РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА Российский патент 2010 года по МПК F04D29/28 

Описание патента на изобретение RU2387883C1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в компрессорной технике.

В процессе работы центробежного компрессора при вращении рабочего колеса в каждой его части возникает распределенная по объему сила инерции, действующая в радиальном направлении. При этом напряженно-деформированное состояние (НДС), вызываемое действием центробежных сил, пропорционально квадрату окружной скорости вращения колеса и плотности его материала и зависит от конструкции рабочего колеса. Характерным для рабочих колес центробежных машин является высокая статическая напряженность деталей колеса, обусловленная, главным образом, окружной скоростью их вращения. При этом в процессе работы центробежного компрессора покрывной (в большей степени) и основной диски рабочего колеса испытывают изгибные напряжения, повышая при этом внутренние статические напряжения рабочего колеса, особенно, в зонах стыка дисков с лопатками.

К тому же, лопатки рабочего колеса, изгибаясь в сторону наименьшей жесткости, поворачивают покрывной диск на некоторый угол относительно основного диска в направлении вращения.

В связи с чем возникают деформации полотен покрывного и основного дисков рабочего колеса в радиально-осевых направлениях.

Центробежные компрессоры работают при высоких окружных скоростях (280-350 м/с), и статические напряжения в колесе могут составлять до 500 МПа. В связи с этим требуется применять высокопрочные легированные дорогостоящие стали. При росте окружной скорости по условиям прочности толщины полотен и масса дисков увеличиваются, что ведет к росту внутренних статических напряжений в дисках колеса.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора (патент №2305799), у которого по периферии рабочего колеса, в теле полотен дисков выполнены кольцевые проточки, в которых размещен слой композиционного материала, имеющий отношение модуля упругости материала к его плотности меньше, чем у материала дисков.

Недостатком такого технического решения является наличие радиально-осевых деформаций полотен покрывного и основного дисков и изгибных напряжений рабочего колеса, в большей степени покрывного диска в процессе работы центробежного компрессора, приводящие к разрушению полотен дисков рабочего колеса.

Технической задачей заявляемого технического решения является устранение указанных недостатков, повышение прочности и надежности работы конструкции рабочего колеса.

Технический результат достигается тем, что в известном рабочем колесе центробежного компрессора, содержащем лопатки, основной и покрывной диски, на наружных стенках основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены равноудаленные от периферии рабочего колеса и друг от друга кольцевые отбортовки с образованием кольцевых углублений, открытых в сторону периферии рабочего колеса, в которых размещены бандажные кольца, изготовленные из композиционного материала, модуль упругости которого больше модуля упругости материала элементов рабочего колеса.

На фиг.1 изображено рабочее колесо центробежного компрессора (поперечный разрез); на фиг.2 - вид А (фрагмент рабочего колеса).

Рабочее колесо содержит основной диск 1 с кольцевыми отбортовками 2, 3, образующими кольцевые углубления 4, 5, в которых размещены бандажные кольца 6, 7, лопатки 8 и покрывной диск 9 с кольцевыми отбортовками 10, 11, образующими кольцевые углубления 12, 13, в которых размещены бандажные кольца 14, 15.

В процессе работы центробежного компрессора при вращении рабочего колеса в каждой его части возникает распределенная по объему сила инерции, к тому же лопатки рабочего колеса, изгибаясь в сторону наименьшей жесткости, поворачивают покрывной диск на некоторый угол относительно основного диска в направлении вращения, в связи с чем возникают деформации полотен покрывного и основного дисков рабочего колеса в радиально-осевых направлениях, вызывающие внутренние статические и изгибные напряжения в материале элементов рабочего колеса, которые благодаря принятым техническим решениям передаются с элементов рабочего колеса на бандажные кольца, выполненные из композиционного материала, модуль упругости которого больше модуля упругости материала рабочего колеса, размещенные в кольцевых углублениях кольцевых отбортовок рабочего колеса, тем самым разгружая полотна основного и покрывного дисков рабочего колеса от внутренних статических и изгибных напряжений, позволяя при этом уменьшить толщину дисков рабочего колеса и соответственно массу всего колеса, что напрямую влияет на повышение прочности и надежности работы конструкции рабочего колеса.

Благодаря принятым решениям повышается эксплуатационная надежность рабочих колес и ресурс работы центробежного компрессора.

Похожие патенты RU2387883C1

название год авторы номер документа
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР 2010
  • Горожанцев Владимир Владимирович
  • Ризнык Роман Сергеевич
RU2426010C1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МАШИНЫ 2005
  • Горожанцев Владимир Владимирович
  • Ризнык Роман Сергеевич
  • Варин Валентин Васильевич
RU2305799C1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МАШИНЫ 2005
  • Горожанцев Владимир Владимирович
  • Ризнык Роман Сергеевич
RU2296245C1
Турбогенератор 2023
  • Вавилов Вячеслав Евгеньевич
  • Жеребцов Алексей Анатольевич
  • Михайлов Алексей Евгеньевич
  • Саяхов Ильдус Финатович
  • Гарипов Искандер Радикович
RU2821119C1
Рабочее колесо центробежного вентилятора 2020
  • Беляев Андрей Борисович
  • Беляев Борис Андреевич
  • Ахметшин Рустэм Ильясович
  • Исмагилов Флюр Рашитович
  • Вавилов Вячеслав Евгеньевич
RU2761710C1
Рабочее колесо осевой турбомашины 1990
  • Кукушкин Михаил Сергеевич
  • Кукушкин Михаил Михайлович
  • Чежегов Василий Энгельсович
SU1801173A3
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2015
  • Грибановский Владимир Александрович
RU2600213C1
Ступень центробежного компрессора 1989
  • Горобцов Анатолий Михайлович
SU1726849A1
Рабочее колесо центробежного компрессора из композиционного материала 2016
  • Грибановский Владимир Александрович
RU2651903C1
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР 2007
  • Горожанцев Владимир Владимирович
  • Ризнык Роман Сергеевич
RU2345252C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 387 883 C1

Реферат патента 2010 года РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Изобретение относится к области компрессорной техники. Рабочее колесо содержит лопатки 8 и основной и покрывной диски 1, 9. На наружных стенках дисков 1, 9 рабочего колеса выполнены равноудаленные от периферии рабочего колеса и друг от друга кольцевые отбортовки 2, 3 с образованием кольцевых углублений 4, 5, открытых в сторону периферии рабочего колеса. В углублениях 4, 5 размещены бандажные кольца 6, 7, изготовленные из композиционного материала, модуль упругости которого больше модуля упругости материала элементов колеса. В процессе работы компрессора при вращении колеса в каждой его части возникает распределенная по объему сила инерции, к тому же лопатки 8 колеса, изгибаясь в сторону наименьшей жесткости, поворачивают покрывной диск 9 на некоторый угол относительно основного диска 1 в направлении вращения. При этом возникают деформации полотен дисков 1, 9 в радиально-осевых направлениях, вызывающие внутренние статические и изгибные напряжения в материале элементов колеса. Они передаются с элементов колеса на бандажные кольца 6, 7, разгружая полотна дисков 1, 9 от внутренних статических и изгибных напряжений и позволяя при этом уменьшить толщину дисков 1, 9 и массу колеса. Изобретение направлено на повышение эксплуатационной надежности и ресурса работы центробежного компрессора. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 387 883 C1

Рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее лопатки, основной и покрывной диски, отличающееся тем, что на наружных стенках основного и покрывного дисков рабочего колеса выполнены, равноудаленные от периферии рабочего колеса и друг от друга, кольцевые отбортовки с образованием кольцевых углублений, открытых в сторону периферии рабочего колеса, в которых размещены бандажные кольца, изготовленные из композиционного материала, модуль упругости которого больше модуля упругости материала элементов рабочего колеса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2387883C1

РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МАШИНЫ 2005
  • Горожанцев Владимир Владимирович
  • Ризнык Роман Сергеевич
  • Варин Валентин Васильевич
RU2305799C1
БАРАБАН, ОБРАЗУЮЩИЙ, В ЧАСТНОСТИ, РОТОР ТУРБОМАШИНЫ, КОМПРЕССОР И ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, СОДЕРЖАЩИЕ ЭТОТ БАРАБАН 2003
  • Мон Клод Марсель
RU2314437C2
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ТУРБИНЫ 1986
  • Иванов Е.Н.
  • Захарченко Ф.П.
SU1408832A1
Рабочее колесо турбодетандера 1986
  • Гроссман Владимир Натанович
  • Дворкин Борис Михайлович
  • Бровко Виктор Дмитриевич
SU1368591A1
WO 2008000014 A2, 03.01.2008
US 7393182 B2, 01.07.2008.

RU 2 387 883 C1

Авторы

Горожанцев Владимир Владимирович

Ризных Роман Сергеевич

Даты

2010-04-27Публикация

2008-10-20Подача