рабочее колесо центробежного компрессора

Формула изобретения

Рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее основной диск, лопатки, выполненные загнутыми назад относительно направления движения, отличающееся тем, что на периферийном участке лопатки выполнены с постоянным углом наклона, причем участок с постоянным углом наклона начинается на расстоянии, равном 0,7-0,95 D ₂ от наружного диаметра колеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в центробежных компрессорах.

Рабочее колесо является одним из самых высоконагруженных элементов центробежного компрессора, в котором происходит подвод энергии к сжимаемой среде.

Рабочие колеса могут иметь покрывной диск, тогда их называют закрытыми, а могут быть без покрывного диска, тогда их называют полуоткрытыми.

При вращении колеса величины давления и скорости около передней и задней стенок лопаток резко отличаются. Вследствие чего на выходе из колеса имеется неравномерное по окружной координате поле давлений и скоростей - шаговая неравномерность. При использовании лопаточного диффузора, установленного после рабочего колеса, неравномерное поле давлений и скоростей вызывает колебания во времени лопаток диффузора, лопаток, основного и покрывного дисков колеса. В компрессора высокого давления (более 80 кгс/см²) эти колебания становятся значительны по абсолютной величине и их необходимо учитывать при расчете колеса на прочность. Также неравномерное поле давлений и скоростей является источником аэродинамических потерь, что снижает коэффициент полезного действия центробежного компрессора.

Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее основной и диск, лопатки, выполненные загнутыми назад относительно направления движения, при этом профиль каждой лопатки в основной части, находящейся между передним и основным диском, выполнен прямолинейным (см. патент РФ № 2310774). Угол наклона такой лопатки при переходе от внутреннего диаметра к периферии переменный и изменяется от меньшего к большему.

Недостатком известного рабочего колеса является неравномерность по окружной координате поля давлений и скоростей вследствие активного взаимодействия лопаток и потока вплоть до его выхода из колеса.

Техническим результатом изобретения является снижение шаговой неравномерности давлений и скоростей потока при его движении по инерции (без внешнего принудительного воздействия) на участке канала с постоянным углом наклона лопатки, повышение КПД.

Технический результат достигается тем, что рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее основной диск, лопатки, выполненные загнутыми назад относительно направления движения, согласно изменению, на периферийном участке лопатки выполнены с постоянным углом наклона, причем участок с постоянным углом наклона начинается на расстоянии, равном 0,7-0,95 D₂ от наружного диаметра колеса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

1 - основной диск;

2 - лопатки;

3 - входная кромка;

4 - выходная кромка.

Рабочее колесо центробежного компрессора содержит основной диск 1 с равномерно расположенными на нем лопатками 2, которые выполнены загнутыми назад относительно направления движения, а на периферийном участке лопатки выполнены с постоянным углом наклона, меньше 90 градусов. На криволинейном профиле с постоянным углом наклона касательная к линии профиля про переходе от внутреннего диаметра к периферии совершает поворот на некоторый угол. Участок с постоянным углом наклона начинается на расстоянии D, равном 0,7-0,95 D ₂ от наружного диаметра колеса. Угол наклона лопатки 2 на участке от входной кромки 3 до диаметра D выполнен переменным. Рабочее колесо может иметь покрывной диск или не иметь его.

Таким образом, предлагаемое рабочее колесо центробежного компрессора обеспечивает повышение КПД и снижает величину пульсаций давлений и скоростей на выходе из него. Это способствует снижению переменных нагрузок, действующих на колесо и диффузор, приводящих к повышению их усталостной прочности.