит электрический двигатель, содержащий корпус, ротор, вращающийся внутри корпуса вокруг оси (R) вращения, вал, составляющий единое целое с ротором и имеющий, по меньшей мере, один концевой участок, выступающий из корпуса. Вентилятор содержит крыльчатку, оборудованную множеством лопастей, ступицу для установки лопастей, содержащую нижнюю стенку для соединения с валом, и, по меньшей мере, один участок по периметру, простирающийся от нижней стенки с образованием основания для соединения лопастей. Ступица образована жестким диском и содержит множество оснований (11a), которые тянутся от нижней стенки для каждой лопасти с образованием соединительной поверхности для соединения каждой лопасти с нижней стенкой. Изобретение направлено на создание вентилятора, снижающего накопления грязи, приводящей к остановке крыльчатки. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

Сверхзвуковой компрессорный ротор содержит роторный диск (48), имеющий верхнюю по потоку поверхность (60), нижнюю по потоку поверхность (62) и радиально наружную поверхность (58), которая имеет входную поверхность (148), выходную поверхность (150) и переходную поверхность (152). Ротор также содержит лопатки (46), присоединенные к указанной радиально наружной поверхности, причем смежные лопатки образуют пару лопаток и ориентированы с образованием между каждой парой смежных лопаток проточного канала (86), причем указанная входная поверхность ограничивает входную плоскость (154), проходящую между входным отверстием и переходной поверхностью, а выходная поверхность ограничивает выходную плоскость (156), которая проходит между указанным выходным отверстием и переходной поверхностью. Ротор содержит по меньшей мере один сверхзвуковой наклонный участок (110) сжатия, расположенный в указанном проточном канале. Изобретение направлено на облегчение регулировки ориентирования текучей среды через проточный тракт сверхзвукового компрессора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению. Рабочее колесо, в котором лопатки соединены с опорным кольцом, передним и задним фланцами, хвостовик лопатки защемлен межлопаточным креплением. Способ изготовления рабочего колеса включает раскрой материала лопаток и заготовок для опорного кольца, переднего и заднего фланцев. Раскрой для лопаток осуществляют с обеспечением выхода за пределы контура хвостовика материала по форме поверхности, ограниченной хвостовиками на опорном кольце, переднем и заднем фланцах. При прессовании лопаток материал, выходящий за контур хвостовика, сохраняется в исходном состоянии. Затем в сепаратор пресс-формы укладывают заготовки для оформления переднего фланца и профиля опорного кольца. Далее устанавливают лопатки в полость сепаратора, пропитывают связующим и укладывают материал, выходящий за контур хвостовика. Устанавливают в пресс-форму эластичный пуансон, на него укладывают слои материала межлопаточного крепления и заднего фланца. Задачей изобретения является снижение массы и повышение прочности рабочего колеса. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх