Рабочее колесо осерадиального компрессора

Рабочее колесо осерадиального компрессора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5ц5 F 04 0 29/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4907114/06 (22) 17.12.90 (46) 23,09.92. Бюл, М 35 (71) Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров (72) В.Ф.Алексеев, В.Л. Рукавишников, В.М.Шишкин и С,В.Шнепп (56) Кузьмин Г,А. Конструкция авиационных двигателей. — М,: Оборонгиз, 1962, фиг. 3.7.

Авторское свидетельство СССР

N 1562537, кл, F 04 0 29/28, 1988, Теория и расчет турбокомпрессоров (К.П.Селезнев,Ю,Б.Галеркин, С,А.Анисимов и др. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отдние, 1986, рис.2.17, 2.18.

Ломакин А.А, Центробежные и осевые насосы. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1966, с.99.

„„SlJ„„1763726 А1 (54) РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕРАДИАЛЬНОГО КОМПРЕССОРА (57) Использование: компрессоростроение, в частности рабочие колеса центробежных осерадиальных компрессоров. Сущность изобретения: в рабочем колесе осерадиального компрессора с несущим 1 и покрывным

2 дисками с установленными между ними с образованием межлопаточных каналов лопатками 3, средние поверхности которых сформированы образующими, перпендикулярными средней линии лопаток в меридианальной плоскости и наклоненными к меридиональным плоскостям под переменными углами, плавно увеличивающимися по длине средней линии от входа к выходу на осевом участке рабочего колеса, составляющем 0,18-0,6 от общей длины I средней линии и плавно уменьшающимися на

m с

S 3

1763726

20

40

45 радиальном участке, угол наклона образующих.вредней поаерхности лопаток к меридианальным плоскостям в каждом сечении, перпендикулярном средней линии лопаток в меридиональной плоскости, плавно уменьшается от значения, соответствующего средней линии до минимально допустимого значения вблизи несущего диска 1, и

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно, к рабочим колесам центробежных осерадиальных компрессоров, Известно рабочее колесо центробежного осерадиального компрессора (1), содер-жащее основной диск и располоЖФнные на нем лопатки, входные кромки котерых размещены в осевой части рабочего колеса, а поверхности имеют прямолинейные образующие, расположенные в плоскостях. перпендикулярных средней линии лопаток в меридиональной плоскости и составляющие с меридиональными плоскостями угол, равный нулю, Недостатком известного рабочего колеса (1).является низкий КПД, обусловленный гидравлическими потерями в связи с неравномерностью распределения меридиональных; скоростей потока по высоте межлопаточных каналов в области поворота потока из осевого направления в радиальное.

Наиболее близким к предлагаемому технйческому рдшению по технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа рабочее: колесо (2). — прямолинейные образующие лопаток которого наклонены к мериДиональным плоскостям на переменный угол, плавно величивающийся по длине средней линии лопаток в меридиональной плоскости на осевом участке рабочего колеса от значения на входной кромке лопаток и затем плавно уменьшающийся на радиальном участке до значения на выходной кроме, причем длина осевого участка рабочего колеса составляет

0,18 — 0,6 общей средней линии лепаток в меридианальной плоскости, Недостатком известного рабочего колеса (2) является низкий КПД, обусловленный гидравлическими потерями, связанными с неравномерностью распределения меридиональных скоростей потока по высоте межлопаточных каналов. Со стороны лопаток плавно увеличивается до максимально допустимого значения вблизи покрывного диска. При этом углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридианальным плоскостям вблизи несущего и покрывного дисков на осевом участке рабочего колеса также выполненЫ плавно увеличивающимися от входа к выходу. 3 ил, рабочего колеса, образующие которых име-. ют наклон к меридиональной плоскости, на; частицы потока в направлении нормали g осесиметричН ым поверхностям гека дей@м вует сила, в результате давление иотокЖ вблизи покрывного диска повышается, в скорость уменьшается, Однако в связи в тем, что в рабочем колесе (2) образующие поверхности лопаток имеют прямолинейную форму, угол наклона образующих к меридиональным плоскостям уменьшается о> максимально допустимого значения вблизи несущего диска до минимально допустим@ го значения вблизи покрывного диска, в p@» зультате чего сила, действующая на поток ау стороны лопаток в направлении нормали k осесимметричным поверхностям тока вблизи покрывного диска, где неравномерность распределения меридионал ьн ых скоростей потока выражена наиболее резко (3), уменьшается, Таким образом, в рабочем колесе (2) равномерность распределения меридиональных скоростей потока и повышение

КПД не достигается.

Целью изобретения является повышение КПД рабочих колес центробежных компрессоров..

Поставленная цель достигается тем, что в рабочем колесе, содержащем лопатки, средние поверхности которых сформированы образующими, перпендикулярными средней линии лопаток в меридиональной плоскости и расположенными к меридиб нальным плоскостям под. переменными лами, плавно увеличивающимися по длин@ средней линии от входа к выходу на осввой участке рабачего колес, составляющее

0,18 — 0,6 общей длины средней. линии, в плавно уменьшающимися на рЯдиальноа участке, угол наклона образующих средне@ поверхности лопаток к меридйймальньйВ плоскостям, в каждом сечении, пефпендикулярном средней линии лопаток в меридиональной плоскости, плавно уменьшается бТ значения соответствующего средней линИщ до минимально допустимого значения вбей»

1763726 зи несущего диска и плавно увеличивается до -максимально допустимого значения вблизи покрывного диска, при атом углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридиональным плоскостям у несущего и покрывного дисков на осевом участке рабочего колеса плавно увеличивается от входа к выходу.

В известных рабочих колесах центробежных осерадиальных компрессоров при отсутствии соответствующего воздействия на поток со стороны лопаток в области поворота от осевого направления в радиальное вблизи покрывного диска происходит

"разгон" потока и последующее резкое замедление — профиль меридианальных плоскостей имеет характерный "пик", вблизи несущего диска имеет место уменьшение и последующее увеличение скорости потока— профиль скоростей имеет "провал", B соответствии с (3) наибол ьшая неравномерность распределения меридианальных скоростей потока по высоте межлопаточных каналов имеет место в интервале 0,18-0,6 I, где I— общая длина средней линии лопаток в меридиональной плоскбсти, Таким образом, благодаря тому, что в предлагаемом техническом решении углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридиональным плоскостям в интервале 0,18 — 0,61 вблизи оснОвного диска, средней линии лопаток с меридианальной плоскости и покрывного диска имеют наибольшие от входа к выходу рабочего колеса значения, плавно увеличивающиеся от основного диска к покрывному диску, со стороны лопаток на поток в направлении нормали к осесимметричным поверхностям тока действует сила, меньшая вблизи основного диска и большая вблизи покрывного диска, В соответствии с (3) (формула 1 — 14) давление потока вблизи покрывного диска повышается, а скорость уменьшается, благодаря чему характерный "пик" скорости сглаживается; вблизи основного диска давление потока уменьшается, а скорость потока увеличивается, благодаря чему "провал" профиля скоростей предотвращается. В результате в соответствии с предлагаемым техническим решением в рабочих колесах центробежных осерадиальных компрессоров обеспечивается равномерное распределение меридиональных скоростей потока по высоте межлопастных каналов, достигается уменьшение гидравлических потерь и повышение

КПД (4).

На фиг, 1 дано изображение меридионального сечения рабочего колеса; на фиг, 2 и 3 — сечения рабочего колеса плоскостями

I — I u ll — ll, фиг. 1 перпендикулярными лини50 ями средней линии лопаток в меридиональной плоскости mm, сечение I 1 — вблизи входной кромки лопаток, сечение 1Н1 — в области поворота потока из осевого направления в радиальное, т,е. там, где заканчивается осевой участок рабочего колеса и начинается радиальный — в интервале 0,180,6 1, Рабочее колесо содержит несущий

55 диск i, покоывной диск 2 и лопатки 3, Касательные а bi, az bz и аз Ьз к образующей ! ! ! поверхности ci с2 сз составляют в плоскоI I I сти сечения l — I с меридиональными плоскостями Ai Bi, Az Bz и Аз Вз углы х ; х2 и хз

I I I I 1, I — фиг. 2, Касательные а Ь, az Ь2 и аз Ьз

Il II И И к образующим поверхности ci cz сз соИ II ставляют в плоскости сечения 1Нl с меридиональными плоскостями А! Bi, Az Bz u

II II ll II

Аз Вз углы x), х2 и x3 — фиг. 3. Значения и и и и и

5 углов х!, х и хз в сечении Il — II больше

II It И соответствующих значений углов xi xz и хз ! ! в сечении l — I и в других сечениях, расположенных вне интервала 0,18 — 0,6 L в сечении

I — 1, II — II и в каждом из других сечений углы

10 xg > xz > xi.

Принцип действия предлагаемого технического решения состоит в следующем.

Поток газа поступает в межлопаточные каналы рабочего колеса, где происходит про15 цесс сжатия, Под действием силы, действую;цей на поток со стороны лопаток в направлении нормали к осесимметричным поверхностям тока в области поворота потока из осевого направления в радиальное

20 давление потока вблизи покрывного диска повышается, а скорости уменьшаются; вблизи основного диска давление уменьшается, а скорости потока увеличиваются, благодаря чему предотвращается

25 возникновение неравномерного распределения скоростей потока по высоте межлопаточных каналов в области поворота потока из осевого направления в радиальное, уменьшаются гидравлические потери в свя30 зи с неравномерностью, а КПД рабочего колеса повышается.

Формула изобретения

Рабочее колесо осерадиального компрессора, содержащее несущий и покрывной

35 диски и установленные меЖду ними с образованием межлопаточных каналов лопатки, средние поверхности которых сформированы образующими, перпендикулярными средней линии лопаток в меридианальной

40 плоскости и наклоненными к меридианальным плоскостям под переменными углами, плавно увеличивающимися по длине средней линии от входа к выходу на осевом участке рабочего колеса, составляющем

45 0,18...0,6 от общей длины средней линии и плавно уменьшающимися на радиальном

1763726

1-I

Мгшп аХГ: 3 т

Ау

5, участке, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД компрессора путем выравния поля меридианальных скоростей налов потока по высоте межлопаточных кан угол наклона образующей средней поверх- 5 ности лопаток к меридиональным плоскостям в каждом сечении, перпендикулярном средней линии лопаток в меридиональной и скости плавно уменьшается от знало

10 чения соответствующего средней линии, до минимально допустимого значения у несущего диска и плавно увеличивается до максимального значения у покрывного диска, при атом углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридианальным плоскостям у несущего покрывного дисков на осевом участке рабочего колеса также плавно увеличиваются от входа к выходу.

1763726

/ЙаьгпаГ 3. f

А г

Составитель

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор А.Долинич

Редактор:

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3442 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5