Рабочее колесо осерадиального компрессора

(5 у)5 Г 04 О 29/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ М ос,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторныхкомпрессоров(54) РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ОСЕРАДИАЛЬНОГО КОМПРЕССОРА(57) Использование: компрессоростроение, в частности рабочие колеса центробежных осерадиальных компрессоров. Сущность изобретения: в рабочем колесе осерадиального компрессора с несущим 1 и покрывным 2 дисками с установленными между ними с образованием межлопаточных каналов лопатками 3, средние поверхности которых сформированы образующими, перпендикулярными средней линии лопаток в меридианальной плоскости и наклоненными к меридиональным плоскостям под переменными углами, плавно увеличивающимися по длине средней линии от входа к вь 1 ходу на осевом участке рабочего колеса, составляющем 0,18-0,6 от общей длины средней линии и плавно уменьшающимися на тс 1763726 10 15 20 25 30 35 40 45 радиальном участке, угол наклона образующих.вредней поаерхности лопаток к меридианальным плоскостям в каждом сечении, перпендикулярном средней линии лопаток в меридиональной плоскости, плавно уменьшается от значения, соответствующего средней линии до минимально допустимого значения вблизи несущего диска 1, и Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно, к рабочим колесам центробежных осерадиальных компрессоров,Известно рабочее колесо центробежного осерадиального компрессора (1), содер-. жащее основной диск и располоЖФнные на нем лопатки, входные кромки котерых размещены в осевой части рабочего колеса, а поверхности имеют прямолинейные образующие, расположенные в плоскостях, перпендикулярных средней линии лопаток в меридиональной плоскости и составляющие с меридиональными плоскостями угол, равный нулю,Недостатком известного рабочего колеса (1).является ниЭкий КПД, обусловленный гидравлическими потерями в связи с неравномерностью распределения меридиональных; скоростей потока по высоте межлопаточных каналов в области поворота потока из осевого направления в радиальное,Наиболее близким к предлагаемому технйческому рдшению по технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа рабочее колесо (2). - прямолинейные образующие лопаток которого наклонены к мериДиональным плоскостям на переменный угол, плавно величивающийся по длине среднейлинии лопаток в меридиональной плоскости на осевом участке рабочего колеса от значения на входной кромке лопаток и затем плавно уменЬшающийся на радиальном участке до значения на выходной кроме, причем длина осевого участка рабочего колеса составляет 0,18 - 0,6 общей средней линии лепаток в меридианальной плоскости,Недостатком известного рабочего колеса (2) является низкий КПД, обусловленный гидравлическими потерями, связанными с неравномерностью распределения меридиональных скоростей потока по высоте межлопаточных каналов. Со стороны лопаток плавно увеличивается до максимально допустимого значения вблизи покрывного диска. При этом углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридианальным плоскостям вблизи несущего и покрывного дисков на осевом участке рабочего колеса также выполненЫ плавно увеличивающимися от входа к выходу. 3 ил,рабочего колеса, образующие которых име-. ют наклон к меридиональной плоскости, н 4; частицы потока в направлении нормали Е осесиметричН ым поверхностям гека дейвис вует сила, в результате давление ноток+ вблизи покрывного диска повышается, В скорость уменьшается, Однако в связи в тем, что в рабочем колесе (2) образующие поверхности лопаток имеют прямолинейную форму, угол наклона образующих к меридиональным плоскостям уменьшается оъ максимально допустимого значения вблизи несущего диска до минимально допустима го значения вблизи покрывного диска, в рв зультате чего сила, действующая на поток ау стороны лопаток в направлении нормали к осесимметричным поверхностям тока вблизи покрывного диска, где неравномерность распределения меридионал ьн ых скоростей потока выражена наиболее резко (3), уменьшается, Таким образом, в рабочем колесе (2) равномерность распределения меридиональных скоростей потока и повышениеКПД не достигается,Целью изобретения является повышение КПД рабочих колес центробежных компрессоров,Поставленная цель достигается тем, что в рабочем колесе, содержащем лопатки, средние поверхности которых сформированы образующими, перпендикулярными средней линии лопаток в меридиональной плоскости и расположенными к меридиб; нальным плоскостям под. переменными Ф. лами, плавно увеличивающимися по длин 9 средней линии от входа к выходу на осевом участке рабачего колес, составляющее 0,18 - 0,6 общей длины средней. линии, в плавно уменьшающимися на рЯдиальноа участке, угол наклона образующиХ средней поверхности лопаток к меридйййальньаВ плоскостям, в каждом сечении, пефпендикулярном средней линии лопаток в меридиональной плоскости, плавно уменьшается бТ значения соответствующего средней линИщ до минимально допустимого значения вбейзи несущего диска и плавно увеличивается до максимально допустимого значения вблизи покрывного диска, при этом углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридиональным плоскостям у несущего и покрывного дисков на осевом участке рабочего колеса плавно увеличивается от входа к выходу,В известных рабочих колесах центробежных осерадиальных компрессоров при отсутствии соответствующего воздействия на поток со стороны лопаток в области поворота от осевого направления в радиальное вблизи покрывного диска происходит "разгон" потока и последующее резкое замедление - профиль меридианальных плоскостей имеет характерный "пик", вблизи несущего диска имеет место уменьшение и последующее увеличение скорости потока - профиль скоростей имеет "провал", В соответствии с (3) нэибол ьшая неравномерность распределения меридиональных скоростей потока по высоте межлопаточных каналов имеет место в интервале 0,18-0,6 , где- общая длина средней линии лопаток в меридиональной плоскбсти, Таким образом, благодаря тому, что в предлагаемом техническом решении углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридионэльным плоскостям в интервале 0,18 - 0,6вблизи оснОвного диска, средней линии лопаток с меридионэльной плоскости и покрывного диска имеют наибольшие от входа к выходу рабочего колеса значения, плавно увеличивающиеся от основного диска к покрывному диску, со стороны лопаток на поток в направлении нормали к осесимметричным поверхностям тока действует сила, меньшая вблизи основного диска и большая вблизи покрывного диска, В соответствии с (3) (формула 1 - 14) давление потока вблизи покрывного диска повышается, а скорость уменьшается, благодаря чему характерный "пик" скорости сглаживается; вблизи основного диска давление потока уменьшается, а скорость потока увеличивается, благодаря чему "провал" профиля скоростей предотвращается. В результате в соответствии с предлагаемым техническим решением в рабочих колесах центробежных осерадиальных компрессоров обеспечивается равномерное распределение меридиональных скоростей потока по высоте межлопастных каналов. достигается уменьшение гидравлических потерь и повышение КПД (4).На фиг, 1 дано изображение меридионального сечения рабочего колеса; на фиг, 2 и 3 - сечения рабочего колеса плоскостями Н и Н 1, фиг, 1 перпендикулярными лини 50 ями средней линии лопаток в меридиональной плоскости ат 1, сечение Н - вблизи входной кромки лопаток, сечениев- в области поворота потока из осевого направления в радиальное, т,е. там, где заканчивается осевой участок рабочего колеса и начинается радиальный - в интервале 0,18- 0,6 , Рабочее колесо содержит несущий 55 диск 1, покоывной диск 2 и лопатки 3, Касательные а Ь 1, а 2 Ь 2 и аз Ьз к образующей1 1 11поверхности с 1 с 2 сз составляют в плоско 1 1 1сти сечения-с меридиональными плоскостями А 1 В 1, А 2 В 2 и Аз Вз углы х 1; х 2 и х1 1 1 1 1 1, 1 1- фиг. 2, Касательные а 1 Ь 1, а 2 Ь 2 и аз Ьз11 11 11 11к образующим поверхности с 1 с 2 сз со 1 11ставляют в плоскости сечениявс меридиональными плоскостями А 1 В 1, А 2 В 2 и11 1111 11Аз Вз углы х, х 2 и хз - фиг, 3. Значения11 11 11 11 115 углов х, х 2 и хз в сечении Н больше111соответствующих значений углов х, х 2 и хз1 1 1в сечении-и в других сечениях, расположенных вне интервала 0,18 - 0,6в сечении- 1, Н и в каждом из других сечений углы 10 хзх 2 х 1.Принцип действия предлагаемого технического решения состоит в следующем, Поток газа поступает в межлопаточные каналы рабочего колеса, где происходит про цесс сжатия, Под действием силы,действую;цей на поток со стороны лопаток в направлении нормали к осесимметричным поверхностям тока в области поворота потока из осевого направления в радиальное 20 давление потока вблизи покрывного дискаповышается, а скорости уменьшаются; вблизиосновного диска давление уменьшается, э скорости потока увеличиваются, благодаря чему предотвращается 25 возникновение неравномерного распределения скоростей потока по высоте межлопаточных каналов в области поворота потока из осевого направления в радиальное, уменьшаются гидравлические потери в свя зи с неравномерностью, а КПД рабочего колеса повышается.Формула изобретения Рабочее колесо осерадиального компрессора, содержащее несущий и покрывной 35 диски и установленные меЖду ними с образованием межлопаточных каналов лопатки, средние поверхности которых сформированы образующими, перпендикулярными средней линии лопаток в меридианальной 40 плоскости и наклоненными к меридианальным плоскостям под переменными углами, плавно увеличивающимися по длине средней линии от входа к выходу на осевом участке рабочего колеса, составляющем 45 0,180,6 от общей длины средней линии иплавно уменьшающимися на радиальном1763726 1-1МгиолаМ /т4 у частке, отл и ч а ю щее с ятем, что, с целью повышения КПД компрессора путем выравнивания поля меридианальных скоростейпо высоте межлопаточных каналов,х угол наклона образующей средней поверхности лопаток к меридиональным плоскостям в каждом сечении, перпендикулярном среднейлинии лопаток в меридиональнойпло кс ости плавно уменьшается от знао 10 чения соответствующего средней линии, до минимально допустимого значения у несущего диска и плавно увеличивается до максимального значения у покрывного диска, при атом углы наклона образующих средней поверхности лопаток к меридианальным плоскостям у несущего покрывного дисков на осевом участке рабочего колеса также плавно увеличиваются от входа к выходу.1763726 Фыг. 3оставитель ректор А Долини ед М.Моргент Редакто Заказ 3442 ТиражВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва, Ж Подписноепо изобретениям и открытия35, Раушская наб 4/5 ГКНТ ССС роизводствен здательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1