Лопаточный диффузор центробежного компрессора

(5)5 ИЕ ИЗОБРЕТЕ П К ПАТЕНТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им, И.И,Ползунова (72) М,Т,Столярский, В,И,Лысюк и Я.М.Мерович(56) Патент США М 3957392, кл. 415-146, опублик. 1976. ФИзобретение относится к области компрессоростроения, касается центробежных компрессоров.В центробежных компрессорах широко применяются лопаточные диффузоры, По сравнению с более простыми, безлопаточными диффузорами, они позволяют существенно (на 2-5) повысить максимальный КПД компрессора. Наименьшие потери е лопаточном диффузоре (соответственно наибольший КПД ступени), имеют место на режимах, когда угол аз натекания потока (входа в диффузор) совпадает или близок с углом азл установки лопаток диффузора,Недостатком лопаточного диффузора является значительное увеличение потерь в .нем и снижение КПД компрессора при отклонениях режимов работы от оптимальных.Поэтому в диффузоре увеличиваются при этом вследствие изменения углов входа потока в диффузор и роста углов атаки 1 з = азл - Сэ. Компрессоры и ступени с лопаточнымдиффузором, какправило, имеютменее(54) ЛОПАТОЧНЫЙ ДИФФУЗОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА(57) Использование: в компрессоростроении. Сущность изобретения; лопаточный диффузор содержит установленные между стенками самоустанавливающиеся лопатки, размещенные на осях, расположенных в полостях лопатки, Лопатки подпружинены плоскими пружинами, одни из которых закреплены на осях, а другие - на лопатке. 3 ил. широкую зону рабочих режимов, чем компрессоры и ступени с безлопаточным диффузором хотя максимальный КПД у первых Бвыше). Недостаток ступеней с лопаточнымдиффузором (снижение экономичности напеременных режимах работы) может бытьуменьшен, если иметь возможность менятьугол установки лопаток азл во время работы компрессора. Известны конструкции лопаточных диффузоров, в которых осуществляется поворот лопаток диффузора (или их части) во время работы компрессора, при изменении режима, так чтобы угол их установки соответствовал (был близок) углу натекания потока. В этой конструкции лопатки диффузора поворачиваются с помощью механического привода; который приводится в действие от электродвигателя или масляного сервомотора, получающих импульс от системы регулирования, Недостатком и причиной малого распространения на практике указанной иподобных ей конструкций является сложность и недостаточно надежная работа,Известен диффузор с самоустанавливающимися (при изменении режима) лопатками. Лопатки в диффузоре выполнены в форме крыла эа одно целое с осью, Оси лопаток могут вращаться в неподвижных стенках диффузора и соединены с ними упругим элементом в виде спиральной пружины, расположенной вне канала диффузора. Недостатком этой конструкции является необходимость герметизации вывода осей (установки сальников) или всей полости спиральной пружины. Это делает конструкцию диффузора менее компактной, снижает ее надежность и эффективность.целью заявляемого технического решения является повышение экономичности работы лопаточно го диффузора и компрессора в целом в широком диапазоне режимов за счет изменения угла установки лопаток диффуэора при изменении режима работы (угла натекания потока),Поставленная цель достигается тем, что лопатки диффузора, которые выполнены поворотными вокруг оси, проходящей через тело лопатки и закрепленной на стенках диффуэора, соединены с неподвижной осью упругим элементом в виде плоской пружины, допускающим ее поворот при изменении аэродинамического усилия на лопатки. Орин конец упругого элемента жестко закреплен на неподвижной оси, а другой соединен с лопаткой, Соединение через упругий элемент удерживает лопатку в определенном (исходном) положении и позволяет поворачиваться (менять угол установки) при изменении режима работы. В предлагаемой конструкции диффузора происходит самоустановка лопаток при изменении режима работы, При этом не требуются внешний привод, система регулирования, уплотнение осей лопаток сальниками. По сравнению с известными конструкциями регулируемых и самоустанавливающихся диффузоров, предлагаемая конструкция более проста, компактна, и следовательно, надежна,На фиг.1 показана схема лопаточного диффузора предлагаемого типа, исходное положение; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - схема его действия при изменении режима работы.Лопатка 1 свободно сидит на неподвикной оси 2, закрепленной на стенке диффузора 3, Лопатка соединена с неподвижной осью упругим элементом - плоской пружиной 4, один конец которой жестко закреплен в оси, а другой закреплен в лопатке. Исходное положение лопаток диффузора (на фиг.2 изображено пунктиром и обозначено И) выбирается так, чтобы угол их установки ахи был больше, чем угол потока а на номинальном режиме. При работе компрессора на номинальном режиме поток, натекающий на лопатки диффуэора под углом аз отжимает лопатки в положение Н,определяемое углом азн, который остается несколько. больше угла аз (вследствие взаимодействия сил упругого элемента 4 и аэродинамических сил потока).При отклонениях режима работы компрессора от номинального, например, в сторону снижения производительности и уменьшения углов потока сзаз лопатки диффузора отожмутся аэродинамическими силами до меньших значений углов установки сзл йзн, При повышении производи.тельности и увеличении углом натеканиядпоока аз аз, лопатки диффузора под действием упругого элемента, наоборот, займут положение, определяемое большим 25 углом установки аз ) азн, В обоих случаях(при понижении и повышении производительности) угол установки лопаток диффузора будет ближе к углу натекания потока, чем при неподвижных лопатках (постоянном З 0 азн). В соответствии с этим уменьшатся напеременных режимах углы атаки и потери в диффузоре, повысится КПД ступени и компрессора в целом. Выигрыш КПД будет тем больше, чем шире диапазон работы компрессора и больше изменения режимов,Предлагаемый лопаточный диффузоримеет самоустанавливающиеся лопатки (за счет действия упругого элемента) и не требует для своей работы внешнего привода, 40 системы регулирования, уплотнения осейсальниками, Это определяет его простоту, компактность, а следовательно, и большую надежность по сравнению с известными конструкциями диффузоров с меняющейся 4 установкой лопаток.Геометрические параметры (размеры)предлагаемого диффузора (его лопатки, упругого элемента и др. частей) могут быть определены расчетным или эксперимен тальным путем. Предлагаемый лопаточный диффузорможет быть использован в центробежных компрессорах различного назначения.55 прежде всего работающих в широкой зонережимов. Применение его даст существенное повышение КПД на переменных режимах работы, снизит эксплуатационные затраты (при небольшом повышении первоначальной стоимости компрессора),1806294 8 Формула изобретения Лопаточный диффузор центробежного компрессора, содержащий установленные между стенками самоустанавливающиеся лопатки, размещенные на осях и подпружиненные относительно коэпуса пружинами,одни концы которых закреплены на оси, о тлича ющийся тем,что,сцельюповышения экономичности, внутри каждой лопатки выполнена полость, каждая ось закреплена 5 на стенках и расположена в полости свободно, а каждая пружина выполнена плоской и ее другой конец закреплен на лопатке.1806294 Реда ул.Гагарина, 1 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж аказ 970 ВНИИПИ Составитель М.СтолярскийТехред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при КНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5