Рабочее колесо центробежной турбомашины Советский патент 1992 года по МПК F01D5/04 F04D29/28 

А-Л Мосштобг:1

-W Направление Вращения

СЛ

С

Изобретение относится к компрессоро- строению. Изобретение позволяет повысить КПД за счет вдува газа в поток, обтекающий заднюю поверхность лопаток 3 через отверстия 4. выполненные в средней части каждой лопатки 3. Отверстия 4 вблизи несущего диска 1 наклонены к несущему диску 1, а отверстия 4 вблизи покрывного диска 2 наклонены к покрывному диску 2. 3 ил.

Фиг.З

vi

О OJ 00

со

о

Изобретение относится к области комп- рессоростроения, а именно к рабочим колесам центробежных компрессоров.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий и покрывной диски и расположенные между ними лопатки, образующие межлопаточные каналы.

Недостатком известного рабочего колеса является низкий КПД, обусловленный гидравлическими потерями при отрыве потока на задней поверхности лопаток при неблагоприятном распределении скоростей потока по длине межлопаточных каналов и гидравлическими потерями в выходной части рабочего колеса и на входе в лопаточный диффузор, обусловленными влиянием низкоэнергетического следа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рабочее колесо, во входной части которого в лопатках выполнены сквозные отверстия для вдува газа в поток, обтекающий заднюю поверхность лопаток.

Недостатком известного рабочего колеса является низкий КПД, обусловленный гидравлическими потерями в низкоэнергетическом следе на задней поверхности лопаток в выходной части рабочего колеса.

Целью изобретения является повышение КПД.

Поставленная цель достигается тем. что в средней части лопаток рабочего колеса выполнены отверстия, соединяющие смежные межлопаточные каналы, причем вблизи несущего диска оси отверстий имеют наклон в сторону несущего диска, а вблизи покрывного диска - наклон в сторону покрывного диска.

Известно, что при неблагоприятном распределении скоростей потока по длине межлопаточных каналов на задней поверхности лопаток происходит срыв потока. Кроме того, под действием разности давлений газа на передней и задней поверхностях лопаток возникают вторичные течения в направлении от задней поверхности лопаток к передней поверхности следующей лопатки, а от передней поверхности лопаток по поверхностям несущего и покрывного дисков к задней поверхности лопатки. В результате вторичных течений уменьшается напор в рабочем колесе, а на задней поверхности лопаток в выходной части межлопаточных каналов образуется область низкознерге- тического следа. След распространяется за пределы рабочего колеса и достигает лопаток диффузора, что сопровождается гидравлическими потерями на выходе из

рабочего колеса и на входе в лопаточный диффузор. Выполнение отверстий во входной части рабочего колеса не обеспечивает предотвращение образования области низкоэнергетического следа, в виду того, что оси отверстий в лопатках рабочего колеса выполнены без наклона и вторичные течения в межлопаточных каналах не подавляются. Кроме того, разность давлений газа на

передней и задней поверхностях лопаток во входной части межлопаточных каналов незначительна, в связи с чем воздействие струй вдуваемого газа на поток, обтекающий заднюю поверхность лопаток рабочего колеса малоэффективно. В предлагаемом техническом решении под действием разности давлений газа на передней и задней поверхностях лопаток при помощи отверстий, выполненных в средней части лопаток, осуществляется вдув газа в поток, обтекающий заднюю поверхность лопаток, причем вблизи покрывного диска струи газа направлены в сторону покрывного диска, а

вблизи несущего диска - в сторону несущего диска. Под действием струй вдуваемого газа образуется парный вихрь в направлении от задней поверхности лопаток по поверхностям несущего и покрывного дисков

к передней поверхности следующей лопатки, т.е. в направлении, противоположном направлению вторичного течения.Вторичное течение в средней по высоте части межлопаточных каналов, направленное от задней поверхности лопаток к передней поверхности следующей лопатки, подавляется, в результате чего предотвращается уменьшение напора в рабочем колесе, а

кроме того, основной поток прилегает к задней поверхности лопаток, благодаря сему предотвращается отрыв потока, образование области низкоэнергетического следа, уменьшаются гидравлические потери на выходе из рабочего колеса и на входе в лопаточный диффузор и достигается повышение КПД.

На фиг. 1 изображено рабочее колесо со стороны всасывания; на фиг, 2 - рабочее

колесо, меридиональное сечение: на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2,

Рабочее колесо содержит несущий 1 и покрывной 2 диски и лопатки 3. В средней части лопаток 3 выполнены отверстия 4, оси

которых вблизи несущего диска имеют наклон в сторону несущего диска, а вблизи покрывного диска имеют наклон в сторону покрывного диска.

Рабочее колесо центробежной турбома- шины работает следующим образом.

Поток газа поступает в межлопаточные каналы, образуемые дисками 1 и 2 и лопатками 3. где происходит процесс сжатия. Под действием разности давлений газа на передней и задней поверхностях лопаток 3 производится вдув газа в поток, обтекающий заднюю поверхность лопаток 3 при помощи отверстий 4. В результате достигается уменьшение гидравлических потерь в рабочем колесе благодаря предотвращению отрыва потока на задней поверхности лопаток 3. а кроме того, образуется парный вихрь в направлении, противоположном направлению вторичного течения. При этом предотвращается образование области низкоэнергетического следа, а также интенсифицируется процесс энергообмена частиц потоков, стекающих с передней и задней поверхностей лопаток 3. Благодаря

0

5

0

этому распространение следа локализуется на меньшем диаметре, уменьшаются гидравлические потери на входе в лопаточный диффузор и достигается повышение КПД центробежного компрессора.

Формула изобретения

Рабочее колесо центробежной турбома- шины, преимущественно компрессора, содержащее несущий и покрывной диски и расположенные между ними лопатки с отверстиями, сообщающими соседние межлопаточные каналы, отличающееся тем. что, с целью повышения КПД, отверстия выполнены в средней части каждой лопатки и расположены наклонно, причем отверстия вблизи несущего диска наклонены к несущему диску, в отверстия вблизи покрывного диска наклонены к покрывному диску.

Фи. 2