Рабочее колесо центробежного компрессора Советский патент 1992 года по МПК F04D29/28 

Изобретение относится к компрессоро- строению, а именно к рабочим колесам центробежных компрессоров.

Известно рабочее колесо, в лопат ках которого выполнены сквозные щели дл экти- визации низкоэнергетического следа на задней поверхности лопаток в выходной части рабочего колеса.

Недостатком известного рабочего колеса является узкий диапазон устойчивой ра- боты, обусловленной гидравлическими потерями при отрыве потока на рабочей поверхности лопаток во входной части рабочего колеса при увеличении объемного расхода через рабочее колесо.

Наиболее близким к предлагаемому является рабочее колесо, на покрывном диске которого установлены воздухозаборники для направления воздуха в межлопаточные каналы.-

I достатки известного рабочего колеса - низкий КПД при увеличении объемного расхода и узкий диапазон устойчивой работы.

Целью изобретения является повыше- ние КПД и расширение диапазона устойчивой работы компрессора.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом техническом решении во входной части каждой лопатки на рабочей поверхности iA в выходной части каждой лопатки на тыльной поверхности выполнены профилированные канавки, в покрывном диске в выходной части рабочего колеса перед рабочей поверхностью лопаток выпоя- йены отверстия, покрывной диск снабжен воздуховодами, сообщающими между собой воздухозаборники, канавки на рабочих и тыльных поверхностях лопаток и отверстия в покрывном диске.

Наибольшая разность давлений воздуха на рабочей и тыльной поверхности лопаток и наибольшая область низкоэнергетического следа имеют место при расчетном значении объемного расхода через рабочее колесо. При этом струя воздуха из воздухозаборников под действием большой разности давлений в отверстиях в покрывном диске перед рабочей поверхностью лопаток и канавках на тыльной повер- хности лопаток отклоняется в воздуховоды для вдува воздуха через канавки на тыльной поверхности лопаток, благодаря чему уменьшаются гидравлические потери в низкоэнергетическом следе. При увеличении объемного расхода воздуха через рабочее колесо разность давлений на рабочей и тыльной поверхности лопаток уменьшается, область низкоэнергетического следа уменьшается, а на рабочей поверхности лопаток образуется отрыв потока. В виду того, что разность давлений воздуха в отверстиях Р покрывном диске перед рабочей поверхностью лопаток и в канавках на тыльной поверхности лопаток уменьшается, открывается доступ струи воздуха из воздухозаборников в воздуховоды для вдува через профилированные канавки на рабочей поверхности лопаток во входной части рабочего колеса, благодаря чему отрыв потока предотвращается. Таким образом, в предлагаемом техническом решении при расчетном объемном расходе уменьшаются гидравлические потери в низкоэнергетическом следе на тыльной поверхности лопаток в выходной части рабочего колеса, а при увеличении объемного расхода предотвращается отрыв потока на рабочей поверхности лопаток, благодаря чему достигается повышение КПД и расширение диапазона устойчивой работы.

В предлагаемом устройстве во входной части каждой лопатки на рабочей поверхности и в выходной части каждой лопатки на тыльной поверхности выполнены профилированные канавки, в покрывном диске в выходной части рабочего колеса перед рабочей поверхностью лопаток выполнены отверстия, покрывной диск снабжен воздуховодами, сообщающими между собой воздухозаборники, канавки на рабочих и тыльных поверхностях лопаток и отверстия в покрывном диске.

На фиг.1 показано рабочее колесо со стороны всасывания; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг,4 - сечение В-В на фиг.1.

Рабочее колесо содержит несущий диск 1, покрывной диск 2 и расположенные между ними лопатки 3. На покрывном диске 2 установлены воздухозаборники 4. Во входной части лопаток 3 на рабочей поверхности 5 и в выходной части на тыльной поверхности 6 выполнены профилированные канавки 7 и 8 соответственно. В покрывном диске 2 в выходной чаети рабочего колеса перед рабочей поверхностью 5 лопаток 3 выполнены отверстия 9. Покрывной диск 2 снабжен размещенными на нем пересекающимися воздуховодами 10 и 11. Через воздуховоды 10 профилированные канавки 7 на рабочей поверхности 5 лопаток 3 сообщены с воздухозаборниками 4, а через воздуховоды 11 профилированные канавки 8 на тыльной поверхности 6 лопаток 3 сообщены с отверстиями 9 в покрывном диске 2.

Рабочее колесо работает следующим образом.

Поток воздуха поступает в межлопаточные каналы, где происходит процесс ежатия. При расчетном значении обьемного расхода через рабочее колесо разность давлений воздуха в отверстиях 9 и канавках 8 максимальна, а на тыльной поверхности б лопаток 3 в выходной части рабочего колеса образуется область низкоэнергетического следа. Скоростной напор воздуха между покрывным диском 2 и корпусом компрессора преобразуется в полное давление воздухозаборниками 4. Струя воздуха из воздухоза- борников 4 поступает в воздуховоды 10. Струя воздуха из отверстий 9 поступает в воздуховоды 11, отклоняет струю воздуха в воздуховодзх 10 и направляет ее в профилированные канавки 8, в результате чего происходит вдув воздуха в поток на тыльной поверхности 6 лопаток 3, благодаря чему происходит активизация низкоэнергетического следа и уменьшение гидравлических потерь. При увеличении объемного расхода через рабочее колесо разность давлений на рабочей 5 и тыльной б поверхностях лопаток 3 уменьшается, область низкоэнергетического следа уменьшается, а давление в воздухозаборниках 4 при неизменной ско- рости вращения рабочего колеса и соответствующем уплотнении остается практически постоянным При этом отклоняющая способность струи воздуха в воздуховодах 11 уменьшается и обеспечивается доступ струи воздуха из воздухозаборников 4 через воздуховоды 10 в профилированные

канавки 7. Благодаря вдуву воздуха через профилированные канавки 7 предотвращается отрыв потока на рабочей поверхности 5 лопаток 3, уменьшаются гидравлические потери и повышается КПД.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении достигается повышение КПД рабочих колес центробежных компрессоров при увеличении обьемного расхода и обеспечивается расширение диапазона устойчивой работы.

Формула изобретения Рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий и покрывной диски с расположенными между ними лопатками и установленный на покрывном диске заборник воздуха для подачи его в межлопаточные каналы, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и расширения диапазона устойчивой работы компрессора, во входной части каждой лопатки на рабочей поверхности и в выходной части на тыльной поверхности каждой лопатки выполнены профилированные канавки, а в покрывном диске в выходной части покрывного диска перед рабочей поверхностью каждой лопатки выполнены отверстия, колесо снабжено воздуховодами, сообщающими между собой зэборник воздуха, канавки на рабочих и тыльных поверхностях лопаток и отверстия в покрывном диске.

Изобретение позволяет повысить КПД и расширить диапазон устойчивой работы компрессора. Рабочее колесо содержит несущий диск 1, покрывной диск 2 и расположенные между ними лопатки 3. На покрывном диске 2 установлены воздухозаборники 4. Во входной части лопаток 3 на рабочей поверхности 5 и 6 и в выходной части на тыльной поверхности 6 выполнены профилированные канавки 7 и 8 соответственно. В покрывном диске 2 в выходной части рабочего колеса перед рабочей поверхностью 5 лопаток 3 выполнены отверстия 9. Покрывной диск 2 снабжен размещенными на нем пересекающимися воздуховодами 10 и 11. Через воздуховоды 10 профилированные канавки 7 на рабочей поверхности 5 лопаток 3 сообщены с воздухозаборниками 4. Подача воздуха через воздухозаборник 4. воздуховоды 10 и канавки 7 в межлопаточные каналы предотвращает отрыв пограничного слоя с рабочей поверхности 5 лопаток 3. А воздух, поступая из межлопаточных каналов в отверстия 9 на покрывном диске 2, через воздуховоды 11 подается в канавки 8 на тыльной поверхности 6 лопаток 3, что приводит к активизации низкоэнергетического следа за лопатками 3 и к уменьшению гидравлических потерь. 4 ил. 6 w fe VI О со со о CJ

Фиг 2

Редактор А.Мотыль

Техред М.Моргентал

Заказ 49Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фм4

Корректор В.Гирняк