РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА Российский патент 1994 года по МПК F04D29/28 

Описание патента на изобретение RU2015420C1

Изобретение относится к области центробежного компрессоростроения, а именно к рабочим колесам центробежного компрессора, работающего в условиях с повышенным содержанием механических примесей, содержащихся в сжимаемом газе.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий диск с выполненными за одно целое с ним лопатками и покрывающий диск, соединенный с несущим диском заклепками, расположенными вдоль оси лопаток [1]. Такое колесо имеет хорошую аэродинамичность обтекания лопаток на входе и выходе, поскольку заданная относительная толщина лопаток
= 0.015-0.018, где t' - толщина лопатки, D - наружный диаметр колеса, выбрана исходя из конструктивных параметров колеса, обеспечивающих высокий КПД.

Недостаток такого колеса заключается в том, что величина, лимитирующая допускаемый в период эксплуатации износ лопатки, равная
Δ'= 0,5 (t' - d ), где t' - заданная толщина лопатки;
d - диаметр заклепки, мала, вследствие чего при работе компрессора в условиях с повышенным содержанием механических примесей в сжимаемом газе происходит быстрый износ лопатки с передней стороны до тела заклепки, т.е. на величину Δ' . Это снижает ресурс рабочего колеса и уменьшает надежность его работы.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий диск с выполненными за одно целое с ним лопатками и покрывающий диск, соединенный с несущим диском заклепками [2]. Такое колесо хорошо противостоит эрозионному износу в условиях с высоким содержанием механических примесей в сжимаемом газе, поскольку заданная относительная толщина лопаток
= = 0.021-0.022, где t'' - толщина лопаток, D - наружный диаметр колеса, выбрана исходя из конструктивных параметров колеса, обеспечивающих увеличенный ресурс работы колеса.

Недостатком прототипа является увеличенная относительная толщина лопаток, что увеличивает стеснение потока на входе и выходе из колеса, т.е. заужает живое сечение межлопаточных каналов и увеличивает густоту решетки по среднему диаметру колеса сверх допустимой. В результате возрастают потери в рабочем колесе, уменьшается создаваемый колесом напор и снижается КПД.

Цель изобретения - повышение КПД компрессора и надежности работы при повышенном содержании механических примесей в сжимаемом газе.

На фиг.1 показано рабочее колесо, меридианальный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2 с вариантами: а - рабочее колесо с аэродинамичными конструктивными параметрами; б - то же, с износостойкими конструктивными параметрами; в - то же, выполненное согласно предложенному техническому решению.

Предложенное колесо содержит несущий диск 1 с выполненным за одно целое с ним лопатками 2 и покрывающий диск 3, соединенный с несущим диском 1 заклепками 4. Лопатка 2 имеет угол β (фиг.2), радиус закругления лопаток Rл, толщину лопатки t и расстояние от задней стороны а лопатки до оси δ заклепок 4, равное S.

На фиг.3(а) показано сечение лопатки 2 рабочего колеса с аэродинамичными конструктивными параметрами с толщиной лопатки t' и с величиной Δ' , лимитирующей допускаемой износ лопатки с передней b и задней а стороны. На фиг.3(б) показано то же, с толщиной лопатки t'' и с величиной Δ'' , лимитирующей допускаемый износ лопатки с передней b и с задней а стороны лопатки, на фиг. 3 (в) - то же, с толщиной лопатки t и расстоянием S от задней а стороны лопатки 2 до оси δ заклепки 4.

При работе колеса поток рабочей среды с повышенным содержанием механических примесей обтекает лопатки 2 и движется в межлопаточном канале. Вследствие градиента давления увеличивающегося от задней стороны а лопатки к передней в вдоль линии г-г механические частицы скапливаются в части потока, движущегося вдоль передней стороны в лопатки 2. Поскольку в рабочем колесе центробежного компрессора относительные скорости могут достигать величины до 200 м/сек, а механические частицы прижимаются к передней стороне в лопатки 2, происходит износ последней.

Поскольку толщина лопатки определяется выражением
t= , учитывающим как свойства рабочего колеса с аэродинамичными конструктивными параметрами, так и свойства рабочего колеса с износостойкими конструктивными параметрами, а ось заклепок 4 расположена на расстоянии от задней а стороны лопатки, составляющем
S = 0,015-0,018R, по существу, в предложенном рабочем колесе сочетаются аэродинамичные и износостойкие свойства двух типов рабочих колес, что позволяет повысить КПД компрессора и надежность его работы при повышенном содержании механических примесей в сжимаемом газе.

П р и м е р выполнения рабочего колеса. Рабочее колесо с лопатками толщиной t' = 11 мм имеет аэродинамичные конструктивные параметры, отработанные экспериментально, обеспечивающие высокий КПД. Рабочее колесо с лопатками толщиной t'' = 15 мм имеет конструктивные параметры, обеспечивающие высокую износостойкость при работе в условиях с повышенным содержанием механических примесей в сжимаемой рабочей среде. Наружный диаметр обоих типов колес один и тот же и равен 700 мм.

Рабочее колесо имеет толщину лопатки
t= = 13 мм, при этом сохраняются конструктивные параметры, обеспечивающие высокую износостойкость рабочего колеса, и существенно улучшаются конструктивные параметры рабочего колеса, обеспечивающие его ародинамические качества, поскольку уменьшается стеснение потока лопатками, увеличиваются живые сечения межлопаточных каналов и снижается густота лопаточной решетки по среднему диаметру рабочего колеса.

Похожие патенты RU2015420C1

название год авторы номер документа
Ротор компрессора авиационного газотурбинного двигателя со спаркой блисков и спаркой блиска с "классическим" рабочим колесом и со спаркой "классического" рабочего колеса с рабочим колесом с четвертой по шестую ступень с устройствами демпфирования колебаний рабочих лопаток этих блисков и рабочих колес, ротор вентилятора и ротор бустера с устройством демпфирования колебаний рабочих широкохордных лопаток вентилятора, способ сборки спарки с демпфирующим устройством 2016
  • Эскин Изольд Давидович
  • Ермаков Александр Иванович
  • Гаршин Егор Алексеевич
RU2665789C2
Рабочее колесо центробежного компрессора 1985
  • Муратов Ханафи Ибрагимович
  • Саранцев Кир Борисович
  • Соловьев Валентин Геннадиевич
SU1317184A1
Рабочее колесо центробежного вентилятора 2017
  • Панфилов Андрей Иванович
  • Просницкий Владимир Григорьевич
RU2730220C2
Ротор вентилятора авиационного ТРДД с длинными широкохордными пустотелыми лопатками с демпферами 2019
  • Эскин Изольд Давидович
  • Фалалеев Сергей Викторинович
RU2727314C1
Рабочее колесо центробежного компрессора 1987
  • Александровский Павел Георгиевич
  • Сухомлинов Игорь Яковлевич
SU1477951A1
ИЗНОСОСТОЙКИЙ НАГНЕТАТЕЛЬ 1995
  • Зройчиков Николай Алексеевич
  • Боткачик Иосиф Азарьевич
RU2079724C1
Длинная пустотелая широкохордая лопатка вентилятора авиационного ТРДД и способ ее изготовления 2019
  • Эскин Изольд Давидович
  • Сусликов Виктор Иванович
  • Фалалеев Сергей Викторинович
RU2726955C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РОТОРА ЛОПАТОЧНОЙ МАШИНЫ 1991
  • Гололобов О.А.
  • Яханов Е.А.
RU2047464C1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА 2012
  • Сафиуллин Анас Гадулович
  • Харитонов Александр Петрович
  • Шнепп Сергей Владимирович
RU2518916C1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО РОТОРА КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) 2015
  • Балабан Юрий Николаевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Кондрашов Игорь Александрович
  • Куприк Виктор Викторович
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Поляков Константин Сергеевич
  • Шишкова Ольга Владимировна
  • Селиванов Николай Павлович
RU2603377C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 015 420 C1

Реферат патента 1994 года РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Использование: в компрессоростроении, в частности в центробежных компрессорах. Сущность изобретения: в рабочем колесе центробежного компрессора между покрывным и несущим дисками, соединенными заклепками, расположены лопатки, выполненные за одно целое с несущим диском и имеющие толщину, определяемую выражением , где - заданная относительная толщина лопатки = 0,015 - 0,018 рабочего колеса с аэродинамическими конструктивными параметрами, - заданная относительная толщина лопатки = 0,021 - 0,022 рабочего колеса с износостойкими конструктивными параметрами, D - наружный диаметр рабочего колеса. Ось каждой заклепки расположена на расстоянии от задней стороны лопатки, составляющем S = (0,015 - 0,018)R, где R - наружный радиус колеса. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 015 420 C1

РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА, содержащее соединенные между собой заклепками покрывной и несущий диски и расположенные между ними лопатки, выполненные за одно целое с несущим диском, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД компрессора и надежности в работе, толщина t лопатки определяется выражением
t = ,
где ' = t'/D - заданная относительная толщина лопатки;
' = 0,015 - 0,018 рабочего колеса с аэродинамическими конструктивными параметрами;
'' = t''/D - заданная относительная толщина лопатки '' = 0,021 - 0,022 рабочего колеса с износостойкими конструктивными параметрами;
D - наружный диаметр рабочего колеса,
а ось каждой заклепки расположена на расстоянии от задней стороны лопатки, составляющем
(0,015 - 0,018) R,
где R - наружный радиус колеса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2015420C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Раер Г.А
Динамика и прочность центробежных компрессорных машин
Л.: Машиностроение, 1968, с.70, рис.35а.

RU 2 015 420 C1

Авторы

Муратов Х.И.

Даты

1994-06-30Публикация

1991-04-22Подача