ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 1998 года по МПК F04D17/08 F04D27/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в центробежных компрессорных машинах.

Известен центробежный компрессор, на входном участке безлопаточного диффузора которого выполнены отверстия с отклоняющими козырьками для вдувания в пограничный слой газа из осесимметричной сборной камеры [1].

Однако из-за недостаточно глубокого проникновения струй газа, имеющего повышенное статическое давление, в поток за рабочим колесом полностью подавить возникновение помпажных колебаний, которые могут привести к поломкам компрессора, в этом случае не удается.

Известен центробежный компрессор, взятый в качестве прототипа, в котором газ из сборной камеры перепускается в зону за рабочим колесом с помощью клапанов, установленных в нижней части сборной камеры. Нормальное положение клапанов закрытое. При уменьшении расхода газа через компрессор и приближении границы устойчивой работы статическое давление за колесом возрастет. Когда статическое давление за колесом достигает величины максимального давления при полностью открытых клапанах, последние под действием возросшего давления открываются, и газ, статическое давление которого еще более увеличилось при прохождении через безлопаточный диффузор из сборной камеры, перепускается в начальный участок диффузора, в результате чего помпажные колебания полностью отсутствуют. В правой ветви характеристики в зоне высоких КПД эффективность и напор не падают, так как перепускные клапана закрыты [2].

Однако поскольку открытие клапанов осуществляется при конкретном перепаде давлений, рассмотренную конструкцию целесообразно использовать только в компрессорах, работающих при постоянном числе оборотов и при постоянном давлении нагнетания, т. е. например в компрессорах с приводом от электродвигателя.

Задачей изобретения является включение подачи газа из сборной камеры на начальный участок безлопаточного диффузора в начале помпажных колебаний при работе на разных числах оборотов и при различных давлениях нагнетания.

Указанный технический результат достигается установкой в сборной камере кольца с выполненным в нем круговым рядом отверстий, поворотом которого осуществляется совпадение отверстий в кольце с круговым рядом отверстий, выполненных в стенке безлопаточного диффузора, и соединение таким образом полостей сборной камеры и начального участка безлопаточного диффузора. При работе в зоне высоких КПД кольцо, установленное в исходном положении, такой перетечке газа препятствует. Поворотом кольца осуществляется с помощью привода, включающего в себя приводной механизм, например, шестеренчатого типа и электродвигатель. Начало работы привода осуществляется по сигналу датчика, устанавливаемого в проточной части компрессора и регистрирующего начала пульсаций газа на границе устойчивой работы.

На фиг. 1 представлен продольный разрез центробежного компрессора с поворотным кольцом в закрытом положении; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - продольный разрез компрессора с кольцом в открытом положении; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Предлагаемый центробежный компрессор содержит рабочее колесо 1, безлопаточный диффузор 2, осесимметричную сборную камеру 3, основание сборной камеры 4, круговой ряд отверстий в стенке безлопаточного диффузора 5, поворотное кольцо 6, установленное в сборной камере 3 с круговым рядом отверстий 7, препятствующее перетечке газа из сборной камеры в безлопаточный диффузор в рабочей зоне характеристики и соединяющее полости сборной камеры и диффузора на границе устойчивой работы, привод 8, датчик, установленный в проточной части компрессора и регистрирующий начало пульсаций (не показан).

При работе компрессора на правой ветви характеристики в зоне высоких КПД подача газа из сборной камеры на начальный участок безлопаточного диффузора отсутствует. Газ, нагнетаемый рабочим колесом 1, пройдя через безлопаточный диффузор 2, попадает в сборную камеру 3 и далее в напорный турбопровод. На границе помпажных колебаний по сигналу, регистрирующему начало пульсаций на границе устойчивой работы, выдаваемому датчиком, приводной механизм 8 поворачивает кольцо 6 вплоть до совпадения отверстий в кольце 7 и стенке безлопаточного диффузора 5, что приводит в результате воздействия кольцевого ряда струй газа из сборной камеры на поток за рабочим колесом и устранению помпажных колебаний.

Компрессор предназначен для беспомпажной работы на разных числах оборотов и при различных давлениях нагнетания. В сборной камере 3 установлено поворотное кольцо 6 с круговым рядом отверстий 7. Оно препятствует переточке газа из сборной камеры 3 в безлопаточный диффузор 2 в рабочей зоне характеристики и соединяет полости камеры 3 и диффузора 2 на границе устойчивой работы. Поворот кольца 6 осуществляется по сигналу датчика, регистрирующему начало пульсаций на границе устойчивой работы. 4 ил.

Центробежный компрессор, содержащий расположенные в корпусе по ходу газа рабочее колесо, безлопаточный диффузор и осесимметричную сборную камеру, соединенную круговым рядом отверстий, выполненных в стенке диффузора, с входным участком безлопаточного диффузора, отличающийся тем, что в проточной части компрессора установлен датчик, регулирующий начало пульсаций на границе устойчивой работой, в сборной камере установлено поворотное кольцо с круговым рядом отверстий, препятствующее перетечке газа из сборной камеры в безлопаточный диффузор в рабочей зоне характеристики и соединяющее полости сборной камеры и диффузора на границе устойчивой работы.