Осевой компрессор

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в осевых компрессорах. Предлагаемое изобретение от известных отличается тем, что в корпусе втулки на М-й ступени, где M<N, N - количество ступеней осевого компрессора, выполнена кольцевая полость и каналы отвода рабочего тела из нее к спинкам лопаток, а внутри каждой лопатки выполнен канал подвода рабочего тела в кольцевую полость, соединенный с проточной частью последней ступени. Применение предлагаемого изобретения позволит повысить коэффициент полезного действия, степень повышения давления, запас устойчивости компрессора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в осевых компрессорах для совершенствования их аэродинамики за счет управления течением у втулок направляющего аппарата ступени осевого компрессора.

Наиболее близким по технической сущности заявленному изобретению, является направляющий аппарат ступени осевого компрессора состоящий из внешнего корпуса, лопатки корпуса втулки.

Недостатком известной конструкции является наличие пограничных слоев у втулки и на периферии каждого лопаточного венца, приводящих к образованию в их межлопаточных каналах вторичных течений. Появление этих течений связано с возникновением (при обтекании лопаток) повышенного давления на вогнутой стороне профиля лопатки по сравнению с давлением на ее спинке. Разность этих давлений воздействует на пограничные слои у втулки и периферии канала и заставляет находящийся в них воздух течь от вогнутой поверхности лопатки к спинке лопатки. Это течение, взаимодействуя с основным потоком, приводит к возникновению во всем межлопаточном канале течения сложной формы. При этом могут возникать дополнительно отрывы потока в местах сопряжении поверхностей лопаток с поверхностями втулки и корпуса, (см. Федоров P.M. Характеристики осевых компрессоров: монография / Р. М. Федоров. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр «Научная Книга», 2015. - 220 с.С.37). Отмеченные явления приводят к уменьшению коэффициента полезного действия, степени повышения давления и запаса устойчивости ступени осевого компрессора.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента полезного действия, степени повышения давления и запаса устойчивости осевого компрессора, за счет предотвращения отрыва потока и вихреобразования в области сопряжения втулки и спинки лопатки направляющего аппарата, выравнивания направления и обеспечения равномерного поля скоростей потока на выходе из направляющего аппарата путем активного управления течением у втулки направляющего аппарата.

Указанный технический результат достигается тем, что осевой компрессор, состоящий из N ступеней, каждая из которых содержит направляющий аппарат, состоящий из внешнего корпуса, лопаток и корпуса втулки, согласно изобретению, в корпусе втулки направляющего аппарата М-ой ступени, где M<N, выполнена кольцевая полость и каналы отвода рабочего тела из нее к спинкам лопаток, а внутри каждой лопатки выполнен канал подвода рабочего тела в кольцевую полость, соединенный с проточной частью последней ступени. Указанный технический результат достигается тем, что каналы отвода рабочего тела выполнены под углом ϕ равным 3-5 градусов относительно касательной плоскости к поверхности втулки в месте выхода каналов отвода. Указанный технический результат достигается тем, что количество выходов и угол ψ их расположения в горизонтальной плоскости относительно касательной к спинке лопатки в точке предполагаемого расположения каналов отвода, определяют из условия минимизации расхода рабочего тела для обеспечения режима течения соответствующего условиям предотвращения отрыва потока, выравнивания направления и обеспечения равно-мерного поля скоростей потока у втулки лопатки направляющего аппарата ступени осевого компрессора.

Сущность изобретения заключается в том, что в корпусе втулки направляющего аппарата М-ой ступени, где M<N, выполнена кольцевая полость и каналы отвода рабочего тела из нее к спинкам лопаток, а внутри каждой лопатки выполнен канал подвода рабочего тела в кольцевую полость, соединенный с проточной частью последней ступени. Выходы каналов отвода рабочего тела из кольцевой полости расположены в каждом межлопаточном канале перед спинками лопаток под углом ϕ равным 3-5 градусов относительно касательной плоскости к поверхности втулки в месте выхода каналов отвода.

На фиг. 1 показан продольный разрез М-ой ступени осевого компрессора с конструктивным исполнением вдува на корпусе втулки направляющего аппарата, где обозначено: 1 - лопатка рабочего колеса М-ой ступени, 2 - лопатка направляющего аппарата М-ой ступени, 3 - корпус направляющего аппарата, 4 - корпус втулки направляющего аппарата, 5 - каналы подвода рабочего тела в кольцевую полость, 6 - трубопровод подвода рабочего тела, 7 - проточная часть М-ой ступени, 8 - кольцевая полость, А - выносной эле-мент

На фиг. 2 показан выносной элемент А на фиг. 1, где обозначено: 8 - кольцевая полость, 9 - канал отвода рабочего тела, ϕ - угол относительно касательной плоскости к поверхности втулки в месте выхода каналов отвода.

Назначения кольцевой полости 8, канала отвода рабочего тела 9 ясны из названия.

Осевой компрессор работает аналогично известному компрессору с некоторым отличием, которое заключается в следующем. Рабочее тело отбирается из проточной части последней ступени компрессора по трубопроводу 6 со стороны корпуса 3, подается в кольцевую полость 8 по каналам 5 подвода рабочего тела, выполненным в лопатках направляющего аппарата М-ой ступени, где M<N, N количество ступеней осевого компрессора. Кольцевая полость выполнена в корпусе втулки 4. Из кольцевой полости 8 рабочее тело через каналы отвода 9 вдувается в проточную часть каждого межлопаточного канала М-ой ступени, выходы каналов расположены перед спинками лопаток, под углом ϕ равным 3-5 градусов в вертикальной плоскости, относительно касательной плоскости к поверхности втулки в месте выхода каналов отвода, количество выходов и угол ψ их расположения в горизонтальной плоскости относительно касательной к спинке лопатки в точке предполагаемого расположения каналов отвода, определяют из условия минимизации расхода рабочего тела для обеспечения режима течения соответствующего условиям предотвращения отрыва потока, выравнивания направления и обеспечения равномерного поля скоростей потока у втулки лопатки направляющего аппарата ступени осевого компрессора.

Благодаря этому достигается указанный в изобретении технический результат, это: повышение коэффициента полезного действия, степени повышения давления, запаса устойчивости осевого компрессора.

1. Осевой компрессор, состоящий из N ступеней, каждая из которых содержит направляющий аппарат, состоящий из внешнего корпуса, лопаток и корпуса втулки, отличающийся тем, что в корпусе втулки направляющего аппарата М-й ступени, где M<N, выполнена кольцевая полость и каналы отвода рабочего тела из нее к спинкам лопаток, а внутри каждой лопатки выполнен канал подвода рабочего тела в кольцевую полость, соединенный с проточной частью последней ступени.

2. Осевой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что выходы каналов отвода рабочего тела из кольцевой полости расположены перед спинками лопаток под углом ϕ, равным 3-5 градусам относительно касательной плоскости к поверхности втулки в месте выхода каналов отвода.

3. Осевой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что количество выходов и угол ψ расположения каналов отвода рабочего тела в горизонтальной плоскости относительно касательной к спинке лопатки в точке предполагаемого расположения каналов отвода рабочего тела определяют из условия минимизации расхода рабочего тела для обеспечения режима течения, соответствующего условиям предотвращения отрыва потока, выравнивания направления и обеспечения равномерного поля скоростей потока у втулки лопатки направляющего аппарата ступени осевого компрессора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к переработке углеводородных газов. Сжатый парообразный выходящий поток подвергают уменьшению перегрева в системе пароохладителя.

Изобретение относится к переработке углеводородных газов. Сжатый парообразный выходящий поток подвергают уменьшению перегрева в системе пароохладителя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с наддувом. Способ для двигателя с наддувом заключается в том, что определяют условия работы двигателя.

Изобретение относится к способу получения сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов. Способ включает: обеспечение смеси углеводородов в паровой фазе и пропускание указанной смеси углеводородов через входной газоочиститель, содержащий входную ёмкость, посредством которой из входного газоочистителя отводятся пары углеводородов; транспортирование паров, поступающих из входного газоочистителя, через приемный газоочиститель компрессора, содержащий всасывающую ёмкость, посредством которой из приемного газоочистителя компрессора отводят поток паров, поступающих в компрессор; cжатие поступающего в компрессор парообразного потока в агрегате, образованном из одного или большего числа компрессоров, с получением более высокого давления и образованием при этом сжатого парообразного выходящего потока; уменьшение перегрева сжатого парообразного выходящего потока в системе для уменьшения перегрева, содержащей теплообменник-пароохладитель, включающее приведение, по меньшей мере, части сжатого парообразного выходящего потока в косвенный контакт с теплообменом с потоком из окружающей среды в теплообменнике- пароохладителе, что позволяет передавать теплоту от сжатого парообразного выходящего потока потоку из окружающей среды с получением в результате из сжатого парообразного выходящего потока охлажденного потока перегретых паров углеводородов, причем система для уменьшения перегрева снабжена регулятором температуры, который функционально связан с клапаном регулирования температуры для изменения степени открытия клапана в зависимости от температуры потока перегретых паров углеводородов; транспортирование, по меньшей мере, части охлажденного потока перегретых паров углеводородов из системы уменьшения перегрева в конденсатор через выходной трубопровод пароохладителя и дополнительное охлаждение части охлажденного перегретого потока углеводородов в указанном конденсаторе с помощью косвенного теплообмена указанной части охлажденного перегретого потока углеводородов с охлаждающим потоком, при этом указанную часть охлажденного перегретого потока углеводородов, по меньшей мере, частично конденсируют с образованием сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов; отделение от охлажденного перегретого потока углеводородов, проходящего через выходной трубопровод пароохладителя, рециркуляционной части с образованием рециркуляционного потока с определенным расходом на рециркуляцию, поступающего из выходного трубопровода пароохладителя в агрегат, состоящий из одного или большего количества компрессоров, через барабан-сепаратор для противопомпажной рециркуляции, клапан противопомпажной рециркуляции и приемный газоочиститель компрессора, при этом расход на рециркуляцию регулируется с помощью клапана противопомпажной рециркуляции, и извлечение жидких компонентов из рециркуляционной части охлажденного перегретого потока углеводородов и отвод через выпускной патрубок для жидкости, имеющийся в барабане-сепараторе противопомпажной рециркуляции; подачу жидких компонентов, отведенных из рециркуляционной части охлажденного потока перегретых паров углеводородов, во входной газоочиститель.

Изобретение относится к способу получения сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов. Способ включает: обеспечение смеси углеводородов в паровой фазе и пропускание указанной смеси углеводородов через входной газоочиститель, содержащий входную ёмкость, посредством которой из входного газоочистителя отводятся пары углеводородов; транспортирование паров, поступающих из входного газоочистителя, через приемный газоочиститель компрессора, содержащий всасывающую ёмкость, посредством которой из приемного газоочистителя компрессора отводят поток паров, поступающих в компрессор; cжатие поступающего в компрессор парообразного потока в агрегате, образованном из одного или большего числа компрессоров, с получением более высокого давления и образованием при этом сжатого парообразного выходящего потока; уменьшение перегрева сжатого парообразного выходящего потока в системе для уменьшения перегрева, содержащей теплообменник-пароохладитель, включающее приведение, по меньшей мере, части сжатого парообразного выходящего потока в косвенный контакт с теплообменом с потоком из окружающей среды в теплообменнике- пароохладителе, что позволяет передавать теплоту от сжатого парообразного выходящего потока потоку из окружающей среды с получением в результате из сжатого парообразного выходящего потока охлажденного потока перегретых паров углеводородов, причем система для уменьшения перегрева снабжена регулятором температуры, который функционально связан с клапаном регулирования температуры для изменения степени открытия клапана в зависимости от температуры потока перегретых паров углеводородов; транспортирование, по меньшей мере, части охлажденного потока перегретых паров углеводородов из системы уменьшения перегрева в конденсатор через выходной трубопровод пароохладителя и дополнительное охлаждение части охлажденного перегретого потока углеводородов в указанном конденсаторе с помощью косвенного теплообмена указанной части охлажденного перегретого потока углеводородов с охлаждающим потоком, при этом указанную часть охлажденного перегретого потока углеводородов, по меньшей мере, частично конденсируют с образованием сжатой и, по меньшей мере, частично сконденсированной смеси углеводородов; отделение от охлажденного перегретого потока углеводородов, проходящего через выходной трубопровод пароохладителя, рециркуляционной части с образованием рециркуляционного потока с определенным расходом на рециркуляцию, поступающего из выходного трубопровода пароохладителя в агрегат, состоящий из одного или большего количества компрессоров, через барабан-сепаратор для противопомпажной рециркуляции, клапан противопомпажной рециркуляции и приемный газоочиститель компрессора, при этом расход на рециркуляцию регулируется с помощью клапана противопомпажной рециркуляции, и извлечение жидких компонентов из рециркуляционной части охлажденного перегретого потока углеводородов и отвод через выпускной патрубок для жидкости, имеющийся в барабане-сепараторе противопомпажной рециркуляции; подачу жидких компонентов, отведенных из рециркуляционной части охлажденного потока перегретых паров углеводородов, во входной газоочиститель.

Изобретение относится к области газотранспортных систем, в частности к системам защиты от помпажа турбокомпрессоров. Электроприводной газоперекачивающий агрегат содержит кинематически соединенные нагнетатель и электропривод, включающий высокоскоростной асинхронный двигатель и преобразователь частоты со звеном постоянного тока, блок противоаварийной автоматики преобразователя частоты, связанный с системой автоматического управления, подвод электроэнергии к электроприводу, подводящий и отводящий трубопроводы и рециркуляционный трубопровод с антипомпажным краном.

Изобретение относится к устройству для направления регулируемых лопаток статора турбореактивного двигателя, содержащему множество угловых секторов внутреннего кольца, расположенных торец в торец для образования внутреннего кольца, при этом каждый сектор внутреннего кольца содержит каналы, проходящие радиально сквозь сектор внутреннего кольца, множество цилиндрических втулок, каждая из которых вставлена на место в канал внутреннего кольца изнутри и каждая из которых предназначена для приема направляющей оси лопатки статора, множество угловых секторов соединительного кольца, расположенных торец в торец для образования соединительного кольца и вставленных на место радиально изнутри к внутреннему кольцу, и множество блокирующих элементов, проходящих в осевом направлении сквозь внутреннее и соединительное кольца для сборки этих колец друг с другом.

Изобретение относится к области обеспечения безопасности полета самолета с газотурбинным двигателем (ГТД) путем прекращения многократных помпажей компрессора, характеризуемых сильными низкочастотными колебаниями параметров потока в проточной части и вибрациями элементов двигателя.

Изобретение относится к технике измерения давления, а именно к устройствам, служащим для измерения циклически меняющегося давления высокотемпературного газа, например, в газовых трактах.

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано во входных ступенях осевых компрессоров турбомашин. Устройство для снижения аэродинамического шума осевого компрессора содержит рабочее колесо первой ступени, а на внутренней поверхности корпуса осевого компрессора в зоне радиального зазора установлен кольцевой электромагнит шлицевого типа.
Наверх