Ротор центробежного компрессора



Ротор центробежного компрессора
Ротор центробежного компрессора

 


Владельцы патента RU 2546338:

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

Изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к роторам высокоскоростных центробежных компрессоров. Ротор центробежного компрессора содержит вал с установленным на нем рабочим колесом с кольцевой полостью в его ступице, разделяющей ступицу на внутреннее и наружное кольца и ограниченной с одной стороны кольцевой перегородкой, соединяющей внутреннее и наружное кольца и выполненной со стороны входа потока в рабочее колесо. Посадочные поверхности в рабочем колесе и на валу выполнены коническими и расположены, соответственно, на внешней поверхности внутреннего кольца ступицы и во внутренней расточке на торце вала. Вал и рабочее колесо дополнительно взаимодействуют между собой посредством шлицевого соединения. Изобретение позволяет повысить надежность соединения рабочего колеса с валом ротора центробежного компрессора при одновременном упрощении процесса изготовления и сборки ротора 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к роторам высокоскоростных центробежных компрессоров.

Известен ротор центробежного компрессора, содержащий вал и установленное на нем рабочее колесо с посадочной поверхностью на внутреннем диаметре его ступицы (см., например, книгу В.Б. Шнеппа «Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин» издательства «Машиностроение», г. Москва, 1995 г., ББК 31.76, Шн.76, УДК 621.515, стр.39, рис.1.23).

Недостатком известного ротора является большие радиальные и осевые деформации рабочего колеса от действия центробежных сил, в частности, радиальная деформация его посадочной поверхности. Большая радиальная деформация ступицы рабочего колеса уменьшает натяг и площадь контакта между посадочными поверхностями колеса и вала, что снижает надежность их соединения.

Известен ротор центробежного компрессора, содержащий вал и установленное на нем рабочее колесо, в ступице которого выполнена кольцевая полость, разделяющая ступицу на внутреннее и наружное кольца и ограниченная с одной стороны кольцевой перегородкой, соединяющей внутреннее и наружное кольца. На внутреннем кольце ступицы установлен вращающийся направляющий аппарат, кольцевая перегородка расположена со стороны основного диска рабочего колеса, а его посадочная поверхность выполнена на внутреннем диаметре внутреннего кольца (см. Патент RU №2174624, Кл. F04D 29/28, опубликован 10.10.2001).

Недостатком конструкции является недостаточная надежность соединения рабочего колеса с валом, вследствие радиальной деформации ступицы рабочего колеса на части своей длины и уменьшения площади контакта их посадочных поверхностей. Кроме того, разная жесткость частей одной лопатки на вращающемся направляющем аппарате и основном диске создает во время работы предпосылки к их разной деформации и несовпадению профилей в месте стыковки торцов от действия центробежных сил и потока газа. Это накладывает определенные ограничения на процесс профилирования лопаток, что сужает область применения таких рабочих колес. Еще одним недостатком известного ротора является повышенная трудоемкость изготовления рабочего колеса, вследствие его выполнения из двух частей.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности соединения рабочего колеса с валом ротора центробежного компрессора при одновременном упрощении процесса изготовления и сборки ротора.

Технический результат достигается тем, что в роторе центробежного компрессора, содержащем вал и установленное на нем рабочее колесо, в ступице которого выполнена кольцевая полость, разделяющая ступицу на внутреннее и наружное кольца и ограниченная с одной стороны кольцевой перегородкой, соединяющей внутреннее и наружное кольца, кольцевая перегородка выполнена со стороны входа потока в рабочее колесо, а торец вала выполнен с внутренней расточкой, при этом посадочные поверхности рабочего колеса и вала образованы, соответственно, внешней поверхностью внутреннего кольца ступицы рабочего колеса и внутренней расточкой вала.

Кроме того, в изобретении может иметь место следующее:

- внешняя поверхность внутреннего кольца ступицы рабочего колеса и внутренняя расточка вала выполнены коническими;

- вал и рабочее колесо дополнительно взаимодействуют между собой посредством шлицевого соединения, при этом шлицы могут быть выполнены на наружном кольце ступицы рабочего колеса и на наружной поверхности вала либо могут быть выполнены на диске, соединенным с наружным кольцом ступицы рабочего колеса, и на наружной поверхности вала;

- в ступице рабочего колеса внутреннее кольцо и перегородка выполнены в виде единого элемента, соединенного с наружным кольцом посредством крепежных элементов, например болтов.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан ротор центробежного компрессора, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вариант выполнения рабочего колеса.

Ротор центробежного компрессора содержит вал 1 и установленное на нем рабочее колесо 2. В ступице рабочего колеса 2 выполнена кольцевая полость 3, разделяющая ступицу на внутреннее и наружное кольца 4 и 5 и ограниченная с одной стороны кольцевой перегородкой 6, соединяющей внутреннее и наружное кольца 4 и 5.

Кольцевая перегородка 6 выполнена со стороны входа потока в рабочее колесо 2, а посадочные поверхности в рабочем колесе 2 и на валу 1 выполнены, соответственно, на внешней поверхности 7 внутреннего кольца 4 ступицы и во внутренней расточке 8 на торце вала 1.

Внешняя поверхность 7 внутреннего кольца 4 ступицы и внутренняя расточка 8 на валу 1 выполнены коническими.

Вал 1 и рабочее колесо 2 дополнительно взаимодействуют между собой посредством шлицевого соединения 9 наружного кольца 5 ступицы и наружной поверхности вала 1.

Шлицы наружного кольца 5 ступицы могут быть выполнены на диске 10, который соединен с наружным кольцом 5 крепежными элементами, например винтами 11 с внутренним шестигранником.

Внутреннее кольцо 4 ступицы и перегородка 6 могут быть выполнены в виде отдельного элемента 12, соединенного с наружным кольцом 5, например, болтами 13.

При сборке ротора рабочее колесо 2 устанавливают на вал 1, совмещая посадочные поверхности и обеспечивая сборку шлицевого соединения 7. При этом внешняя поверхность 7 внутреннего кольца 4 ступицы сопряжена с внутренней расточкой 8 вала 1. Производят крепление рабочего колеса 2 к валу 1 центральным стержнем 14 (шпилька, болт). Усилие затяжки центрального стержня 14 определяет значение натяга в посадочных поверхностях колеса и вала.

При работе ротора центробежного компрессора вращение от вала 1 передается рабочему колесу 2 через натяг в их посадочных поверхностях и (или) шлицевое соединение 9, при этом на лопатки рабочего колеса 2 поступает рабочая среда. В результате взаимодействия с лопатками рабочего колеса поток рабочей среды приобретает кинетическую и потенциальную энергию.

Выполнение кольцевой перегородки 6, соединяющей внутреннее и наружное кольца 4 и 5 ступицы рабочего колеса 2, со стороны входа в рабочее колесо уменьшает воздействие на внутреннее кольцо 4 центробежных сил от периферийной, самой массивной, части колеса. Поэтому деформация внутреннего кольца 4, а значит и посадочной поверхности рабочего колеса 2 во время работы незначительна. Ввиду малой массы конца вала 1, воздействие центробежных сил на перемещение его посадочной поверхности еще меньше. Выполнение посадочной поверхности рабочего колеса 2 на внешней поверхности 7 внутреннего кольца 4 ступицы рабочего колеса 2 и размещение ее во внутренней расточке 8 вала 1 сохраняет заданный натяг в соединении «вал - рабочее колесо», практически, неизменным.

Таким образом, такое выполнение ротора центробежного компрессора существенно упрощает изготовление рабочего колеса и его соединение с валом. Изготовление лопаток на колесе выполняется из одной поковки. Для сборки и разборки ротора не требуются прессовые приспособления. Выполнение лопаток из одного массива позволяет исключить нештатные деформации их частей, оптимально профилировать проточную часть рабочего колеса с высокими энергетическими показателями в широком диапазоне расходов и давлений. Конструкция обеспечивает надежность соединения рабочего колеса с валом и позволяет применять ротор на высокие скорости вращения, которые ограничены только прочностью материала колеса.

1. Ротор центробежного компрессора, содержащий вал и установленное на нем рабочее колесо, в ступице которого выполнена кольцевая полость, разделяющая ступицу на внутреннее и наружное кольца и ограниченная с одной стороны кольцевой перегородкой, соединяющей внутреннее и наружное кольца, отличающийся тем, что кольцевая перегородка выполнена со стороны входа потока в рабочее колесо, а торец вала выполнен с внутренней расточкой, при этом посадочные поверхности рабочего колеса и вала образованы, соответственно, внешней поверхностью внутреннего кольца ступицы рабочего колеса и внутренней расточкой вала.

2. Ротор центробежного компрессора по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность внутреннего кольца ступицы рабочего колеса и внутренняя расточка вала выполнены коническими.

3. Ротор центробежного компрессора по п.2, отличающийся тем, что вал и рабочее колесо дополнительно взаимодействуют между собой посредством шлицевого соединения.

4. Ротор центробежного компрессора по п.3, отличающийся тем, что шлицы выполнены на наружном кольце ступицы рабочего колеса и на наружной поверхности вала.

5. Ротор центробежного компрессора по п.3, отличающийся тем, что шлицы выполнены на диске, соединенном с наружным кольцом ступицы рабочего колеса, и на наружной поверхности вала.

6. Ротор центробежного компрессора по п.3, отличающийся тем, что в ступице рабочего колеса внутреннее кольцо и перегородка выполнены в виде единого элемента, соединенного с наружным кольцом посредством крепежных элементов, например болтов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лопастным радиальным турбомашинам, перекачивающим жидкую или газообразную среды. Способ повышения энергии, сообщаемой среде лопастными турбомашинами, включает формирование циркуляционного течения среды вокруг объемных лопаток в межлопаточных каналах рабочего колеса, создающего прирост давления на рабочей поверхности 8 лопаток по отношению к тыльной их поверхности 9.

Использование: в компрессоростроении, в частности в центробежных компрессорах или в рабочих колесах для них. Сущность изобретения: в рабочем колесе центробежного компрессора, включающем основной диск с цельновыфрезированными на нем лопатками и цельновыфрезированными из тела лопаток заклепками; покрывной диск, выполненный с отверстиями под заклепки, с помощью которых покрывной диск закреплен на несущем диске; на внутренней поверхности покрывного диска выполнены выступы, по контурам полностью совпадающие с соответствующими контурами лопаток и образующие между собой пазы, в которых защемлены лопатки, причем средние линии выступов зеркальны средним линиям контуров лопаток несущего диска.

Радиально-вихревая турбомашина содержит спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с несущим, покрывным дисками и расположенными между ними лопатками.

Изобретение относится к вспомогательной воздушной системе компрессора центробежного или осецентробежного типа, включающего в себя ротор, имеющий ось вращения, при этом компрессор выполнен с возможностью сжатия газа-окислителя.

Способ определения эрозии крыльчатки центробежного турбокомпрессора ступени сжатия турбомашины. Крыльчатка (10) центробежного турбокомпрессора содержит ступицу (12), полотно (14), продолжающееся радиально от ступицы, и множество лопаток (16), установленных на крыльчатке.

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к конструкции рабочих колес. Рабочее колесо центробежного компрессора содержит основной диск с лопатками; закрепленный на торцевых поверхностях лопаток покрывной диск, внутренняя поверхность которого выполнена конической с прямолинейной образующей, и сформованный внутренними поверхностями основного и покрывного дисков межлопаточный канал.

Импеллер компрессорной ступени газотурбинной установки для использования внутри защитной конструкции содержит ступицу, лопасть и охватывающее ступицу кольцо. Ступица имеет шейку для восприятия вращающего усилия.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в центробежных компрессорах. Технический результат достигается тем, что рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее основной диск, лопатки, выполненные загнутыми назад относительно направления движения, согласно изменению, на периферийном участке лопатки выполнены с постоянным углом наклона, причем участок с постоянным углом наклона начинается на расстоянии, равном 0,7-0,95 D2 от наружного диаметра колеса.

Рабочее колесо центробежного компрессора турбомашины имеет по меньшей мере одну лопатку (24), присоединенную к ступице (26) рабочего колеса посредством галтели (27). Лопатка продолжается вдоль хорды, образованной между передней кромкой (28) и задней кромкой лопатки.

Изобретение относится к лопастным турбомашинам и касается способа передачи потенциальной и кинетической энергии жидкой или газообразной среде. .

Предложены способ и покрывающий элемент (50) для защиты рабочего колеса (14) от повреждений. Покрывающий элемент (50) содержит съемную основную часть (50), имеющую первую поверхность (52), вторую поверхность (54), противоположную первой поверхности (52) и выполненную так, что она соответствует передней поверхности (14а) рабочего колеса (14) компрессора (10), и переднюю часть (56), покрывающую всю переднюю часть рабочего колеса (14) компрессора (10), и крепежное приспособление (58, 80, 82, 84, 86), присоединенное к съемной основной части (50) и выполненное с возможностью крепления покрывающего элемента (50) к рабочему колесу (14) компрессора (10). Покрывающий элемент (50) является сменным. Изобретение направлено на увеличение срока службы компрессора. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению. Сущность изобретения заключается в следующем. На задней поверхности лопастей жестко установлены направляющие потока воздуха, которые размещены последовательно от начала каждой лопасти к концу и под углом 45 град. к ее осевой линии. Осевой вентилятор с центробежными лопатками предназначен для подачи воздуха в котельные и печные агрегаты и удаления из них дымовых газов, сушки материалов, охлаждения деталей машин и механизмов, вентилятор может использоваться в воздушных сепараторах для очистки зерна от примесей, для активного вентилирования зерна в складах, в зерносушилках, в автомобилях, тракторах для охлаждения двигателя, в кабинетах. Это позволяет повысить производительность в 1,5…2,0 раза, напор воздуха - в 1,2…1,5 и коэффициент полезного действия - до 0,5…0,7. За счет направляющих лопаток, которые выполняют роль центробежного колеса, повышается пропускная способность вентилятора. 3 ил.

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к радиальным вентиляторам, насосам, компрессорам с загнутыми назад лопатками рабочего колеса. Турбомашина содержит спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо, несущий и покрывной диски, расположенные между ними загнутые назад профильные лопатки (5). Каждая лопатка (5) снабжена установленным с конфузорным зазором (6) по отношению к ее рабочей поверхности (7) накрылком (8) с вогнутой рабочей и выпуклой торцевой поверхностями (9, 10) и имеющим вихревую камеру (11), сообщающуюся тангенциально с зазором (6), выпускные конфузорные каналы (12) на его поверхность (10) из камеры (11) и впускные конфузорные каналы (13) с тангенциальным входом в нее с поверхности (9) накрылка (8). В спиральном корпусе на несущем диске в вихревую камеру (11) каждого накрылка (8) выполнен тангенциальный входной конфузорный канал (14), а на покрывном диске из вихревой камеры (11) - тангенциальный выходной конфузорный канал (15). Изобретение направлено на повышение аэродинамической нагруженности радиально-вихревой турбомашины за счет увеличения кинетической энергии вращения потока в вихревой камере путем формирования высокоэнергетического «вихревого жгута» и, как результат, увеличения перепада давления между рабочей и тыльной поверхностями лопаток. 5 ил.

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к рабочим колесам центробежных вентиляторов с загнутыми вперед лопатками. Рабочее колесо содержит несущий и покрывной диски и установленные между ними загнутые вперед основные и дополнительные укороченные лопатки. Со стороны рабочей поверхности каждой из дополнительных укороченных лопаток с конфузорным зазором по отношению к ним установлены укороченные назад загнутые лопатки в форме цилиндрической перфорированной поверхности с радиусом кривизны меньшим радиуса кривизны дополнительных укороченных вперед загнутых лопаток и центрами кривизны, расположенными на окружности большего радиуса, чем радиус окружности расположения центров кривизны вперед загнутых основных и дополнительных укороченных лопаток. Изобретение направлено на повышение давления, развиваемого рабочим колесом центробежного вентилятора и его КПД за счет формирования на рабочей поверхности дополнительных укороченных вперед загнутых лопаток устойчивого вихреисточника, воздействующего на поток в межлопаточном канале рабочего колеса со стороны тыльной поверхности основных и дополнительных укороченных вперед загнутых лопаток . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкциям рабочих колес центробежных компрессоров. Способ изготовления рабочего колеса центробежного компрессора включает раскрой слоев материала лопаток, наружные поверхности опорного кольца покрывного диска выполняют эквидистантно аэродинамическим поверхностям газового тракта, аэродинамический профиль лопаток оформляют в пресс-форме, лопатки укладывают в сепаратор пресс-формы и в полостях сепаратора предварительно формируют опорное кольцо и покрывной диск, сепаратор укладывают в пресс-форму и производят прессование, при этом в матрице формируют наружные поверхности покрывного диска, в сепараторе формируют внутренние аэродинамические поверхности газового тракта покрывного диска и опорного кольца. Перед окончательным прессованием в пресс-форму устанавливают вал двигателя, на котором намотан соединительный диск из композиционного материала по форме, соответствующей наружной поверхности опорного кольца, уложенного в сепаратор, при этом движение вала вдоль оси ограничено дном пресс-формы, устанавливают пуансон, через который создают расчетное удельное давление, проводят операции по технологическому процессу, после охлаждения пресс-форму разбирают. Задача - создание центробежного колеса компрессора с высокими прочностными характеристиками. 3 ил.

Изобретение относится к области турбинного машиностроения, а именно к способу изготовления рабочих колес центробежного компрессора. Способ изготовления рабочего колеса из композиционного материала, включающий раскрой слоев материала лопаток, прессование их в пресс-форме и прессование колеса. При раскрое слоев материал выходит за пределы контура лопаток со стороны корневого сечения на длину, большую длины дуги опорного кольца между соседними лопатками, а со стороны периферийного сечения на длину, большую длины дуги покрывного диска между соседними лопатками. Аэродинамический профиль лопаток оформляют в пресс-форме, затем лопатки укладывают в сепаратор пресс-формы и в полостях сепаратора формируют опорное колесо и покрывной диск. Затем на покрывной диск наносят слои из круга с секторами и полосы с зубцами, после чего сепаратор укладывают в пресс-форму и производят прессование. Изобретение позволяет создать высоконагруженную конструкцию рабочего колеса при значительном снижении массы и повышенной жесткости и прочности покрывного диска. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к способу изготовления рабочих колес центробежного компрессора. Способ изготовления рабочего колеса из композиционного материала, включающий раскрой слоев материала лопаток, прессование их в пресс-форме и прессование колеса. При раскрое слоев материал выходит за пределы контура лопатки со стороны корневого сечения на длину, большую длины дуги опорного кольца между соседними лопатками, а со стороны периферийного сечения - на длину, большую длины дуги покрывного диска между соседними лопатками. Аэродинамический профиль лопаток оформляют в пресс-форме, затем лопатки укладывают в сепаратор сборочной пресс-формы и в полостях сепаратора предварительно формируют опорное колесо и покрывной диск. Затем на последний наносят композиционные плетеные слои, выполненные по форме покрывного диска, после чего сепаратор укладывают в пресс-форму и производят прессование. Изобретение позволяет создать высоконагруженную конструкцию рабочего колеса центробежного компрессора при снижении массы и повышенной жесткости и прочности покрывного диска. 11 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.

Группа изобретений относится к области насосостроения. Ротор центробежного нагнетателя состоит из множества рабочих дисков, плотно, без зазоров соединенных между собой торцами. Каждый диск состоит из множества проточных каналов разной длины, равномерно распределенных одним слоем в одной плоскости и максимально возможно заполняющих площадь диска. Каналы обращены своим впускным отверстием к центру диска, а выпускным - к его периферии. Перед впускным отверстием каждого проточного канала имеется его индивидуальная питающая ячейка. Ячейки расположены по всей поверхности торца диска, расходясь концентрическими рядами от его центра к периферии. Одинаковые по длине проточные каналы разных дисков прикреплены друг к другу, а находящиеся перед их впускными отверстиями питающие ячейки точно совмещены, образуя в роторе множество всасывающих полостей, каждая их которых проходит через весь ротор от одного его торца до другого и имеет с одного из торцов ротора открытую горловину. На противоположном торце полость закрыта. От каждой всасывающей полости отходят только те проточные каналы, питающие ячейки которых образуют данную всасывающую полость. Изобретения направлены на повышение КПД за счет максимального использования большого внутреннего объема ротора и возможности залпом забирать рабочую среду с больших площадей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к турбомашинам и может использоваться в рабочих колесах, лопаточных диффузорах и обратно-направляющих аппаратах центробежных компрессоров, нагнетателей, вентиляторов и насосов. Рекомендуемый оптимальный угол наклона наклонных кромок определяется путем численного решения трансцендентного уравнения, в которое, помимо искомого угла наклона наклонных кромок, входят шесть известных главных геометричеких параметров лопаточной решетки. Уменьшение градиента параметров рабочей среды по ширине решетки на выходе из нее достигается благодаря равенству густот лопаточной решетки на обеих ограничивающих поверхностях и во всех струйках тока рабочей среды. Изобретение позволяет уменьшить градиент параметров рабочей среды по ширине решетки на выходе из нее за счет оптимизации угла наклона кромок, не параллельных оси решетки. 9 ил.
Наверх