Устройство отборов воздуха из осевого компрессора

 

Осевой компрессор содержит ротор с рабочими лопатками, в хвостовиках или в промежуточных вставках которых выполнены пазы, образующие щели для отбора воздуха с донных поверхностей межлопаточных каналов в сборные кольцевые камеры. Использование изобретения позволит повысить адиабатический КПД компрессора. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в газотурбинных установках (ГТУ), у которых для охлаждения деталей турбины и др. целей выполнены отборы воздуха из ступеней осевого компрессора.

Известны ГТУ, у которых для охлаждения турбины из осевого компрессора отбирается сжатый воздух (см. авторское свидетельство СССР 164742, Кл. 46 f, 4_o2 F 01 D 5/08, F 02 C 7/12 "Газовая турбина с охлаждаемым ротором" опубл. в БИ N 16 за 1964 г.).

Аналог содержит осевой компрессор со статором и ротором, в полость которого через радиальные отверстия отбирается охлаждающий воздух.

Известно устройство для вторичного отбора воздуха из осевого компрессора, снижающее потери давления отбираемого воздуха в тракте от места отбора до потребителя. (Патент Германии N 4326799, МПК: F 04 D 29/00, F 04 D 19/00, F 02 C 6/08, опубликовано в "Изобретениях стран мира", выпуск 067, N 9 за 1996 г.) Устройство для вторичного отбора воздуха, принятое за прототип, представляет из себя осевой компрессор с ротором и рабочими лопатками, статором и направляющими лопатками, при этом через статор осуществлен отбор воздуха в /спиральную/ кольцевую камеру с выводом последней в трубу (канал) отвода.

Существующие технические решения не компенсируют большие затраты мощности на сжатие отбираемого воздуха, доля которого в высокотемпературных ГТУ составляет более 10% общего расхода рабочего тела, что значительно снижает КПД установок (двигателей).

Целью изобретения является компенсация названных потерь путем применения устройства отбора, повышающего адиабатический КПД осевого компрессора.

Поставленная цель достигается тем, что у осевого компрессора, содержащего ротор с рабочими лопатками, статор с направляющими лопатками, сборные кольцевые камеры с отводящими каналами, хвостовики лопаток или промежуточные вставки между ними выполнены с пазами, образующими щели, соединяющие донные поверхности межлопаточных каналов с кольцевыми сборными камерами отборов воздуха.

Такое устройство позволяет использовать эффект отсоса пограничного слоя с донных поверхностей межлопаточных каналов при отборах воздуха из ступеней осевого компрессора для снижения вторичных потерь и повышения его КПД.

На фиг. 1 изображена ступень осевого компрессора; на фиг. 2 - устройство отбора воздуха, образованное хвостовиками лопаток и вставок; на фиг. 3 - конструкция вставки (или хвостовика) с пазом.

Устройство содержит ротор осевого компрессора 1 с рабочими лопатками 2, статор 3 с направляющими лопатками 4, сборные кольцевые камеры 5 с отводящими каналами 6, при этом хвостовики лопаток 7 или промежуточные вставки между ними 8 выполнены с пазами 9, образующими щели 10, соединяющие донные поверхности 11 межлопаточных каналов с кольцевыми сборными камерами 5 отборов воздуха.

В типовой ступени осевого компрессора под действием перепада давлений между вогнутой и выпуклой сторонами профилей лопаток в пограничном слое на донной поверхности 11 возникает вторичное течение. Достигнув выпуклой стороны лопатки, оно сворачивается в вихрь, преобразующий кинетическую энергию в тепло. Одновременно, перед следующим венцом у поверхностей ротора и статора деформируются поля скоростей, углов натекания и температур, как это показано на фиг. 4а и 4б. Вторичные течения снижают КПД рассматриваемой ступени и отрицательно сказываются на работе последующих.

При использовании предлагаемого устройства вторичное течение, не достигнув выпуклой стороны лопатки, стекает в щель 10, откуда через сборную кольцевую камеру 5 и отводящие каналы 6 направляется к местам потребления отбираемого воздуха. Профиль скоростей и температур за венцом ступени, оснащенной устройством, выравнивается, как показано на фиг. 5а - 5б. Повышается ее КПД и КПД следующих за нею ступеней компрессора.

Эффект от повышения КПД осевого компрессора может компенсировать до половины затрат на сжатие отбираемого воздуха.

Формула изобретения

Устройство отборов воздуха из ступеней осевого компрессора, содержащее ротор с рабочими лопатками, статор с направляющими лопатками, сборные кольцевые камеры с отводящими каналами, отличающееся тем, что хвостовики лопаток или промежуточные вставки между ними выполнены с пазами, образующими щели, соединяющие донные поверхности межлопаточных каналов с кольцевыми камерами отборов воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5