ТУРБОКОМПРЕССОР

ТУРБОКОМПРЕССОР


RU (11) 2293220 (13) C2

(51) МПК
F04D 27/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.05.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005113009/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.04.28 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.04.28 
(45) Опубликовано: 2007.02.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2162165 C1, 20.01.2001. SU 411232 A, 14.05.1974. RU 2034275 С1, 27.04.1995. US 4595340 А, 17.06.1986. GB 1522975 А, 31.08.1978. DE 2606891 A1, 23.09.1976. 
(72) Автор(ы): Кривоногов Альберт Рудольфович (RU); Кащеев Алексей Викторович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (RU) 
Адрес для переписки: 152903, Ярославская обл., г. Рыбинск, пр-кт Ленина, 163, ОАО "Научно-производственное объединение "Сатурн", ОРИС 

(54) ТУРБОКОМПРЕССОР

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к осевым, диагональным и осецентробежным компрессорам газотурбинных установок, и обеспечивает расширение диапазона газодинамической устойчивости компрессора и аэроупругой устойчивости его лопаток, повышение эффективности работы турбокомпрессора. Этот технический результат достигается тем, что в турбокомпрессоре, содержащем корпус с размещенным в нем рабочим колесом с лопатками и кольцевую полость, перекрывающую переднюю часть торцов лопаток ротора, причем в полости расположены ребра, между ребрами выполнены щели, сообщающие полость с проточной частью, а хорды ребер образуют с радиусом корпуса угол, величина которого изменяется по длине ребра, при этом на заднем торце ребер угол выполнен в направлении вращения ротора и лежит в интервале от 15° до 70°, согласно изобретению угол между хордой ребер и радиусом корпуса на переднем торце равен 0 или выполнен в направлении, противоположном вращению рабочего колеса, и лежит в интервале от 0 до 80°. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое изобретение относится к компрессоростроению, в частности к осевым, диагональным и осецентробежным компрессорам газотурбинных установок.

Известен турбокомпрессор, содержащий корпус с размещенными в нем рабочими лопатками и кольцевую полость, расположенную на участке, перекрывающем переднюю часть торцов рабочих лопаток и периферию проточной части перед ними, и сообщающуюся с проточной частью турбокомпрессора через щели между образующими решетку ребрами, расположенными под углом к радиусу корпуса (патент РФ №2034175, опубл. 30.04.1995 г.).

Недостаток известного турбокомпрессора состоит в том, что узкий диапазон геометрических характеристик кольцевой полости и ребер решетки не позволяет иметь их оптимальную геометрию с точки зрения эффективности работы турбокомпрессора, то есть недостаточно полно охватывает возможные диапазоны работы компрессоров.

Также известен турбокомпрессор, содержащий корпус с размещенными в нем рабочим колесом с лопатками, кольцевую полость, перекрывающую переднюю часть торцов лопаток рабочего колеса. В полости расположены криволинейные ребра, между которыми выполнены щели, сообщающие полость с проточной частью. Хорды ребер образуют с радиусом корпуса угол, величина которого изменяется по длине ребер, при этом на переднем и заднем торцах ребер угол выполнен в направлении вращения ротора и равен 15°...70° (патент РФ №2162165, опубл. 20.01.2001 г.).

Недостаток такого турбокомпрессора состоит в том, что при выполнении угла между хордой ребер на их переднем торце в направлении вращения ротора поток воздуха, выходя из щелей кольцевой полости, уменьшает окружную составляющую скорости, что приводит к увеличению углов атаки и, следовательно, снижает эффективность работы турбокомпрессора, а также сужает диапазон газодинамической устойчивости компрессора и аэроупругой устойчивости его лопаток.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона газодинамической устойчивости компрессора и аэроупругой устойчивости его лопаток, повышение эффективности работы турбокомпрессора.

Поставленная техническая задача решается тем, что турбокомпрессор содержит корпус с размещенным в нем рабочим колесом с лопатками и кольцевую полость, перекрывающую переднюю часть торцов лопаток ротора. В полости расположены ребра, между ребрами выполнены щели, сообщающие полость с проточной частью. Хорды ребер образуют с радиусом корпуса угол, величина которого изменяется по длине ребра, при этом на заднем торце ребер угол выполнен в направлении вращения ротора и лежит в интервале от 15° до 70°.

Новым в предлагаемом изобретении является то, что угол между хордой ребер и радиусом корпуса на переднем торце равен 0 или выполнен в направлении, противоположном вращению рабочего колеса, и лежит в интервале от 0 до 80°.

Для улучшения технологичности угол между хордой ребра и радиусом корпуса, по крайней мере, на части участка ребра от их переднего торца до входной кромки рабочих лопаток выполнен постоянным, и угол, по крайней мере, на части участка ребер от входной кромки рабочих лопаток до заднего торца ребра также выполнен постоянным.

На прилагаемых чертежах изображен предлагаемый турбокомпрессор, где

фиг.1 - разрез ступени турбокомпрессора;

фиг.2 и 3 - сечения по А-А и Б-Б фиг.1.

Турбокомпрессор содержит корпус 1 с размещенным в нем рабочим колесом с лопатками 2, кольцевую полость 3, перекрывающую передние торцы 4 лопаток 2 рабочего колеса. В полости 3 расположены криволинейные ребра 5. Между ребрами 5 выполнены щели 6, сообщающие полость 3 с проточной частью 7 рабочего колеса (фиг.1, 2). Хорды 8 ребер 5 образуют с радиусом 9 корпуса 1 угол 10, величина и направление которого плавно изменяются по длине ребра. Угол 10 на передних торцах 4 ребер 5 может быть равен 0 или может быть выполнен в направлении, противоположном вращению ротора, и лежать в интервале от 0° до 80°. На задних торцах 11 ребер 5 угол 10 выполнен в направлении вращения ротора и лежит в интервале от 15° до 70° (фиг.3).

Угол 10 между хордой 8 ребер 5 и радиусом 9 корпуса 1 на части участка ребер 5 или на всем участке от их передних торцов 4 до входных кромок 12 рабочих лопаток 2 может быть выполнен постоянным, и угол на части участка ребер 5 или на всем участке от входных кромок 12 рабочих лопаток 2 до задних торцов 11 ребер 5 также выполнен постоянным.

На оптимальных режимах работы в рабочем колесе давление в передней части межлопаточного канала не превышает давления периферии проточной части перед рабочим колесом и истечение воздуха из рабочего колеса в щели 6 кольцевой полости 3 не происходит. При расходе воздуха, превышающем оптимальный, может происходить подсасывание воздуха через щели 6 между ребрами 5 и кольцевую полость 3 в проточную часть 7 рабочего колеса. При уменьшении расхода воздуха через компрессор или при локальном уменьшении скорости на периферии перед рабочим колесом 2 происходит увеличение угла атаки на лопатках 2 и давления в передней части межлопаточного канала, давление становится выше давления на периферии проточной части компрессора перед колесом. Под действием перепада давлений происходит истечение воздуха через щели 6 над лопатками 2 рабочего колеса в кольцевую полость 3, а из нее в проточную часть 7 перед колесом. В результате формируется циркуляционное течение, интенсивность которого возрастает по мере увеличения противодавления за рабочим колесом, в результате чего углы атаки на периферии рабочего колеса мало меняются. Интенсификации циркуляционного течения способствует использование решетки с наклоном ребер 5 в поперечном сечении в направлении вращения над рабочим колесом и в направлении против вращения на периферии проточной части перед ним. При истечении воздуха из кольцевой полости 3 через щели 6, расположенные под углом 10 против вращения ротора, в проточную часть перед лопатками 2 рабочего колеса поток приобретает закрутку в направлении вращения колеса. Благодаря этому углы атаки на периферии уменьшаются более эффективно.

Такое выполнение ребер 5 позволяет в большей степени увеличить запасы газодинамической устойчивости турбокомпрессора, расширить диапазон аэроупругой устойчивости его лопаток, повысить эффективность работы турбокомпрессора.

Расчетно-экспериментальные исследования показали, что технический эффект достигается при углах между хордой ребер и радиусом корпуса на переднем торце, равных 0 или выполненных в направлении, противоположном вращению рабочего колеса, и лежащих в интервале от 0 до 80°.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Турбокомпрессор, содержащий корпус с размещенным в нем ротором с лопатками, кольцевую полость, перекрывающую переднюю часть торцов лопаток рабочего колеса, в полости расположены ребра, между ребрами выполнены щели, сообщающие полость с проточной частью, при этом хорды ребер образуют с радиусом корпуса угол, величина которого плавно изменяется по длине ребра, при этом на заднем торце ребер угол выполнен в направлении вращения ротора и лежит в диапазоне от 15 до 70°, отличающийся тем, что угол между хордой ребер и радиусом корпуса на переднем торце равен 0 или выполнен в направлении, противоположном вращению ротора, и лежит в интервале от 0 до 80°.

2. Турбокомпрессор по п.1, отличающийся тем, что угол между хордой ребра и радиусом корпуса, по крайней мере, на части участка ребра от его переднего торца до входной кромки рабочих лопаток выполнен постоянным и угол, по крайней мере, на части участка ребра от входной кромки рабочих лопаток до заднего торца ребра также выполнен постоянным.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru