РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА (ВАРИАНТЫ)
RADIAL-FLOW COMPRESSOR IMPELLER (VERSIONS)

Группа изобретений 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 определенной толщины (см. Патент RU 2015420, опубликован 30.06.1994 г.).
Недостатком известного рабочего колеса является наличие гидравлических потерь при его работе, из-за чего снижается КПД.
Техническим результатом заявляемой группы изобретений является снижение гидравлических потерь в рабочем колесе и повышение его КПД.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что рабочее колесо центробежного компрессора содержит основной и покрывной диски и расположенные между ними лопатки, образующие межлопаточные каналы, при этом входная кромка каждой лопатки имеет контур в виде ломаной линии, образующей трапециевидный выступ, краевые участки ломаной линии лежат на одной прямой, а средние участки образуют боковые стороны и меньшее основание трапеции, причем боковые стороны трапеции составляют с осевой линией меридионального сечения межлопаточного канала угол 12…18 градусов.
Кроме того, трапециевидный выступ расположен асимметрично относительно оси меридионального сечения межлопаточного канала.
Согласно второму варианту изобретения технический результат достигается благодаря тому, что рабочее колесо центробежного компрессора содержит основной и покрывной диски и расположенные между ними лопатки, образующие межлопаточные каналы, при этом входная кромка каждой лопатки имеет контур в виде ломаной линии, образующей трапециевидный выступ, краевые участки ломаной линии лежат на одной прямой, смежные с ними участки образуют боковые стороны трапеции, а участки ломаной линии, расположенные на малом основании трапеции, сопряжены с боковыми сторонами двух щелевидных углублений, образованных в трапециевидном выступе, боковые стороны каждого из щелевидных углублений параллельны соответствующей боковой стороне трапеции, причем боковые стороны трапециевидного выступа составляют с осевой линией меридионального сечения межлопаточного канала угол 12…18 градусов.
Кроме того, соединяющий боковые стороны каждого щелевидного углубления участок ломаной линии может быть расположен на одной прямой с краевыми участками ломаной линии, а трапециевидный выступ и щелевидные углубления расположены асимметрично относительно оси меридионального сечения межлопаточного канала.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено рабочее колесо с местным разрезом, вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 с выполнением лопаток согласно первому варианту изобретения; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 с выполнением лопаток согласно второму варианту изобретения.
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, 3) 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).
Согласно первому варианту выполнения рабочего колеса входная кромка 5 каждой лопатки 3 имеет контур в виде ломаной линии, образующей трапециевидный выступ 9, расположенный асимметрично относительно оси меридионального сечения межлопаточного канала 8, причем краевые участки ломаной линии лежат на одной прямой, а средние участки образуют боковые стороны 10, 11 и меньшее основание 12 трапеции (фиг.2).
Согласно второму варианту выполнения рабочего колеса входная кромка 5 каждой лопатки 3 имеет также контур в виде ломаной линии, образующей трапециевидный выступ 9, краевые участки ломаной линии также лежат на одной прямой, смежные с ними участки образуют боковые стороны 10, 11 трапеции, а участки ломаной линии, расположенные на малом основании 12 трапеции, сопряжены с боковыми сторонами двух щелевидных углублений 13, образованных в трапециевидном выступе 9 с образованием дополнительного трапециевидного выступа 14 с боковыми сторонами 15 и 16 (фиг.3). Боковые стороны каждого из щелевидных углублений 13 параллельны соответствующей боковой стороне 10, 11 трапеции, а соединяющий боковые стороны каждого щелевидного углубления 13 участок ломаной линии расположен на одной прямой с краевыми участками ломаной линии, причем трапециевидный выступ 9 и щелевидные углубления 13 расположены асимметрично относительно оси меридионального сечения межлопаточного канала 8.
Согласно обоим вариантам выполнения рабочего колеса боковые стороны 10 и 11 трапециевидного выступа 9 составляют с осевой линией меридионального сечения межлопаточного канала 8 угол 12…18 градусов.
Рабочее колесо центробежного компрессора работает следующим образом. Поток газа в процессе работы рабочего колеса натекает на входные кромки 5 каждой лопатки 3. При обтекании боковых сторон 10 и 11 трапециевидного выступа 9 образуется пара вихрей: вихрь, направленный от задней поверхности 6 лопатки 3 к передней поверхности 7 следующей лопатки 3 вдоль внутренней поверхности покрывного диска 2, и вихрь, направленный от задней поверхности 6 лопатки 3 к передней поверхности 7 следующей лопатки 3 вдоль внутренней поверхности основного диска 1.
При работе рабочего колеса, имеющего лопатки 3, выполненные по второму варианту изобретения с щелевидными углублениями 13 и дополнительным трапециевидным выступом 14, обтекание потоком сжимаемого газа боковых сторон 15 и 16 дополнительного трапециевидного выступа 14 образует дополнительную пару вихрей, усиливающих пару вихрей от боковых сторон 10 и 11 трапециевидного выступа 9.
Таким образом, благодаря такому выполнению рабочего колеса возникновение вторичного течения, состоящего в перетекании сжимаемого в рабочем колесе газа от передней поверхности 7 лопатки 3 к задней поверхности 6 предыдущей лопатки 3 вдоль внутренних поверхностей основного 1 и покрывного 2 дисков предотвращается, что обеспечивает снижение гидравлических потерь и повышение КПД рабочих колес центробежных компрессоров.