Рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины

Изобретение относится к конструктивным элементам роторов осевых компрессоров, обеспечивающих уменьшение перетекания и завихрений, возникающих в проточной части рабочего колеса турбины. Рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины содержит рабочие лопатки 1, диск 3 рабочего колеса, корпус 4 и внешнее опорное силовое кольцо 5 и дополнительно имеет профилированные вставки 2, представляющие собой лопатки малого удлинения, установленные на внешнем опорном силовом кольце 5 и диске между рабочими лопатками 1. Технический результат изобретения - уменьшение сопротивления основному потоку и увеличение степени повышения давления (πк) и КПД осевого компрессора. 3 ил.

 

Изобретение относится к конструктивным элементам роторов осевых компрессоров, а именно предотвращение перетекания и образования парного вихря.

Известно, что недостатком современных лопаточных машин, например осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД), является появление вихревого течения воздуха на концах рабочих лопаток из-за перетекания воздуха через их концевые сечения из-за наличия зазора δ (фиг.2) и вблизи торцевых стенок, вызванного наличием разности давлений на выпуклых и вогнутых поверхностях лопаток. Разность этих давлений, воздействуя на поток у торцевых стенок канала, вызывает его перетекание от вогнутой поверхности к выпуклой. Это течение, взаимодействуя с основным потоком, образует в каждом канале, в местах сопряжения спинок лопаток с полками, два вихревых шнура, получивших название парного вихря.

Известно конструктивное решение ступени осевого компрессора ГТД (патент № RU 221138, кл. F04D 29/34, опубл. 19.11.2004 г.), имеющего лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж, выполненный в виде внешнего опорного силового кольца, наружная часть которого изготовлена из композиционного материала, а внутренняя - из металла, причем внутреннее силовое кольцо имеет пазы для крепления в них хвостовиков концевой части лопаток. Наряду с решением поставленной задачи, это изобретение позволило избежать потерь, возникающих из-за перетекания воздуха через концевые сечения рабочих лопаток, которые, в свою очередь, складывались из потерь на трение о торцевые стенки (полки) и вихревых потерь, связанных с перетеканием воздуха у радиальных границ канала, т.е. в местах сопряжения лопаток с торцевыми стенками, фиг.2 вид А.

Газодинамические расчеты прототипа (рабочего колеса осевого компрессора с внешним опорным силовым кольцом) показали, что отсутствие торцевого перетекания увеличивает степень повышения давления (πк) и КПД, однако не позволяет устранить образование парных вихрей, загромождающих проточную часть, что является недостатком как существующих, так и предложенной конструкции прототипа и сказывается на степень повышения давления (πк) и КПД ступени компрессора ГТД.

Технической задачей изобретения является уменьшение влияния парных вихрей.

Решение такой задачи позволит устранить загромождение проточной части парными вихрями, увеличить степень повышения давления (πк) и КПД рабочего колеса ступени лопаточной машины.

Решение технической задачи изобретения заключается в том, что в рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, имеющее лопаточные венцы и кольцевой бандаж, выполненный в виде внешнего опорного силового кольца, наружная часть которого изготовлена из композиционного материала, а внутренняя - из металла, причем внутреннее силовое кольцо имеет пазы для крепления в них хвостовиков концевой части лопатки, дополнительно установлены профилированные вставки в виде лопаток малого удлинения на внутренней поверхности внешнего опорного силового кольца и диске между лопатками.

Такое усовершенствование прототипа создает сопротивление для поперечного течения парных вихрей и направляет их по потоку.

На фиг.1 показано рабочее колесо ступени осевого компрессора с внешним опорным силовым кольцом; на фиг.2 - существующее рабочее колесо и схема образования парных вихрей в проточной части рабочего колеса и перетекание воздуха через концевые сечения лопаток из-за наличия зазора δ; на фиг.3 - а) схема образования парных вихрей у концевых сечений лопаток; б) схема направления парных вихрей в поток в предлагаемой конструкции.

Описание устройства и его работы.

Рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины (фиг.1, 2) состоит из рабочих лопаток 1, профилированных вставок 2, диска рабочего колеса 3, корпуса 4 и внешнего опорного силового кольца 5. Профилированные вставки 2 представляют собой лопатки малого удлинения, размер и положение их между рабочими лопатками 1 определяются экспериментальным путем.

При возникновении парного вихря, показанного на фиг.3, его течение по торцевым поверхностям встречается с препятствием в виде профилированных вставок 2 и направляется по потоку, что уменьшает сопротивление основному потоку и позволяет повысить степень сжатия πк и КПД осевого компрессора.

Рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, имеющее лопаточные венцы и кольцевой бандаж, выполненный в виде внешнего опорного силового кольца, наружная часть которого изготовлена из композиционного материала, а внутренняя - из металла, причем внутреннее силовое кольцо имеет пазы для крепления в них хвостовиков концевой части лопатки, отличающееся тем, что в нем на внутренней поверхности внешнего опорного силового кольца и на диске между лопатками дополнительно установлены профилированные вставки в виде лопаток малого удлинения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к спрямляющему лопаточному аппарату компрессора авиационного двигателя и обеспечивает надежное скрепление лопаток в корусе внутренней обечайки при помощи адгезивного материала, изготовленного на основе полиимида.

Изобретение относится к ротору вентилятора, содержащему диск (2), обод которого содержит множество, по существу, осевых пазов (5), разнесенных с равномерным угловым шагом, множество сменных лопаток (3), которые проходят радиально наружу от периферии указанного диска (2), причем каждая лопатка содержит размещенный в пазу (5) хвостовик (4), задний фланец, который жестко соединен с указанным диском (2) и в который упираются задние стороны хвостовиков лопаток, и съемную переднюю накладку (12), которая жестко соединена с указанным диском (2) и предназначена для удержания хвостовиков (4) лопаток в пазах (5).

Изобретение относится к конструктивным элементам роторов осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД) для газов, а именно к креплению лопаток. .

Изобретение относится к устройству для установки и запирания лопаток ротора осевого компрессора. .

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и направлено на повышение надежности осевых вентиляторов с поворотными на ходу лопатками рабочего колеса.

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано в элементах конструкции роторов компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД), а именно в узлах крепления лопаток, и повышает надежность конструкции замка.

Изобретение относится к машиностроению, а именно турбомашинам, и может быть использовано в конструктивных элементах роторов компрессоров ГТД, а именно: в устройствах крепления лопаток, и повышает надежность, вибро- и ударную прочность рабочего колеса осевого компрессора.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструктивных элементах роторов компрессоров газотурбинных двигателей для газов, а именно в креплении лопастей.

Изобретение относится к области турбореактивных двигателей и, в частности, к междулопаточным площадкам для опорных дисков лопаток вентиляторов турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей

Изобретение относится к области установки лопаток вентилятора на вращающемся диске турбомашины, в частности к устройству для демпфирования вибраций осевого стопорного кольца для фиксации лопаток (16) вентилятора турбомашины, при этом лопатки выполнены с возможностью их установки хвостовиками (14) на вращающемся диске (10), имеющем кольцевой фланец (18), проходящий по оси и имеющий множество радиальных выступов (20) для взаимодействия со множеством сопряженных радиальных выступов (32) стопорного кольца (30), устанавливаемого вокруг фланца диска, причем устройство состоит из опорного элемента (38) из эластомерного материала, размещаемого по оси между двумя соседними выступами (20) фланца и двумя соседними сопряженными выступами (32) стопорного кольца и по радиусу между фланцем (18) вращающегося диска и стопорным кольцом (30), при этом опорный элемент имеет поверхности контакта для взаимодействия с соседними выступами, со стопорным кольцом и с фланцем вращающегося диска

Изобретение относится к вентиляционному оборудованию, может быть использовано в производстве осевых вентиляторов, применяемых для проветривания в горнодобывающей промышленности, метрополитенах, тоннелях, металлургической, энергетической, химической и других отраслях промышленности, и направлено на повышение надежности работы вентилятора путем надежного крепления лопатки и фиксации углов ее установки

Изобретение относится к области крепления лопаток ротора компрессора турбореактивного двигателя и обеспечивает уменьшение массы ротора, в частности передней системы стопорения

Изобретение относится к устройству для осевой фиксации рабочих лопаток в роторе, содержащему буртик вала с выполненными на наружной периферии буртика вала удерживающими пазами, проходящими в осевом направлении ротора, в каждом из которых своим соответствующим удерживающему пазу хвостовиком расположена рабочая лопатка, расположенный на торцевой боковой поверхности буртика вала в зоне удерживающих пазов выступ, в котором выполнен открытый радиально наружу огибающий паз, и выполненные в каждой рабочей лопатке открытые радиально внутрь предохранительные пазы, каждый из которых расположен радиально напротив огибающего паза, причем для осевой фиксации рабочих лопаток в огибающие и предохранительные пазы вставлены листовые уплотнительные элементы, образующие в окружном направлении торцевое уплотнительное кольцо, причем для фиксации уплотнительных элементов от смещения в окружном направлении, по меньшей мере, один из них имеет средство
Наверх