рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины

Классы МПК:F04D29/34 крепление лопастей 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Зайнулин Искандер Гайфиевич (RU),
Вайчис Георгий Иванович (RU),
Аверичкин Павел Алексеевич (RU),
Зайнулина Ирина Николаевна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-03-05
публикация патента:

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 (рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 к) и КПД осевого компрессора. 3 ил. рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900

рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 (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 (рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 к) 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 (рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 к) 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 (рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 к) 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 рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 ; 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 рабочее колесо ступени осевого компрессора лопаточной машины, патент № 2334900 к и КПД осевого компрессора.

Класс F04D29/34 крепление лопастей 

ротор вентилятора турбореактивного двигателя самолета -  патент 2525817 (20.08.2014)
турбинная или компрессорная лопатка -  патент 2517005 (27.05.2014)
рабочее колесо осевого вентилятора (варианты) -  патент 2516993 (27.05.2014)
ротор газотурбинного двигателя, турбореактивный двигатель и заглушка для ротора газотурбинного двигателя -  патент 2496988 (27.10.2013)
ротор вентилятора газотурбинного двигателя или опытного двигателя -  патент 2487250 (10.07.2013)
диск ротора газотурбинного двигателя, газотурбинный двигатель, содержащий такой диск, и защитная накладка ножек лопаток -  патент 2487249 (10.07.2013)
рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя -  патент 2476729 (27.02.2013)
система соединения ступица-профиль для осевого вентилятора и осевой вентилятор, снабженный этой системой -  патент 2470192 (20.12.2012)
вентилятор газотурбинного двигателя, газотурбинный двигатель и втулка крепления фланца платформы -  патент 2467211 (20.11.2012)
вентилятор газотурбинного двигателя -  патент 2459120 (20.08.2012)
Наверх