Ротор центробежного компрессора


 


Владельцы патента RU 2522152:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

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×(ТТРКХРК),

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 компрессорной технике и может применяться для центробежных компрессоров при изготовлении роторов.

Известна конструкция ротора центробежного компрессора, содержащего вал с упорным буртиком и рабочее колесо (РК), ступица которого имеет цилиндрические пояски (См. Шнепп В.Б. Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин. - М.: Машиностроение. 1995. - Стр.90-95, рис.3.15 в).

Недостаток конструкции ротора обусловлен технологией установки рабочего колеса, при которой имеет место неравномерное уменьшение термического зазора по длине ступицы при ее охлаждении.

По данной технологии перед посадкой рабочего колеса на вал производится его нагрев до температуры, которая обеспечивает гарантированный зазор между валом ротора и поверхностями посадочных поясков ступицы за счет термического расширения материала РК. Далее производится посадка РК на вал до упора в буртик и совместное охлаждение их до температуры окружающей среды.

В этом случае неравномерность термического зазора обусловлена тем, что зоны расположения посадочных поясков ступицы выполнены разной толщины, а именно: зона пояска в районе контакта торца РК с упорным буртиком вала (упорный торец) более массивна, чем зона с противоположным (свободным) торцом.

В связи с этим остывание пояска массивной упирающейся части ступицы происходит медленнее по сравнению с пояском со свободным торцом, что приводит к появлению первоначального контакта посадочного пояска со свободным торцом с поверхностью вала.

Образовавшийся контакт посадочного пояска со свободным торцом и наличие термического зазора между валом и посадочным пояском упорного торца в процессе термической усадки ступицы при охлаждении приводит к образованию зазора между торцом ступицы и упорным буртиком вала. При этом неравномерность термической усадки ступицы вследствие ее конструктивного исполнения приводит к образованию неравномерности величины торцевого зазора, влияющей на торцевое биение РК и, соответственно, динамические характеристики ротора.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение динамических характеристик ротора за счет обеспечения равномерного зазора между торцом ступицы колеса и упорным буртиком вала.

Технический результат достигается тем, что в роторе центробежного компрессора, содержащем 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 выполнена ответная ему проточка, при этом высота выступа определяется из зависимости:

h=к×α×Rвн×(ТНРКХРК),

где к=0,5±0,1;

α - коэффициент линейного расширения материала рабочего 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.

Ответные размеры проточки на валу отличаются от размеров выступа на 0,1 мм (определяются опытным путем).

Если при выполнении выступа будет к≥0,6, то колесо при посадке на вал может заклинить, если к≤0,4, то при остывании колеса на валу выступ может не попасть в проточку и тогда не будет обеспечен равномерный осевой зазор между торцом ступицы колеса и упорным буртиком вала.

Признак, включающий кольцевой выступ на цилиндрическом пояске участка ступицы колеса, примыкающего к упорному буртику, и ответную ему проточку на поверхности вала, является существенным.

При остывании колеса происходит его термическая усадка, при этом уменьшается зазор между горячим колесом и холодным валом. Менее массивная свободная часть ступицы охлаждается быстрее, чем упирающаяся. Но так как на упирающейся части ступицы выполнен выступ и разница между зазорами между ступицей и валом в районе свободной части ступицы и в районе упирающейся части ступицы и валом равна (1-k)×h, то при охлаждении колеса выступ гарантированно попадет в проточку. Перемещение выступа в проточку жестко зафиксирует колесо на валу, не давая ему отойти от упорного буртика, исключая тем самым торцевое биение вала.

На фигуре представлен эскиз ротора центробежного компрессора. Ротор центробежного компрессора содержит вал 1, имеющий упорный буртик 2, рабочее колесо 3. Ступица 4 рабочего колеса 3 имеет посадочные цилиндрические пояски 5. Упирающаяся в буртик часть ступицы 4 с упорным торцом 6 имеет большую массу, чем часть ступицы со свободным торцом 7. Часть ступицы с торцом 6 имеет выступ 8 высотой h, а на поверхности вала выполнена ответная выступу проточка 9. Колесо 3 представлено в нагретом состоянии, поэтому между колесом 3 и валом 1 изображен тепловой зазор 10.

Ротор конструкции, изображенной на фигуре, собирается по следующей технологии.

Перед посадкой рабочего колеса на вал производят его нагрев до температуры примерно плюс 300°C, которая обеспечивает гарантированный зазор между холодным (около плюс 20°C) валом ротора и поверхностями посадочных поясков ступицы за счет термического расширения материала РК. Далее производят посадку РК на вал до упора в буртик и совместное охлаждение их до температуры окружающей среды.

При остывании колеса происходит его термическая усадка, при этом уменьшается зазор между горячим колесом и холодным валом. Менее массивная свободная часть ступицы охлаждается быстрее, чем упирающаяся. Но так как на упирающейся части ступицы выполнен выступ и разница между зазорами между ступицей и валом в районе свободной части ступицы и в районе упирающейся части ступицы и валом равна (1-k)×h, то при охлаждении колеса выступ гарантированно попадет в проточку. Перемещение выступа в проточку жестко зафиксирует колесо на валу, не давая ему отойти от упорного буртика, исключая тем самым торцевое биение вала.

Использование изобретения позволит улучшить динамические характеристики ротора за счет обеспечения равномерного торцевого зазора между торцом ступицы колеса и упорным буртиком вала.

Ротор центробежного компрессора, содержащий вал с упорным буртиком и рабочее колесо, ступица которого имеет посадочные цилиндрические пояски и взаимодействует с упорным буртиком, отличающийся тем, что на цилиндрическом пояске участка ступицы колеса, примыкающего к упорному буртику, выполнен кольцевой выступ, а на поверхности вала выполнена ответная ему проточка, при этом высота кольцевого выступа определяется из зависимости:
h=к×α×Rвн×(ТНРКХРК),
где к=0,5±0,1;
α - коэффициент линейного расширения материала рабочего 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.



 

Похожие патенты:

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.

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 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