РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА Российский патент 2014 года по МПК F04D29/26 

Описание патента на изобретение RU2518916C1

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным компрессорам.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки (см. Теория и расчет турбокомпрессоров: Учебное пособие для студентов вузов машиностроительных специальностей / К.П. Селезнев, Ю.Б. Галеркин, С.А. Анисимов и др.; под общ. ред. К.П. Селезнева, - 2 изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. - 392 с., ил. с.287). Поток сжимаемой среды всасывается в рабочее колесо, где происходит повышение скорости движения и давления сжимаемой среды, затем поток сжимаемой среды выходит из рабочего колеса и направляется в безлопаточный, а затем в лопаточный диффузор, где происходит преобразование скорости движения сжимаемой среды в давление. Однако эффективное преобразование скорости движения сжимаемой среды в давление возможно лишь при условии взаимодействия лопаток лопаточного диффузора и потока сжимаемой среды при оптимальном режиме. В действительности из-за разности давлений сжимаемой среды на передней и задней поверхности лопаток на выходе из рабочего колеса за выходными кромками лопаток образуется вихревой след, распространяющийся вниз по потоку до лопаточного диффузора и нарушающий оптимальный режим обтекания лопаток диффузора потоком сжимаемой среды (см., например, Серезнев К.П., Галеркин Ю.Б. Центробежные компрессоры. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982, с.124-125). Это приводит к снижению КПД центробежного компрессора.

Техническим результатом изобретения является усиление перемешивания потоков, стекающих с передней и задней поверхности лопаток рабочего колеса, локализация вихревого следа на меньшем диаметре и предотвращение гидравлических потерь в лопаточном диффузоре, связанных с неоптимальным обтеканием лопаток диффузора потоком сжимаемой среды, включающим в себя вихревой след, повышение КПД центробежного компрессора.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что рабочее колесо центробежного компрессора содержит несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки, при этом лопатки, расположенные с одной стороны несущего диска, смещены по окружности относительно лопаток, расположенных с другой стороны несущего диска, на расстояние, не превышающее высоты лопаток на выходе из рабочего колеса.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез центробежного компрессора; на фиг.2 показано рабочее колесо центробежного компрессора, вид А на фиг.1; на фиг.3 показана проекция выходной области рабочего колеса на плоскость, Б-Б на фиг.2.

Рабочее колесо 1 центробежного компрессора 2 содержит несущий диск 3, имеющий поверхности 4, 5 обтекаемой формы, на которых расположены лопатки 6, 7 соответственно. Каждая лопатка 6 имеет переднюю поверхность 8 (по направлению вращения рабочего колеса 1), заднюю поверхность 9 и выходную кромку 10. Каждая лопатка 7 также имеет переднюю поверхность 11, заднюю поверхность 12 и выходную кромку 13. Лопатки 6, расположенные на поверхности 4 диска 3, смещены по окружности на определенный угол относительно лопаток 7, расположенных на поверхности 5 диска 3, на расстояние, определяемое по окружности наружного диаметра рабочего колеса 1, не превышающее высоту лопаток 6, 7 на выходе из рабочего колеса 1 (т.е. длину кромки 10, 13).

В месте установки рабочего колеса 1 центробежный компрессор 2 включает безлопаточный диффузор 14 и лопаточный диффузор 15.

Работает центробежный компрессор 2 с предлагаемым рабочим колесом 1 следующим образом.

Поток сжимаемой среды всасывается в рабочее колесо 1, где происходит повышение давления и скорости потока среды. Далее на выходе из рабочего колеса 1 поток среды, обтекающий переднюю поверхность 8 лопаток 6, расположенных на поверхности 4 несущего диска 3, частично перетекает в область потока, обтекающего заднюю поверхность 12 лопаток 7, расположенных на поверхности 5 диска 3. Благодаря этому происходит интенсивное перемешивание потока, стекающего с поверхности 4 диска 3 и поверхности 8 лопаток 6, с потоком, стекающим с поверхности 12 лопаток 7 и поверхности 5 диска 3. В результате уменьшается разность давлений потоков, стекающих с поверхности 8 и 9 лопаток 6 и потоков, стекающих с поверхности 11 и 12 лопаток 7. Предотвращается распространение вихревого следа за выходными кромками 10 и 13 в область лопаточного диффузора 15.

Обтекаемые поверхности несущего диска 3, корпуса, задняя поверхность лопатки и передняя поверхность следующей лопатки образуют межлопаточный канал. По мере перемещения по окружности наружного диаметра рабочего колеса по шагу лопаток, т.е. в направлении от задней поверхности лопатки к передней поверхности следующей лопатки, давление сжимаемой среды увеличивается, соответственно уменьшается разность давлений потока, которую можно использовать для усиления перемешивания. Наибольшая разность давлений потоков, обтекающих переднюю и заднюю поверхность лопаток, которая может быть использована для усиления перемешивания и локализации вихревого следа, имеет место на выходной кромке лопаток, длина которой определяется высотой лопаток на выходе из рабочего колеса. Таким образом, смещение лопаток рабочего колеса, расположенных на одной поверхности несущего диска 3, относительно лопаток, расположенных на другой поверхности несущего диска 3, на расстояние, определяемое по окружности наружного диаметра рабочего колеса, превышающее высоту лопаток на выходе из рабочего колеса, приводит к уменьшению разности давлений потоков, которую можно использовать для усиления перемешивания, и поэтому неэффективно.

Таким образом, предложенное рабочее колесо обеспечивает оптимальный режим работы лопаточного диффузора 15 и повышение КПД центробежного компрессора.

Похожие патенты RU2518916C1

название год авторы номер документа
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА 2010
  • Коханов Семён Григорьевич
  • Русланов Сергей Львович
  • Сарманаев Фарид Камильевич
  • Шнепп Сергей Владимирович
RU2449179C1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА 2010
  • Шнепп Сергей Владимирович
  • Коханов Семен Григорьевич
RU2450165C1
Рабочее колесо центробежной турбомашины 1990
  • Лукашин Сергей Владимирович
  • Шнепп Сергей Владимирович
SU1703830A1
ЛОПАТОЧНЫЙ ДИФФУЗОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА 2001
  • Коханов С.Г.
  • Муртазин Р.Ф.
  • Русланов С.Л.
  • Сагитов Р.А.
  • Сафиуллин А.Г.
RU2194195C1
Рабочее колесо центробежного компрессора 1990
  • Дрибинский Давид Ефимович
  • Никифоров Евгений Анатольевич
  • Шнепп Сергей Владимирович
SU1772428A1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА 2012
  • Муртазин Рафаэль Файзиевич
  • Футин Виктор Александрович
RU2503854C1
РАДИАЛЬНАЯ ДИФФУЗОРНАЯ ЛОПАТКА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ 2010
  • Радхакришнан Сен
  • Тапинасси Либеро
  • Свенсдоттер Клари Сусанне Ингеборг
RU2581686C2
ЛОПАТОЧНЫЙ ДИФФУЗОР ЦЕНТРОБЕЖНОЙ МАШИНЫ 2009
  • Чернявский Лев Константинович
RU2406880C2
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА 2000
  • Битюцкий А.Я.
RU2187714C2
РАДИАЛЬНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО И ВЕНТИЛЯТОРНЫЙ БЛОК С НИМ 2013
  • Караджи Сергей Вячеславович
RU2582719C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 518 916 C1

Реферат патента 2014 года РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным компрессорам. Рабочее колесо центробежного компрессора содержит несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки, при этом лопатки, расположенные с одной стороны несущего диска, смещены по окружности относительно лопаток, расположенных с другой стороны несущего диска, на расстояние, не превышающее высоты лопаток на выходе из рабочего колеса. Техническим результатом изобретения является усиление перемешивания потоков, стекающих с передней и задней поверхности лопаток рабочего колеса, локализация вихревого следа на меньшем диаметре и предотвращение гидравлических потерь в лопаточном диффузоре, связанных с неоптимальным обтеканием лопаток диффузора потоком сжимаемой среды, включающим в себя вихревой след, повышение КПД центробежного компрессора. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 518 916 C1

Рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий диск и расположенные с обеих его сторон лопатки, отличающееся тем, что лопатки, расположенные с одной стороны несущего диска, смещены по окружности относительно лопаток, расположенных с другой стороны несущего диска, на расстояние, не превышающее высоты лопаток на выходе из рабочего колеса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2518916C1

Двустороннее центробежное колесо 1985
  • Катышева Ирина Васильевна
  • Гершман Надежда Менделеевна
  • Гуммель Александр Борисович
SU1281756A1
Рабочее колесо центробежного компрессора 1990
  • Можайский Михаил Андреевич
SU1719724A1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ВЕНТИЛЯТОРА 2000
  • Куракса О.А.
  • Наумов М.Л.
  • Вавилонский Э.Б.
  • Тютюгин Г.Ф.
  • Малых Н.А.
  • Андронов В.А.
  • Белов Н.А.
  • Григурко В.В.
RU2184877C2
Рабочее колесо двухпоточной радиально-осевой турбомашины 1980
  • Кириллов Иван Иванович
  • Биржаков Михаил Борисович
  • Берман Бронислав Исаакович
SU889869A1
US 20040005220 A1, 08.01.2004
JP 2009156122 A, 16.07.2009.

RU 2 518 916 C1

Авторы

Сафиуллин Анас Гадулович

Харитонов Александр Петрович

Шнепп Сергей Владимирович

Даты

2014-06-10Публикация

2012-12-07Подача