рабочее колесо центробежного компрессора

Формула изобретения

Рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее основной и покрывной диски и расположенные между ними лопатки, образующие межлопаточные каналы, отличающееся тем, что в лопатках, в средней по длине части, около каждого из дисков выполнена щель, один конец каждой щели расположен вблизи соответствующего диска, другой конец каждой щели расположен ближе к выходу из рабочего колеса, а каждая щель составляет с соответствующим диском угол 12-18°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к рабочим колесам центробежных компрессоров.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее основной и покрывной диски и расположенные между ними лопатки (см., например, Селезнев К.П., Галеркин Ю.Б. Центробежные компрессоры. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982, стр.8).

Недостатком известного рабочего колеса является низкий КПД, обусловленный большими гидравлическими потерями в области низкоэнергетического «следа», формирующегося под действием вторичных течений в межлопаточных каналах на задней поверхности лопаток в основном вблизи покрывного диска. «След» распространяется за пределы рабочего колеса и ухудшает условия взаимодействия потока и лопаточного диффузора, так как скорость потока в области «следа» значительно меньше скорости потока в «ядре» и углы натекания потока на лопатки диффузора отличаются от расчетных, что сопровождается гидравлическими потерями и снижением КПД.

Техническим результатом изобретения является снижение гидравлических потерь в рабочем колесе и повышение КПД центробежного компрессора.

Технический результат достигается тем, что рабочее колесо центробежного компрессора содержит основной и покрывной диски и расположенные между ними лопатки, образующие межлопаточные каналы, при этом в лопатках, в средней по длине части, около каждого из дисков выполнена щель, один конец каждой щели расположен вблизи соответствующего диска, другой конец каждой щели расположен ближе к выходу из рабочего колеса, а каждая щель составляет с соответствующим диском угол 12-18 градусов.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено рабочее колесо с местным разрезом, вид спереди (со стороны входа потока); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Рабочее колесо центробежного компрессора содержит расположенные соосно основной 1 и покрывной 2 диски, внешние диаметры которых равны. В полости между внутренними поверхностями основного 1 и покрывного 2 дисков расположены дугообразные лопатки 3 (фиг.2) таким образом, что выходная кромка 4 каждой лопатки 3 соединяет внешние диаметры основного 1 и покрывного 2 дисков, а входная кромка 5 каждой следующей лопатки 3 направлена к входной кромке 5 предыдущей лопатки 3, за счет чего между задней поверхностью 6 предыдущей лопатки 3 и передней поверхностью 7 следующей лопатки 3 образуется расширяющийся межлопаточный канал 8 (фиг.1).

В средней по длине части каждой лопатки 3 выполнена пара направленных друг к другу щелей 9. Один конец каждой щели 9 расположен вблизи соответствующего диска 1, 2, а другой конец каждой щели 9 расположен ближе к выходу из рабочего колеса, причем каждая щель 9 составляет с соответствующим диском 1, 2 угол 12-18 градусов.

Расположение щелей 9 в средней части лопатки 3 обусловлено тем, что в этой области межлопаточных каналов 8 разность давлений потока между передней поверхностью 7 и задней поверхностью 6 лопаток 3 имеет необходимую для создания вихря величину. Диапазон значений угла, который каждая щель 9 составляет с соответствующим диском 1 и 2, определен с учетом значений геометрических параметров лопаток 3.

Рабочее колесо центробежного компрессора работает следующим образом. Поток сжимаемого в компрессоре газа входит в рабочее колесо, затем в межлопаточные каналы 8, образованные основным диском 1, покрывным диском 2 и лопатками 3. При перетекании через щель 9 с передней поверхности 7 лопаток 3 на заднюю поверхность 6 некоторой части сжимаемого газа образуется вихрь, составляющая скорости которого в проекции на плоскость, перпендикулярную направлению основного потока, вблизи основного диска 1 и покрывного диска 2 совпадает с направлением скорости вращения рабочего колеса. Это способствует выравниванию скоростей в «ядре» потока и в области «следа», а также перемешиванию в условиях интенсивного энергообмена между «ядром» и «следом», что уменьшает область распространения «следа» за пределы рабочего колеса и обеспечивает оптимальные условия взаимодействия лопаток 3 диффузора с потоком сжимаемого газа, благодаря чему повышается КПД.