RU117536U1 - CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL - Google Patents
CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL Download PDFInfo
- Publication number
- RU117536U1 RU117536U1 RU2012100476/06U RU2012100476U RU117536U1 RU 117536 U1 RU117536 U1 RU 117536U1 RU 2012100476/06 U RU2012100476/06 U RU 2012100476/06U RU 2012100476 U RU2012100476 U RU 2012100476U RU 117536 U1 RU117536 U1 RU 117536U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- shelf
- blades
- section
- blade
- Prior art date
Links
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
1. Объект технического решения: Рабочее колесо центробежного компрессора. 2. Область применения: Центробежные компрессоры газотурбинных двигателей, особенно авиационных. 3. Сущность технического решеняя: Рабочее колесо центробежного компрессора, которое включает несущий диск, взаимосвязанный с лопатками. Поверхность профиля пера каждой лопатки по линии периферии ее пера взаимосвязана с полкой с заостренной кромкой. Указанная полка каждой лопатки выполнена на стороне поверхности разрежения поверхности профиля ее пера. При этом, каждая указанная полка с заостренной кромкой имеет Δ-образную форму в ее поперечном сечении, а с указанной поверхностью разрежения каждой лопатки полка взаимосвязана своим основанием по всей ее длине, имея ввиду ее Д-образную форму в ее поперечном сечении. Указанная полка с ее Δ-образной формой в ее поперечном сечении заявляемого рабочего колеса центробежного компрессора выполняется с расчетным увеличением ее поперечного сечения от входного до выходного сечения лопатки, в зависимости от типорозмера и режимов работы рабочего колеса. 5. Технический результат: Повышение коэфициента полезного действия компрессора, жесткости и прочности лопаток рабочего колеса, при исключении опасности встречного касания лопаток с корпусными деталями, а также сведение к минимуму повреждения лопаток рабочего колеса в процессе приработки деталей узла, что в целом повышает эфективность и долговечность работы компрессора. 1 н.п. ф-лы; 2 з.п. ф-лы; 3 ил.; 1 пр. 1. Object of technical solution: Impeller of a centrifugal compressor. 2. Scope: Centrifugal compressors of gas turbine engines, especially aircraft. 3. The essence of the technical solution: The impeller of a centrifugal compressor, which includes a carrier disk, interconnected with the blades. The surface of the profile of the feather of each blade along the line of the periphery of its feather is interconnected with a shelf with a pointed edge. The specified shelf of each blade is made on the side of the rarefaction surface of the surface profile of its pen. At the same time, each indicated shelf with a pointed edge has a Δ-shape in its cross section, and with the indicated rarefaction surface of each blade, the shelf is interconnected with its base along its entire length, meaning its D-shape in its cross section. The specified shelf with its Δ-shaped in its cross section of the inventive impeller of the centrifugal compressor is performed with a calculated increase in its cross section from the inlet to the outlet section of the blade, depending on the size and operating conditions of the impeller. 5. Technical result: Increasing the efficiency of the compressor, the stiffness and strength of the impeller blades, while eliminating the risk of oncoming contact between the blades and the body parts, as well as minimizing damage to the impeller blades during the running-in of the assembly parts, which generally increases the efficiency and durability compressor operation. 1 n.p. f-ly; 2 s.p. f-ly; 3 ill .; 1 ave.
Description
Заявляемое техническое решение относится к роторам центробежных машин, особенно, компрессоров, и, в частности, к рабочим колесам таковых, с учетом особенностей геометрии их лопаток, и предназначено для использования в высокоскоростных центробежных компрессорах газотурбинных двигателей, особенно авиационных.The claimed technical solution relates to the rotors of centrifugal machines, especially compressors, and, in particular, to the impellers of those, taking into account the peculiarities of the geometry of their blades, and is intended for use in high-speed centrifugal compressors of gas turbine engines, especially aircraft.
Известно полуоткрытое рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий диск со взаимосвязанными с последним осерадиальными и разделительными лопатками (см. Кампсти Н., «Аэродинамика компрессоров», М., «Мир», 2000, стр.101, рис.2.16).A semi-open impeller of a centrifugal compressor is known, which contains a carrier disk with interconnected last axial and dividing vanes (see Kampsti N., “Aerodynamics of compressors”, M., “Mir”, 2000, p. 101, Fig. 2.16).
Недостатком таких рабочих колес являются значительные деформации, наблюдающиеся при высоких окружных скоростях вращения (более 500 м/с), что требует или утолщения несущего диска или применения больших зазоров между неподвижным корпусом и лопатками, а это приводит к увеличению соответственно массы рабочего колеса или перетекания рабочего тела в зазорах и снижает коэффициент полезного действия (КПД) компрессора.The disadvantage of such impellers is the significant deformation observed at high circumferential speeds of rotation (more than 500 m / s), which requires either a thickening of the carrier disk or the use of large gaps between the stationary body and the blades, and this leads to an increase in the mass of the impeller or overflow of the impeller, respectively. body in the gaps and reduces the efficiency of the compressor.
Из описания к авторскому свидетельству СССР №189315, кл. МПК F05C (59В, 1) заявлено 17.11.1966 г, известно рабочее колесо центробежного насоса.From the description of the copyright certificate of the USSR No. 189315, cl. IPC F05C (59B, 1) was declared on 11/17/1966, the impeller of a centrifugal pump is known.
В нем была сделана попытка получить одновременно совокупный технический результат повышения КПД устройства и повышения жесткости конструкции путем определенных улучшений, состоявших в совокупности, желобобразной формы лопаток в направлении вращения колеса и связи их кольцевым ободом.It was an attempt to simultaneously obtain the combined technical result of increasing the efficiency of the device and increasing the rigidity of the structure by means of certain improvements consisting in the aggregate of the trough-shaped blades in the direction of rotation of the wheel and the connection of their annular rim.
Надо отметить, что такое решение действительно полезно в мало- и средненагруженных центробежных колесах, однако эффективность в высоконагруженных конструкциях и, в частности, в авиационных двигателях, недостаточна.It should be noted that such a solution is really useful in light and medium loaded centrifugal wheels, however, the efficiency in high loaded structures and, in particular, in aircraft engines is insufficient.
Известно также техническое решение «Турбомашина радиального потока» фирмы General Motors Corp. (см. патент США №3 984193, заявлено 07.10.1974 г., кл. США 415/213/219, кл. МПК F04D 17/00), где представлен центробежный компрессор.The technical solution "Radial flow turbomachine" by General Motors Corp. is also known. (see US patent No. 3 984193, claimed 07.10.1974, class. USA 415/213/219, class. IPC F04D 17/00), which presents a centrifugal compressor.
Периферия каждой его лопатки вдоль и от входа поверхности давления к выходу имеет отбуртовку или «губу» (lip) у передней крышки компрессора.The periphery of each of its blades along and from the inlet of the pressure surface to the outlet has a flange or “lip” at the front cover of the compressor.
При этом его заявляемый технический результат - сведение к минимуму утечек рабочего тела между крышкой и соседствующими с ней краями лопаток.Moreover, its claimed technical result is to minimize leakage of the working fluid between the cover and the edges of the blades adjacent to it.
Следует отметить, что в его работе снижение утечек действительно имеет место, но возникающие при этом завихрения снижают эффективность решения.It should be noted that in his work, leakage reduction does occur, but the turbulence arising from this reduces the efficiency of the solution.
Из описания к авторскому свидетельству СССР №1603073, F04D 29/28, заявлено 10.05.1988, известно также рабочее колесо центробежного нагнетателя, содержащее несущий диск 1 с лопатками 2, каждая из которых имеет осевой 3 и радиальный 4 участки поверхности профиля пера. Периферия каждой лопатки 2 на радиальном участке 4 поверхности профиля пера снабжена полкой 6 расчетной протяженности. Полка 6 имеет кромку 7 неопределенной формы, ориентированную в ту же сторону, что и поверхность давления 8, названная рабочей поверхностью, являющаяся частью поверхности профиля пера. Там же, на радиальных участках лопаток, поименованных, как торцы, выполнены пазы 10, технологически обеспечивающие образование полок 6.From the description of the USSR author's certificate No. 1603073, F04D 29/28, declared 05/10/1988, the impeller of a centrifugal supercharger is also known, which contains a carrier disk 1 with blades 2, each of which has axial 3 and radial 4 sections of the surface of the pen profile. The periphery of each blade 2 on the radial section 4 of the surface of the profile of the pen is equipped with a shelf 6 of the estimated length. Shelf 6 has an edge 7 of indefinite shape, oriented in the same direction as the pressure surface 8, called the working surface, which is part of the surface of the pen profile. In the same place, on the radial sections of the blades, named as ends, grooves 10 are made, which technologically provide the formation of shelves 6.
Это известное техническое решение позволяет уменьшить перетекание рабочего тела в зазорах между лопатками и неподвижным корпусом за счет ужесточения концевой части каждой лопатки и наличия пазов, выполняющих роль воздушного уплотнения. Однако оно также имеет ряд недостатков.This well-known technical solution allows to reduce the overflow of the working fluid in the gaps between the blades and the stationary body due to the tightening of the end part of each blade and the presence of grooves that act as an air seal. However, it also has several disadvantages.
Полка под действием центробежных сил отклоняется в направлении неподвижного корпуса, при этом возможное касание заостренной кромкой о неподвижный корпус имеет встречный характер, что влечет врезание в поверхность корпуса. Открытые пазы на концевых частях лопаток способствуют увеличению потерь на рециркуляцию, при которой рабочее тело, выходя из межлопаточного канала с высоким давлением, будет течь по вышеуказанным пазам к входу в рабочее колесо в сторону меньшего давления, что также приводит к потерям производительности колеса.Under the influence of centrifugal forces, the shelf deflects in the direction of the fixed body, while a possible touch with a pointed edge on the fixed body has a counter character, which entails incision into the surface of the body. Open grooves on the end parts of the blades contribute to an increase in recirculation losses, in which the working fluid, exiting from the interscapular channel with high pressure, flows along the above grooves to the entrance to the impeller in the direction of lower pressure, which also leads to loss of wheel performance.
Тем не менее, ввиду общности существенных признаков с заявляемым, техническое решение по охранному документу SU №1693073 «Рабочее колесо центробежного нагнетателя» может быть использовано в качестве прототипа.Nevertheless, due to the commonality of essential features with the claimed, the technical solution for the security document SU No. 1693073 "Impeller of a centrifugal supercharger" can be used as a prototype.
Перед авторами стояла задача создать такое рабочее колесо центробежного компрессора, в котором были бы сведены к минимуму потери за счет перетекания рабочего тела в зазоре между лопатками и неподвижным корпусом, и при этом получить определенный совокупный технический результат, содержащий несколько, логически взаимосвязанных, технических результатов.The authors were faced with the task of creating such a rotor of a centrifugal compressor in which losses due to overflow of the working fluid in the gap between the blades and the stationary casing would be minimized, and at the same time to obtain a certain aggregate technical result containing several, logically interconnected, technical results.
Основным техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия высокоскоростного компрессора за счет уменьшения потерь от перетекания рабочего тела.The main technical result is to increase the efficiency of a high-speed compressor by reducing losses from overflow of the working fluid.
При этом должен быть получен технический результат обеспечения жесткости пера лопатки при одновременной оптимизации собственных частот его колебаний и, как следствие, предотвращение разрушения устройства.In this case, the technical result of ensuring the stiffness of the blade pen should be obtained while optimizing the natural frequencies of its vibrations and, as a result, preventing the destruction of the device.
Поставленная задача решается тем, что в известном рабочем колесе центробежного компрессора, содержащем несущий диск взаимосвязанный с лопатками, поверхности профиля пера каждой из которых от входного сечения к выходному по линии периферии ее пера (см. ГОСТ 23537-79, п.14), снабжена дополнительной полкой с заостренной кромкой, произведено усовершенствование.The problem is solved in that in the known impeller of a centrifugal compressor containing a bearing disk interconnected with the blades, the surface of the profile of the feather of each of which from the input section to the output along the periphery of its feather (see GOST 23537-79, p. 14) is equipped an additional shelf with a pointed edge, an improvement is made.
Усовершенствование заключаются в том, что полка с заостренной кромкой каждой лопатки по линии указанной периферии пера поверхности профиля пера выполнена на стороне поверхности разреженияThe improvement lies in the fact that the shelf with the pointed edge of each blade along the line of the specified periphery of the pen surface of the profile of the pen is made on the side of the rarefaction surface
При этом указанная полка выполнена Δ-образной формы со своим основанием, взаимосвязанным с указанной поверхностью разрежения лопатки.Moreover, this shelf is made Δ-shaped with its base, interconnected with the specified surface of the rarefaction of the scapula.
Кроме того указанная Δ-образная полка выполнена с плавным увеличением ее поперечного сечения от входа к выходу исходя из известных методов расчета и типоразмера газодинамических нагрузок выбранного колеса.In addition, the specified Δ-shaped shelf is made with a smooth increase in its cross section from entrance to exit based on well-known calculation methods and the size of the gas-dynamic loads of the selected wheel.
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:
- фиг.1 дан вид заявляемого рабочего колеса центробежного компрессора, с частичным продольным разрезом и возможным набором лопаток как полных осерадиальных, так и расчетно укороченных разделительных с упомянутой Δ-образной полкой;- figure 1 is a view of the inventive impeller of a centrifugal compressor, with a partial longitudinal section and a possible set of blades as full axial and calculated shortened dividing with the mentioned Δ-shaped shelf;
- фиг.2 показан выносной элемент А, отдельное увеличенное изображение лопатки рабочего колеса;- figure 2 shows the remote element A, a separate enlarged image of the blades of the impeller;
- фиг.3 показано изображение условно отсоединенной Δ-образной полки. Рабочее колесо 1 (см. фиг.1) центробежного компрессора содержит несущий диск 2 и взаимосвязанные с ним осерадиальные лопатки 3 и при возможном использовании разделительные лопатки 4. При этом каждая из вышеупомянутых лопаток имеет сторону давления 5 и сторону разрежения 6. Как на осерадиальных лопатках 3, так и на разделительных лопатках 4 по всей их расчетной длине со стороны разрежения 6 на линии 7 (см. фиг.2) периферии пера выполнена Δ-образная полка 8, которая представляет собой выступ тела пера лопатки с основанием 9, являющегося частью поверхности разрежения 6 профиля пера, дополнительным увеличением 10 толщины пера в окружном направлении и сопряжением 11 заостренной кромки 12 со стороной разрежения 6 профиля пера.- figure 3 shows an image of a conditionally disconnected Δ-shaped shelf. The impeller 1 (see Fig. 1) of the centrifugal compressor contains a carrier disk 2 and interconnected axial-radial vanes 3 and, if possible, dividing vanes 4. Moreover, each of the aforementioned vanes has a pressure side 5 and a rarefaction side 6. As on axial radial vanes 3 and on the dividing blades 4 along their entire estimated length from the rarefaction side 6 on the line 7 (see FIG. 2) of the feather periphery, a Δ-shaped shelf 8 is made, which is a protrusion of the body of the blade’s feather with the base 9, which is part of the surface spacing 6 of the pen profile, an additional increase of 10 thickness of the pen in the circumferential direction and pairing 11 of the pointed edge 12 with the side of the rarefaction 6 of the pen profile.
В зависимости от типоразмера колеса вышеуказанное дополнительное увеличение 10 толщины пера (величина В) определяется расчетным путем, но оно максимально на выходной кромке 13 и плавно уменьшается (см. фиг.3, В<В′<В″) в направлении ко входной кромке 14 и корневой части 15 рабочего колеса 1 как для лопаток осерадиальных 3, так и для разделительных 4, если таковые необходимы согласно газодинамическим требованиям и расчетам.Depending on the size of the wheel, the aforementioned additional increase in 10 thickness of the pen (value B) is determined by calculation, but it is maximum at the output edge 13 and gradually decreases (see Fig. 3, B <B ′ <B ″) in the direction to the input edge 14 and the root part 15 of the impeller 1 for both axial-radial blades 3, and for separation 4, if necessary according to gas-dynamic requirements and calculations.
При работе центробежного компрессора рабочему телу, поступающему в межлопаточные каналы, передается кинетическая энергия вращающегося рабочего колеса 1 (см. фиг.1). Существующая разность давлений рабочего тела в межлопаточном канале, вызывает вторичные течения, перпендикулярные основному потоку, которые направлены от стороны давления 5 к стороне разрежения 6, а также от корневой части 15 к периферии пера рабочего колеса 1. При этом полка 8 с заостренной кромкой 12 (см. фиг.2) направляет по сопряжению 11 вышеуказанные течения параллельно пограничному слою на неподвижном корпусе, чем способствуют снижению потерь от вихреобразования при смешивании.When the centrifugal compressor is working, the kinetic energy of the rotating impeller 1 is transmitted to the working fluid entering the interscapular channels (see Fig. 1). The existing pressure difference of the working fluid in the interscapular canal causes secondary flows perpendicular to the main flow, which are directed from the pressure side 5 to the rarefaction side 6, as well as from the root part 15 to the periphery of the impeller feather 1. In this case, shelf 8 with a pointed edge 12 ( see Fig. 2) directs, by conjugation 11, the above flows parallel to the boundary layer on the fixed casing, thereby contributing to the reduction of vortex loss during mixing.
Под воздействием центробежных сил и температуры рабочее колесо 1 имеет упругие деформации, которые ведут к уменьшению зазора между неподвижным корпусом и вращающимися как осерадиальными 3, так и разделительными 4 лопатками. При этом, возможное касание полки 8 заостренной кромкой 12 о неподвижный корпус будет иметь попутный характер.Under the influence of centrifugal forces and temperature, the impeller 1 has elastic deformations, which lead to a decrease in the gap between the stationary body and rotating both axially radial 3 and dividing 4 vanes. In this case, the possible contact of the shelf 8 with a pointed edge 12 about the stationary body will have a passing character.
Согласно представленному в описании техническому решению изготовлены опытные образцы рабочего колеса центробежного компрессора, прошедшие испытания в профиле реального авиационного газотурбинного двигателя, которые подтвердили работоспособность и заявленный технический результат.According to the technical solution presented in the description, prototypes of the impeller of a centrifugal compressor were manufactured, which were tested in the profile of a real aircraft gas turbine engine, which confirmed the operability and the claimed technical result.
Благодаря предлагаемому техническому решению, повышен коэффициент полезного действия компрессора, жесткость и прочность лопаток рабочего колеса, и исключено встречное касание лопаток о корпусные детали, а также сводятся к минимуму повреждения лопаток рабочего колеса в процессе приработки, что в целом увеличивает эффективность и долговечность работы компрессора.Thanks to the proposed technical solution, the compressor efficiency, the stiffness and strength of the impeller blades are increased, and the counter-contact of the blades on the body parts is excluded, and damage to the impeller blades during running-in is minimized, which generally increases the efficiency and durability of the compressor.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201100040U UA62277U (en) | 2011-01-04 | 2011-01-04 | Impeller of a centrifugal compressor |
| UAU201100040 | 2011-01-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU117536U1 true RU117536U1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46682334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012100476/06U RU117536U1 (en) | 2011-01-04 | 2012-01-10 | CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU117536U1 (en) |
| UA (1) | UA62277U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190159U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-06-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт лопастных машин" (АО "НИИ ЛМ") | CENTRIFUGAL WHEEL OPEN TYPE |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU194359U1 (en) * | 2019-09-18 | 2019-12-06 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "АДЕС" | Centrifugal impeller |
-
2011
- 2011-01-04 UA UAU201100040U patent/UA62277U/en unknown
-
2012
- 2012-01-10 RU RU2012100476/06U patent/RU117536U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190159U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-06-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт лопастных машин" (АО "НИИ ЛМ") | CENTRIFUGAL WHEEL OPEN TYPE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA62277U (en) | 2011-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2586426C2 (en) | Stator of axial turbo machine with ailerons in blade roots | |
| US8684698B2 (en) | Compressor airfoil with tip dihedral | |
| US9188017B2 (en) | Airfoil assembly with paired endwall contouring | |
| CN102906429B (en) | For generation of the vortex generator of the vortex of a string compressor blade upstream | |
| EP2789861A1 (en) | Centrifugal fluid machine | |
| CN108026938B (en) | Labyrinth seals, centrifugal compressors and boosters | |
| US9194235B2 (en) | Blading | |
| CN110094346B (en) | Passage between rotor platform and shroud in turbine engine | |
| EP3159504B1 (en) | Radial-inflow type axial turbine and turbocharger | |
| US10221858B2 (en) | Impeller blade morphology | |
| CN104204453A (en) | Turbocharger shroud with cross-wise grooves and turbocharger incorporating the same | |
| CN102099547A (en) | Axial turbo engine with low gap losses | |
| EP2971547B1 (en) | Cantilever stator with vortex initiation feature | |
| EP3553277B1 (en) | Airfoil of axial flow machine | |
| CN102373972B (en) | Tip flowpath profile | |
| JP6362980B2 (en) | Turbo machine | |
| RU117536U1 (en) | CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL | |
| JP2010190149A (en) | Centrifugal compressor | |
| US10982566B2 (en) | Turbine and gas turbine | |
| CN113202789B (en) | Impeller for centrifugal compressor and centrifugal compressor | |
| RU2612309C1 (en) | Centripetal turbine | |
| JP6402569B2 (en) | Centrifugal compressor and centrifugal compressor design method | |
| CN104395582B (en) | Compressor cover piece with circumferential groove | |
| CA2846376C (en) | Turbo-machinery rotors with rounded tip edge | |
| JP2012107629A (en) | Diffuser of centrifugal compressor and centrifugal compressor provided with diffuser |