Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу



Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу
Композиционные кольца для прикрепления рабочего колеса к валу

 


Владельцы патента RU 2544124:

Нуово Пиньоне С.п.А. (IT)

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.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится в целом к компрессорам, а более конкретно - к креплению одного или большего количества рабочих колес к валу компрессора с помощью композиционных колец.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Компрессор - это машина, которая ускоряет частицы сжимаемой текучей среды, например частицы газа, с помощью механической энергии. Компрессоры используются во многих разнообразных приложениях, включая работу в качестве первой ступени газотурбинного двигателя. Газотурбинные двигатели, в свою очередь, сами по себе используются в большом количестве производственных процессов, включая производство электроэнергии, ожижение природного газа и другие процессы. Среди различных типов компрессоров, используемых в таких процессах и технологических установках, имеют место так называемые центробежные компрессоры, в которых механическая энергия действует на газ на входе компрессора посредством центробежного ускорения, например вращения рабочего колеса, через которое проходит газ.

Центробежные компрессоры могут иметь одно рабочее колесо, то есть иметь однокаскадную конфигурацию, или множество последовательных рабочих колес - в таком случае говорят о многокаскадных компрессорах. Каждый из каскадов центробежного компрессора обычно включает входной трубопровод для сжимаемого газа, рабочее колесо, которое способно передавать кинетическую энергию входящему газу, и диффузор, который преобразует кинетическую энергию газа, покидающего этот каскад, в энергию давления.

Улучшение рабочих характеристик и повышение требований к выходным параметрам центробежных компрессоров привело к повышению скорости осевого вращения валов рабочих колес. При большей угловой скорости проявляются недостатки современной конструкции и способов сборки центробежных компрессоров в отношении крепления к валу одного или большего количества рабочих колес, которые традиционно сначала нагревают, чтобы расширить их посадочный диаметр, а затем устанавливают на вал и позволяют сократиться и охладиться на вале, что обеспечивает плотную посадку на него благодаря тепловому сокращению. Но сейчас достигнуты такие угловые скорости, при которых при радиусе рабочего колеса относительно радиуса осевого вала, на который установлено это рабочее колесо, создается разность центробежных сил, достаточная для создания условий разрушения. При этом может произойти такая деформация рабочего колеса, при которой это рабочее колесо начнет проскальзывать на валу, что приведет к резкому ухудшению рабочих характеристик, а в худшем варианте развития событий центробежный компрессор полностью выйдет из строя.

Последующее давление рынка вызвало попытки решить эту проблему. В ответ было разработано техническое решение, заключающееся в прикреплении стопорного кольца к задней части каждого рабочего колеса после его крепления на валу. В течение короткого промежутка времени это техническое решение демонстрировало свою эффективность, но дальнейшее повышение рабочих характеристик и требований на выходные параметры центробежных компрессоров выявило недостатки этого технического решения. Еще большие угловые скорости привели к деформации передней части рабочего колеса, в то время как задняя часть рабочего колеса оставалась зафиксированной стопорным кольцом. Неравномерное распространение деформации привело к приложению к стопорному кольцу в направлении оси вала больших сил, способных отделить стопорное кольцо от рабочего колеса, в результате чего возникает вероятность отказов, аналогичных описанным выше и присущим центробежным компрессорам без стопорного кольца.

Соответственно, вновь давление рынка требует создания таких способов и систем для крепления одного или большего количества рабочих колес к валу в центробежном компрессоре, которые позволяют рабочим колесам оставаться прикрепленными к валу в окне рабочих угловых скоростей центробежного компрессора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Примеры воплощений настоящего изобретения относятся к системам и способам для крепления рабочего колеса к валу и крепления композиционного кольца как к передней, так и задней кромкам рабочего колеса для предотвращения деформации рабочего колеса под осевой вращательной нагрузкой. Композиционные кольца, прикрепленные как к передней, так и задней кромкам рабочего колеса, выполнены из материала с большей удельной жесткостью и большей удельной прочностью, чем материал, из которого изготовлено рабочее колесо. Однако специалистам очевидно, что такие характеристики не должны рассматриваться как ограничение данного изобретения, за исключением тех случаев, когда они явно входят в один или несколько пунктов формулы изобретения.

Согласно одному из воплощений настоящего изобретения, заранее заданное количество рабочих колес устанавливают с термоусадкой на вал, при этом между каждой парой рабочих колес устанавливают распорку рабочих колес. После крепления всех необходимых рабочих колес к валу композиционное кольцо присоединяют как к передней, так и к задней кромкам каждого рабочего колеса. В одном неограничивающем примере композиционные кольца присоединяют к рабочим колесам намоткой нити.

Согласно другому примеру выполнения настоящего изобретения, способ крепления одного или большего количества рабочих колес к валу и крепления композиционных колец для удерживания рабочего колеса на валу включает следующие стадии: установку с термоусадкой рабочего колеса на вал, установку с термоусадкой распорки рабочих колес на вал рядом с первым рабочим колесом, установку с термоусадкой последующего рабочего колеса на вал рядом с распоркой рабочих колес, продолжение этих стадий до тех пор, пока все рабочие колеса не окажутся укреплены на валу, и крепление композиционных колец к рабочим колесам в том же порядке, в каком рабочие колеса были укреплены на валу, при этом композиционные кольца устанавливают к задней кромке, а затем к передней кромке каждого рабочего колеса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На сопровождающих чертежах показаны варианты выполнения настоящего изобретения, при этом:

на фиг.1 показан центробежный компрессор;

на фиг.2 показано полусечение рабочего колеса, закрепленного на валу, с единственным стопорным кольцом;

на фиг.3 показано одно рабочее колесо, закрепленное на валу, с композиционными кольцами, прикрепленными к задней и передней кромкам рабочего колеса;

на фиг.4 показано полусечение рабочего колеса, закрепленного на валу, с композиционными кольцами, прикрепленными к задней и передней кромкам рабочего колеса;

на фиг.5 показано полусечение множества рабочих колес, закрепленных на валу, с композиционными кольцами, прикрепленными к задней и передней кромкам каждого рабочего колеса, и распоркой рабочих колес, прикрепленной между двумя рабочими колесами рядом с ними;

на фиг.6 иллюстрируется способ крепления одного рабочего колеса на вал и крепления одного композиционного кольца к задней кромке, а другого композиционного кольца к передней кромке рабочего колеса;

на фиг.7 иллюстрируется способ крепления множества рабочих колес на вал и крепления одного композиционного кольца к задней кромке, а другого композиционного кольца к передней кромке каждого рабочего колеса;

на фиг.8-10 показаны различные стадии установки рабочего колеса на вращательный вал согласно одному из примеров воплощения настоящего изобретения и

на фиг.11 показано композиционное кольцо, имеющее металлическую облицовку.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Последующее подробное описание вариантов выполнения настоящего изобретения опирается на сопровождающие чертежи. Одинаковыми позициями на различных чертежах обозначены одинаковые или аналогичные элементы. Кроме того, последующее подробное описание не ограничивает изобретения. Объем изобретения определен пунктами формулы изобретения.

В качестве основы для последующего рассмотрения, относящегося к системам крепления рабочих колес согласно этим примерам выполнения настоящего изобретения, на фиг.1 схематично показан многокаскадный центробежный компрессор 10, в котором может использоваться такое крепление рабочего колеса. Компрессор 10 содержит бокс или корпус (статор) 12, внутри которого установлен вращающийся вал 14 компрессора, на котором имеется множество рабочих колес 16. Узел 18 ротора содержит вал 14 и рабочие колеса 16 и поддерживается в радиальном и аксиальном направлениях посредством подшипников 20, которые расположены по обе стороны от узла 18 ротора.

Многоступенчатый центробежный компрессор берет входной технологический газ из входного канала 22 и, в конечном счете, повышает давление технологического газа в результате работы узла 18 ротора, который ускоряет частицы газа, а затем выдает технологический газ через выходной канал 24 при давлении на выходе, которое выше, чем давление газа на входе. Технологический газ может быть, например, любым из следующих: диоксид углерода, сероводород, бутан, метан, этан, пропан, сжижаемый природный газ или их сочетания. Между рабочими колесами 16 и подшипниками 20 установлена уплотнительная система 26, препятствующая протеканию технологического газа в подшипники 20. Корпус 12 закрывает как подшипники 20, так и уплотнительную систему 26, предотвращая утечку газа из центробежного компрессора 10. Кроме того, на фиг.1 показан уравновешивающий барабан 27, который компенсирует осевое давление, создаваемое рабочими колесами 16, лабиринтное уплотнение 28 уравновешивающего барабана и уравновешивающая линия 29, которая поддерживает давление на наружной стороне уравновешивающего барабана 27 на том же уровне, что и давление, с которым технологический газ входит через канал 22.

Обычно рабочие колеса 16 прикрепляют к валу 14 исключительно термоусадкой, как сказано выше. Однако на фиг.2 показан другой подход, который схематично иллюстрируется полусечением 100 одного рабочего колеса 104, прикрепленного к валу 102, при этом сечение взято в направлении оси вала 102. Единственное стопорное кольцо 106 установлено на задней кромке рабочего колеса.

Как рассмотрено выше, система, показанная на сечении 100, может выйти из строя при работе с высокими угловыми скоростями. Например, при увеличении угловой скорости достигается точка, когда передняя кромка рабочего колеса 108 отходит от вала 102 из-за большей центробежной силы, действующей на рабочее колесо вследствие его большего радиуса по сравнению с валом. Напротив, задняя кромка рабочего колеса зафиксирована стопорным кольцом 106 и поэтому не может отделиться от вала 102. В результате этого неравномерного отделения появляется результирующая сила вдоль оси вала 102 в направлении от передней кромки 108 к стопорному кольцу 106 в задней части рабочего колеса, отделяющая стопорное кольцо 106 от задней кромки рабочего колеса и, потенциально, вызывающая отказ рабочего колеса/валового узла.

Согласно воплощениям 200 выполнения настоящего изобретения, показанным на фиг.3, рабочее колесо 104 прикреплено к валу 102. Рабочее колесо может быть произведено из следующих материалов (но ими не ограничивается): металлический, полимерный или композиционный материал. Рабочее колесо 104 может быть изначально прикреплено к валу 102 с использованием стандартных технических решений, например с использованием термоусадки, что позволяет напрессовать рабочее колесо на вал в желаемом положении. Затем к задней кромке рабочего колеса присоединяют композиционное кольцо 202. Композиционное кольцо 202 может состоять, например (но этим не ограничено), из материала на основе стекловолокна или углеродного волокна. Однако композиционное кольцо 202 предпочтительно создано из материала с большей удельной прочностью и большей удельной жесткостью по сравнению с материалом, используемым при изготовлении рабочего колеса 104. Аналогично, композиционное кольцо 204 присоединяют к передней кромке рабочего колеса, при этом композиционное кольцо 204 также создано из материала с большей удельной прочностью и большей удельной жесткостью, чем материал, используемый для изготовления рабочего колеса 104, например стали. Примеры других материалов, которые могут использоваться для изготовления колец 202 и 204, приведены ниже.

В неограничивающем примере стальное рабочее колесо 104 может быть нагрето и напрессовано на вал 102. Затем композиционный стекловолоконный материал может быть присоединен к задней кромке рабочего колеса 104 с формированием композиционного кольца 202. В неограничивающем примере создание композиционного кольца 202 может быть завершено операцией намотки нити. Аналогично может быть создано другое композиционное кольцо 204 и прикреплено к передней кромке рабочего колеса 104.

На фиг.4 показана система 300 рабочего колеса в виде полусечения для сравнения с системой 100 рабочего колеса на фиг.2. Система 300 содержит рабочее колесо 104, прикрепленное к валу 102 способами, описанными выше. Кроме того, на задней кромке рабочего колеса расположено композиционное кольцо 202, а на передней кромке рабочего колеса расположено композиционное кольцо 204. Данная система 300 фиксирует рабочее колесо 104 на валу 102 в местах на противоположных концах рабочего колеса 104 вдоль оси рабочего колеса 104 посредством колец 202 и 204. Система 300 препятствует такой деформации рабочего колеса 104 в направлении, перпендикулярном оси вала, которая была бы в противном случае вызвана центробежными силами, создаваемыми высокими угловыми скоростями.

На фиг.5 в виде полусечения показана система 400 с несколькими рабочими колесами согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения. Рабочее колесо 402 прикреплено к валу 102, а композиционное кольцо 404 и композиционное кольцо 406 прикреплены к задней и передней кромкам рабочего колеса 402, соответственно. Распорка 408 рабочего колеса прикреплена к валу 102 рядом с рабочим колесом 402, чтобы поддерживать фиксированное и известное расстояние между рабочим колесом 402 и последующим прикрепленным рабочим колесом. Рабочее колесо 410 прикрепляют к валу 102 рядом с распоркой 408 рабочего колеса, а композиционное кольцо 412 и композиционное кольцо 414 прикрепляют к задней и передней кромкам, соответственно, рабочего колеса 410. Следует отметить, что хотя в системе 400 показаны два рабочих колеса 402, 410, количество рабочих колес 402, 410, прикрепленных к валу и отделенных распоркой 408 рабочего колеса, не ограничено и может иметься более двух рабочих колес.

На фиг.6 иллюстрируется способ 500 крепления единственного рабочего колеса к валу. Сначала на стадии 502 рабочее колесо 104 присоединяют к валу 102. В неограничивающем примере рабочее колесо с центральным отверстием подходящего диаметра относительно диаметра вала, нагревают и напрессовывают на вал.

Затем на стадии 504 к задней кромке рабочего колеса 104 прикрепляют композиционное кольцо 202. В неограничивающем примере композиционное кольцо 202 прикрепляют к рабочему колесу 102 намоткой нити с использованием смолы витков в качестве клеящего агента для приклеивания к рабочему колесу 104. Количество выполненных витков зависит от физического состава рабочего колеса 104 относительно создаваемого композиционного кольца 202, при этом кольцо имеет большую удельную прочность и большую удельную жесткость, чем рабочее колесо 104.

На стадии 506 композиционное кольцо 204 прикрепляют к передней кромке рабочего колеса 104. Как и в неограничивающем примере, относящемся к композиционному кольцу 202, используют методику намотки нити для создания кольца на передней кромке рабочего колеса 104 с использованием смолы в качестве клеящего вещества для крепления к рабочему колесу 104. Количество витков зависит от физического состава рабочего колеса 104, поскольку требуется создать композиционное кольцо 204 с большей удельной прочностью и большей удельной жесткостью, чем у рабочего колеса 104. Толщина композиционного кольца 202 и композиционного кольца 204 может быть одинаковой, но зависит от конфигурации рабочего колеса 104 и может отличаться, если этого требует конструкция рабочего колеса 104. Согласно некоторым выполнениям настоящего изобретения, композиционное кольцо 202 является более толстым, чем композиционное кольцо 204, так как считается, что к задней части рабочего колеса 104 приложена большая центробежная сила из-за большей массы этой части колеса.

На фиг.7 иллюстрируется способ 600 крепления множества рабочих колес к валу согласно примерам выполнения настоящего изобретения. Сначала на стадии 602 рабочее колесо 402 прикрепляют к валу 102, например, по технологии, описанной при раскрытии способа 500. Затем на стадии 604 принимают решение, требуется ли установить на вал какие-либо другие рабочие колеса 104. Если требуется установка другого рабочего колеса 104, то способ продолжается на стадии 606. На стадии 606 на вал устанавливают распорку 408 рабочего колеса. Распорка 408 рабочего колеса, устанавливаемая тем же способом, который используется для установки рабочего колеса 104, имеет требуемые размеры с точки зрения толщины и ширины рабочего колеса 104 в зависимости от конструкции рабочего колеса и/или центробежного компрессора. Затем способ возвращается на стадию 602, на которой крепят к валу другое рабочее колесо 410. Этот процесс поочередного крепления рабочего колеса 104 и распорки 408 центробежного колеса продолжают, пока не окажутся прикреплены все необходимые рабочие колеса 104.

После установки последнего рабочего колеса 410 способ переходит на стадию 608, и к задней кромке первого прикрепленного рабочего колеса 402 прикрепляют композиционное кольцо 404. Композиционное кольцо 404 прикрепляют к задней кромке первого прикрепленного рабочего колеса 402 с помощью способа 500, описанного выше. Состав и размеры композиционного кольца 404 определяются конструкцией рабочего колеса 402 и рабочими параметрами центробежного компрессора.

Затем на стадии 610 прикрепляют композиционное кольцо 406 к передней кромке первого рабочего колеса 402, установленного на валу 102. Композиционное кольцо 406 присоединяют к передней кромке рабочего колеса 402 с помощью технологии, описанной выше в отношение крепления композиционного кольца 404 к задней кромке рабочего колеса 402. Как описано выше, размеры композиционного кольца 404 и композиционного кольца 406 не обязательно одинаковы и диктуются конструкцией рабочего колеса 402 и рабочими характеристиками центробежного компрессора.

Затем на стадии 612 принимают решение относительно того, требуется ли для дополнительных прикрепленных рабочих колес 410 крепление композиционных колец 412, 414. Если крепление дополнительных композиционных колец 412, 414 требуется, то способ 600 возвращается на стадию 608 и производят крепление композиционного кольца 412 к задней кромке следующего рабочего колеса 410. Затем способ 600 переходит на стадию 610, и производят крепление композиционного кольца 414 к передней кромке рабочего колеса 410. Способ продолжается сначала креплением композиционного кольца 202 к задней кромке, а затем композиционного кольца к передней кромке 204 каждого рабочего колеса 104 в том порядке, в котором рабочие колеса 104 прикреплены к валу 102. Следует отметить, что в дополнение к возможности варьирования размеров композиционных колец 202, 204 от кольца к кольцу при наличии единственного рабочего колеса, размеры и состав композиционных колец 202, 204 в различных рабочих колесах также могут варьироваться.

Согласно еще одному примеру выполнения настоящего изобретения, для дополнительной фиксации рабочих колес на валу переднее и заднее кольца могут быть установлены на множестве рабочих колес, как показано на фиг.8-10. На фиг.8 первое рабочее колесо 402 изначально закреплено на валу 102 так, как описано выше. Поскольку в это время изготовитель имеет доступ к обеим сторонам рабочего колеса 402 (то есть поскольку никакие другие рабочие колеса еще не установлены), композиционные кольца 404 и 406 можно прикрепить к задней и передней кромкам рабочего колеса 402, например, так, как описано выше. Прежде чем установить второе рабочее колесо на валу 102, композиционное кольцо 412 можно сначала установить на распорку 700 рабочих колес. В этом примере выполнения настоящего изобретения часть 702 распорки 700 рабочего колеса имеет меньший диаметр, поэтому внутренний диаметр композиционного кольца 412 немного больше, чем наружный диаметр части 702 распорки 700 рабочего колеса. В распорке 700 может также быть выполнена наклонная часть 704 справа от установленного композиционного кольца 412; ее функция кратко описана ниже.

Затем на вал можно установить следующее рабочее колесо 410, например, термоусадкой, как показано на фиг.9. После охлаждения композиционное кольцо 412 может скользить вдоль поверхности пространства 700 рабочего колеса до наклонной части 704 и на заднюю кромку рабочего колеса 410, как показано стрелкой 706 и на фиг.10, на которой композиционное кольцо 412 показано в своем конечном положении. Таким образом, для крепления рабочего колеса на валу можно использовать композиционное кольцо 412, которое изготовлено перед сборкой рабочего колеса на валу, вместо того чтобы изготавливать кольцо после того, как рабочее колесо уже присоединено к валу. Отметим, что хотя на фиг.9 показано, что композиционное кольцо 414 передней кромки установлено до надвигания композиционного кольца 412 задней кромки на наклонную часть 704, этот процесс может также быть выполнен в обратном порядке.

Согласно некоторым примерам выполнения настоящего изобретения, композиционные кольца 404, 406, 412 и 414 крепят непосредственно на (металлическое) рабочее колесо. Однако поскольку композиционные кольца могут быть относительно гибкими, может быть желательно защитить эти кольца, как показано на фиг.11, создав металлическую облицовку или кожух 800 вокруг композиционного кольца 412, защищающий кольца от давления, прижимающего их к задней кромке рабочего колеса 410, например, после того, как кольцо надвинуто на наклонную часть 704.

Очевидно, что в настоящем описании и в пунктах формулы изобретения термин «композиционный» использован для указания, например, на несколько - одну или больше - различных волокнистых структур, которые сплетены в некоторый рисунок, например, в виде оплетки, сшивки или в виде совокупности слоев (и не обязательно только тканых), при этом такие волокнистые структуры загерметизированы заполнителем. Например, такие волокнистые структуры могут быть выполнены в виде множества однонаправленных или многонаправленных волокон, в результате чего достигается высокая анизотропия по меньшей мере вдоль предпочтительного направления. У этих волокон может быть в основном нитевидная форма, см., например, углеродные волокна, стекловолокна, кварц, бор, базальт, полимеры (например, ароматический полиамид или полиэтилен с длинной цепью), полиэтилен, керамику (например, карбид кремния или оксид алюминия) или другие материалы. Однако предыдущее описание не исключает альтернатив: например, эти волокнистые структуры могут быть выполнены с двумя или большим количеством слоев волокон, с комбинацией волокон различных типов или элементов различных типов, например с гранулированными, слоистыми или сфероидальными элементами или из тканого, прошитого, плетеного, негофрированного или другого материала, однонаправленных лент или бечевы, или с использованием любой другой архитектуры волокон.

Волокнистая структура (структуры) может находиться в пределах наполнителя, который способен, например, осуществлять удержание, равномерно распределять внутренние напряжения и обеспечивать устойчивость к высоким температурам и износу волокнистых структур во время функционирования рабочего колеса, которое они фиксируют на вращающемся валу. Кроме того, наполнитель может иметь низкую удельную массу или плотность, чтобы уменьшить массу рабочего колеса и, таким образом, снизить центробежную силу, создаваемую во время работы. Наполнитель может быть, например, органическим, натуральным или синтетическим полимерным материалом, главными компонентами которого являются полимеры из молекул с большой молекулярной массой, которые образованы большим количеством основных единиц (мономеров), объединенных химическими связями. Структурно эти молекулы могут быть сформированы из линейных или разветвленных цепей, перепутанных друг с другом, или трехмерными решетками и состоят, главным образом, из атомов углерода или водорода, а в некоторых случаях кислорода, азота, хлора, кремния, фтора, серы или других элементов. К полимерным материалам можно добавить один или большее количество вспомогательных компонентов, например микро- или наночастиц, которые несут различные функции в зависимости от конкретных потребностей, например усиливают, укрепляют, стабилизируют, защищают, разжижают, окрашивают, отбеливают или предохраняют полимер от окисления.

Согласно некоторым примерам выполнения настоящего изобретения, полимерный наполнитель композиционных колец может состоять, по меньшей мере частично, из термопластического полимера, такого как ПФС (полифениленсульфид), ПА (полиамид или нейлон), ПММА (или акриловая краска), ЖКП (жидкокристаллический полимер), ПОМ (ацеталь), ПАИ (полиамидоимид), ПЭЭК (полиэфирэфиркетон), ПЭКК (полиэфиркетонкетон), ПАЭК (полиакрилэфиркетон), ПЭТ (полиэтилентерефталат), ПК (поликарбрнат), ПЭ (полиэтилен), ПЭИ (полиэфиримид), ППЭ (простой полиэфир), ПФА (полифталамид), ПВХ (поливинилхлорид), ПУ (полиуретан), ПП (полипропилен), ПС (полистирол), ПФО (полифениленоксид), ПИ (полиимид; существует как термоактивный материал) и т.д. Для особенно высокотемпературных приложений могут быть предпочтительны различные полиимиды, такие как полимеризуемые мономерные реагентные (ПМР) смолы, 6Р-полиимиды с заглушками из фенилэтинила (ФЭ) и олигомеры имидов, оканчивающиеся фенилэтинилом (ПЭИ).

Согласно другим воплощениям настоящего изобретения, полимерный наполнитель, по меньшей мере частично, включает термореактивный полимер, такой как эпоксидная смола, фенольный, полиэфирный, винилэфирный, аминовый, фурановый, ПИ (существует также как термоактивный материал), бис-МИ (бисмалеимиды), ЦЭ (циановокислый композиционный эфир), фталанонитриловый, бензоксазиновый и т.п. Для особенно высокотемпературных приложений могут быть предпочтительны различные термореактивные полиимиды, такие как полимеризуемые мономерные реагентные (ПМР) смолы, 6Р-полиимиды с концевыми звеньями из фенилэтинила (НРФЭ) и олигомеры имидов, оканчивающиеся фенилэтинилом (ПЭФЭ). Согласно другим примерам выполнения настоящего изобретения, наполнитель состоит из керамического материала (такого как карбид кремния или оксид алюминия и т.п.) или даже, по меньшей мере частично, из металла (такого как алюминий, титан, магний, никель, медь или их сплавы), углерода (как в случае углеродисто-углеродистых соединений) и т.п.

Кроме того, хотя примеры выполнения настоящего изобретения, описанные выше, относятся к креплению композиционных колец к кромкам рабочих колес посредством намотки нити, в дополнение или альтернативно могут использоваться другие способы, включая, но этим не ограничиваясь, размещение термопластичных волокон (РТВ), автоматизированное размещение волокон (АРВ), метод ЛПС (литьевого прессования смолы) и метод ЛПС с использованием вакуума (ВЛПС).

Вышеописанные выполнения настоящего изобретения предназначены только для иллюстрации, а не для ограничения данного изобретения. Таким образом данное изобретение в детализированной реализации допускает множество вариаций, которые могут быть выведены из описания специалистом в данной области техники. Все такие вариации и модификации считаются соответствующими сущности и объему настоящего изобретения, которое определено пунктами формулы изобретения. Никакой элемент, действие или инструкция, используемые в настоящем описании, не должны считаться важными или существенными для изобретения, если это не сказано явно. Кроме того, использование единственного числа подразумевает включение одного или большего количества пунктов.

1. Система рабочих колес центробежного компрессора, содержащая:
вал, на котором имеется по меньшей мере одно прикрепленное к нему рабочее колесо;
первое композиционное кольцо, прикрепленное к кромке на задней части каждого по меньшей мере одного рабочего колеса, для фиксации задней части каждого по меньшей мере одного рабочего колеса на валу; и
второе композиционное кольцо, прикрепленное к кромке на передней части каждого по меньшей мере одного рабочего колеса, для фиксации передней части каждого по меньшей мере одного рабочего колеса на валу.

2. Система рабочих колес центробежного компрессора по п.1, дополнительно содержащая:
по меньшей мере одну распорку рабочих колес для сохранения заданного интервала между по меньшей мере двумя рабочими колесами.

3. Система рабочих колес центробежного компрессора по п.1, в которой композиционное кольцо состоит по меньшей мере из одного типа стекловолокна или углеродного волокна и полимера.

4. Система рабочих колес центробежного компрессора по п.1, в которой композиционное кольцо, прикрепленное к кромке на задней части каждого по меньшей мере одного рабочего колеса, и композиционное кольцо, прикрепленное к кромке на передней части каждого по меньшей мере одного рабочего колеса, имеют большую удельную прочность и большую удельную жесткость, чем соответствующие параметры по меньшей мере одного рабочего колеса, к которому прикреплены указанные кольца.

5. Система рабочих колес центробежного компрессора по любому предыдущему пункту, в которой по меньшей мере одно кольцо из указанного первого композиционного кольца и указанного второго композиционного кольца имеет на своей наружной поверхности металлическую облицовку.

6. Способ создания системы с единственным рабочим колесом для использования в центробежном компрессоре, включающий:
прикрепление рабочего колеса к валу;
прикрепление к кромке на задней части рабочего колеса первого композиционного кольца для фиксации задней части указанного рабочего колеса на указанном валу; и
прикрепление к кромке на передней части рабочего колеса второго композиционного кольца для фиксации передней части указанного рабочего колеса на указанном валу.

7. Способ по п.6, в котором первое композиционное кольцо и второе композиционное кольцо прикрепляют намоткой нити.

8. Способ по п.6 или 7, в котором стадия прикрепления первого композиционного кольца дополнительно включает стадию:
надвигания первого композиционного кольца от распорки рабочих колес на указанную кромку на задней части указанного рабочего колеса.

9. Способ создания системы с множеством рабочих колес для использования в центробежном компрессоре, включающий:
прикрепление первого рабочего колеса к валу;
прикрепление множества упорядоченных пар, состоящих из распорки рабочих колес и затем рабочего колеса, к валу; и
прикрепление множества упорядоченных пар, включая первое композиционное кольцо, к кромке на задней части первого рабочего колеса и затем второго композиционного кольца - к кромке на передней части первого рабочего колеса, и повторение этого процесса для каждого рабочего колеса в том порядке, в котором это множество рабочих колес прикрепляют к валу.

10. Способ по п.9, в котором указанная стадия прикрепления множества упорядоченных пар, включая первое композиционное кольцо, к кромке на задней части первого рабочего колеса и затем второго композиционного кольца - к кромке на передней части первого рабочего колеса, дополнительно включает:
надвигание первого композиционного кольца от распорки рабочего колеса на указанную кромку на задней части указанного рабочего колеса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в компрессорах или энергопреобразовательных установках, работающих в паровых или газовых средах.

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.

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.

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 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