Диффузор



Диффузор
Диффузор

 


Владельцы патента RU 2631848:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, может быть использовано при создании выхлопных диффузоров турбомашин и направлено на повышение надежности элементов турбомашин. Диффузор содержит внешний обвод 1, выполненный коническим, вблизи внутренней поверхности которого установлен пристеночный демпфер 2. Пристеночный демпфер 2 содержит конический экран 3, закрепленный соединительными профилями 4 на внутренней поверхности внешнего обвода 1, причем пространство между коническим экраном 3 и внешнем обводом 1 заполнено легкодеформируемым материалом 5, способным сохранять свои свойства при высоких температурах рабочей среды, например, минеральной ватой. При этом конический экран 3 выполнен перфорированным, а его образующие параллельны образующим внешнего обвода 1. 4 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании выхлопных диффузоров турбомашин.

Известен диффузор, содержащий внешний обвод, на внутренней стороне которого выполнены продольные канавки прямоугольного профиля глубиной от 2 до 4 мм (Зарянкин А.Е., Грибин В.Г., Парамонов А.Н. Некоторые пути повышения аэродинамической нагрузки на диффузорные элементы турбомашин. // Известия АН СССР. 1989. Выпуск 2. С. 40-44).

Недостатком настоящего технического решения является низкая надежность вследствие значительных динамических нагрузок, действующих на поверхность внешнего обвода.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является диффузор (Патент РФ №2469214, опубл. 10.12.2012, МПК F04D 29/44), содержащий внутренний и внешний обвод, выполненный коническим.

Недостатком настоящего технического решения является низкая надежность вследствие значительных динамических нагрузок, действующих на поверхность внешнего обвода.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в снижении вибраций диффузоров турбомашин за счет уменьшения амплитуд пульсаций давления.

Технический результат заключается в повышении надежности элементов турбомашин.

Это достигается тем, что известный диффузор, содержащий внешний обвод, выполненный коническим, снабжен пристеночным демпфером, установленным вблизи внутренней поверхности внешнего обвода и содержащим конический экран, закрепленный соединительными профилями на внутренней поверхности внешнего обвода, и легкодеформируемый материал с возможностью сохранения своих свойств при высоких температурах рабочей среды, расположенный в пространстве между коническим экраном и внешнем обводом, при этом конический экран выполнен перфорированным, а его образующие параллельны образующим внешнего обвода.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен диффузор, на фиг. 2 изображен продольный разрез диффузора, на фиг. 3 показано закрепление пристеночного демпфера к внешнему обводу, на фиг. 4 представлены результаты виброиспытаний предлагаемого диффузора.

Диффузор содержит внешний обвод 1, выполненный коническим, вблизи внутренней поверхности которого установлен пристеночный демпфер 2. Пристеночный демпфер 2 содержит конический экран 3, закрепленный соединительными профилями 4 на внутренней поверхности внешнего обвода 1, причем пространство между коническим экраном 3 и внешнем обводом 1 заполнено легкодеформируемым материалом 5, способным сохранять свои свойства при высоких температурах рабочей среды, например, минеральной ватой. При этом конический экран 3 выполнен перфорированным, а его образующие параллельны образующим внешнего обвода 1.

Диффузор работает следующим образом.

В рабочем процессе движение газообразной среды в проточной части диффузора сопровождается ростом статического давления. В основной зоне потока наблюдается превалирование инерционных сил над силами давления. С приближением к внутренней стороне внешнего обвода 1 в области пограничного слоя скорость рабочей среды уменьшается, в связи с чем изменяется баланс соотношения указанных сил. В результате возможно возникновение нестационарного отрыва потока от внешнего обвода 1, обуславливающего наличие пульсаций давления. Эти пульсации давления определяют уровень вибрационной нагрузки, которую испытывает внешний обвод 1.

Пристеночный демпфер 2 воспринимает пульсации давления, предотвращая тем самым разрушение диффузора. Конический экран 3, с одной стороны, обеспечивает поддержку легкодеформируемого материала 5, а с другой - обеспечивает газовую связь основного потока, протекающего в диффузоре, с легкодеформируемым материалом 5, осуществляющим гашение пульсаций давления за счет собственной деформации.

Также наличие легкодеформируемого материала 5 препятствует образованию вторичных токов в пространстве между поверхностью внешнего обвода 1 и коническим экраном 3, причиной которых является увеличение статического давления вдоль оси диффузора в направлении движения рабочей среды.

Опытным путем было установлено, что, по сравнению с обычным диффузором, виброперемещения, измеренные в среднем сечении внешнего обвода 1 диффузора с пристеночным демпфером 2, снизились на 40÷70%, причем этот эффект сохранился не только при осевом направлении движения потока (угол закрутки ϕ=0), но и при закрученном потоке (максимальный угол закрутки ϕmax=20°). Испытания проводились для диффузора с углом раскрытия внешнего обвода 1 α=15° и степенью расширения канала n=4. Кривая виброперемещений на фиг. 4, измеренных в среднем сечении внешнего обвода 1 для обычного диффузора, обозначена буквой "а", для диффузора с пристеночным демпфером 2 - буквой "б". Таким образом, достигается практически полное демпфирование пульсаций давления и обеспечивается надежная защита внешнего обвода 1 диффузора от высоких динамических нагрузок.

Использование изобретения позволяет повысить надежность элементов турбомашин за счет восприятия пристеночным демпфером 2 пульсаций давления, оказывающих разрушающее воздействие на внешний обвод 1 диффузора. Кроме того, при установке предлагаемого диффузора за последней ступенью газовой турбины легкодеформируемый материал 5 (минеральная вата) выступает в качестве дополнительного теплового изолятора, что позволяет снизить тепловые потери в системе отвода газа от газовой турбины.

Диффузор, содержащий внешний обвод, выполненный коническим, отличающийся тем, что он снабжен пристеночным демпфером, установленным вблизи внутренней поверхности внешнего обвода и содержащим конический экран, закрепленный соединительными профилями на внутренней поверхности внешнего обвода, и легкодеформируемый материал с возможностью сохранения своих свойств при высоких температурах рабочей среды, расположенный в пространстве между коническим экраном и внешнем обводом, при этом конический экран выполнен перфорированным, а его образующие параллельны образующим внешнего обвода.



 

Похожие патенты:

Электрически проводящая структура для пропускания и отвода электрического тока от основного тела выходной направляющей лопасти в наружную опорную структуру содержит обшивку из металла, покрывающую переднюю кромку основного тела лопасти, и электрически проводящую прокладку из металла, содержащую контактную часть, имеющую такой размер, чтобы перекрывать одним концом обшивку, и часть в виде шайбы, предназначенную для ввода болта для затягивания в опорную структуру, при этом одно или больше соединений, выбранных из группы, содержащей сварку, точечную сварку, пайку, соединение с помощью электрически проводящей пасты и зажим, создают соединение между концом обшивки и контактной частью.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к спрямляющим аппаратам компрессора газотурбинного двигателя. Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, основания каждого из которых выполнены под углом к продольной оси компрессора, уплотнительное кольцо, выполненное разборным, согласно изобретению содержит упругую проставку, выполненную разборной, установленную между уплотнительным кольцом и основаниями хвостовиков лопаток, причем поверхность упругой проставки, контактирующая с основаниями хвостовиков лопаток выполнена конической относительно продольной оси компрессора, при этом уплотнительное кольцо и внутреннее кольцо соединены друг с другом посредством заплечиков для возможности их взаимной фиксации в радиальном и осевом направлениях, причем в заплечике уплотнительного кольца, расположенном со стороны большего диаметра оснований хвостовиков лопаток, установлены винты, торец стержня каждого из которых контактирует с боковой поверхностью упругой проставки, кроме того, в хвостовике каждой из лопаток выполнена, по меньшей мере, одна проушина, в которой установлен фиксирующий элемент, контактирующий с участком внутренней поверхности внутреннего кольца.

Изобретение относится к системам охлаждения вентиляторного типа, содержащим неподвижные лопатки. Электрогенераторная установка содержит двигатель и генератор переменного тока, приводимый в действие указанным двигателем для выработки электрической энергии.

Изобретение относится к лопатке направляющего аппарата турбовентиляторного двигателя. Имеются тело композитной лопатки, выполненное из композитного материала из термоотверждающейся смолы или термопластической смолы и армированных волокон, и металлический кожух, который приклеивается к секции входной кромки тела композитной лопатки посредством мягкого адгезива.

Изобретение относится к диффузорам, вентиляторам и устройствам с вентиляторами. У диффузора имеется стенка (8), которая охватывает впускное отверстие с круглым сечением, переходящим по высоте стенки (8) диффузора (4) в угольное сечение на выпуске диффузора (4).

Изобретение относится к сегментированному композитному корпусу компрессора осевой турбомашины. Каждый сегмент 18, 20 образуется из первого полимерного материала и содержит по меньшей мере одну рабочую поверхность 28, образованную из второго полимерного материала, подвергающегося двухкомпонентному литьевому формованию с первым полимерным материалом сегмента.

Сектор лопаток статора для прикрепления к корпусу осевой турбомашины содержит несколько лопаток с платформами, соединенных таким образом, чтобы описывать дугу окружности, и с аэродинамическим профилем, выступающим из внутренней поверхности каждой платформы и направленным к центру дуги окружности, описанной платформами.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. Газотурбинный двигатель включает компрессор высокого давления, спрямляющий аппарат которого размещен на двух упругих обечайках диффузора камеры сгорания.

Настоящее изобретение относится к статору компрессора осевой турбомашины. Статор содержит кольцевой ряд основных лопаток (26) статора и дополнительные лопатки (34), каждая из которых связана с основной лопаткой (26).

Настоящее изобретение относится к узлу (2) с лопатками (1), в частности, спрямляющего аппарата для компрессора турбомашины. Узел (2) с лопатками (1) содержит множество индивидуальных устройств (14А), воздействующих на поток, которые сформированы таким образом, чтобы создавать завихрения (16).

Компонент газотурбинного двигателя содержит внутренний бандаж, наружный бандаж и направляющие лопатки, выполненные из композиционного материала, имеющего переплетенное волоконное армирование, уплотненное матрицей. Волоконное армирование включает в себя комплект нитей, простирающихся непрерывно вдоль траектории, пролегающей продольно через две последовательно расположенные направляющие лопатки и проходящей через внутренний бандаж и наружный бандаж. Нити переплетенного волоконного армирования простираются непрерывно в круговом направлении вдоль всего сегмента внутреннего бандажа и всего сегмента наружного бандажа. При изготовлении компонента газотурбинного двигателя изготавливают переплетенную волоконную преформу, включающую в себя первый комплект нитей, проходящих непрерывно вдоль полной окружности первой части преформы, образующей преформу для внутреннего бандажа, и затем последовательно в продольном направлении вдоль вторых частей преформы, образующих преформы для направляющих лопаток, и также вдоль полной окружности третьей части преформы, образующей преформу для наружного бандажа. Нити первого комплекта нитей проходят последовательно вдоль упомянутых вторых частей преформы посредством прохождения от одной второй части преформы к следующей попеременно через первую часть преформы и через вторую часть преформы. Затем уплотняют волоконную преформу матрицей. Группа изобретений позволяет повысить механическую прочность компонент газотурбинного двигателя из композиционного материала. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к энергетике. Выпрямитель газотурбинного двигателя, содержащий множество лопаток, расположенных вокруг кольца с центром на оси газотурбинного двигателя, при этом каждая лопатка имеет переднюю кромку и проходит между концом ножки и концом головки. Передняя кромка на конце ножки каждой лопатки смещена в сторону входа в направлении оси газотурбинного двигателя относительно передней кромки на конце головки. Смещение передней кромки между ее двумя концами превышает на 10% высоту лопасти, измеренную в направлении оси газотурбинного двигателя, при этом касательная наборная кривая, образованная положением в касательном направлении к кольцу центров тяжести последовательных лопаточных секций по высоте лопатки, является кривой, постоянно увеличивающейся к спинке лопатки. Также представлен газотурбинный двигатель. Изобретение позволяет улучшить характеристики лопатки выпрямителя и уменьшить отрывы воздуха с головки лопатки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх