НАДРОТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА С ДЕМПФИРУЮЩИМИ ПОЛОСТЯМИ

Полезная модель относится к компрессоростроению, в частности к осевым компрессорам для газотурбинных двигателей и установок, диагональным и осецентробежным компрессорам газотурбинных установок.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является надроторное устройство турбомашины, содержащее кольцевую трактовую стенку с полостью вне тракта и роторный лопаточный венец, между периферийными торцами лопаток которого и трактовой стенкой имеется радиальный зазор, а в трактовой стенке выполнены ряды отверстий, сообщающие проточный тракт с полостью вне тракта и расположенные выше и ниже по потоку от входных кромок роторных лопаток, отверстия в трактовой стенке, расположенные выше по потоку от входных кромок роторных лопаток, выполнены в виде рядов щелей, ориентированных в окружном направлении по вращению роторных лопаток, а отверстия в трактовой стенке, расположенные ниже по потоку от входных кромок роторных лопаток, выполнены в виде щелей, ориентированных по потоку в межлопаточных каналах роторных лопаток, при этом кромки каждого ряда щелей трактовой стенки, ориентированные в окружном направлении, размещены в полости тракта ниже по потоку, чем кромки каждого из соответствующих рядов щелей, ориентированные в окружном направлении в полости вне тракта, и на меньшем радиальном расстоянии от оси вращения роторного лопаточного венца, чем расстояние от оси вращения до периферийных торцов роторных лопаток, а в трактовой стенке в каждой щели, ориентированной по потоку в межлопаточных каналах роторных лопаток, кромки в полости тракта в окружном направлении по вращению роторных лопаток расположены выше по потоку, чем кромки каждой соответствующей щели в полости вне тракта (см. Патент РФ №2192564, опубл. 10.11.2002).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве вследствие прохождения через внетрактовую полость воздушной среды возникает повышенное сопротивление турбулентного трения внутри полости, в результате чего возникает недостаточный запас газодинамической устойчивости.
Сущность полезной модели заключается в использовании устройства для снижения сопротивления турбулентного трения, расширения диапазона газодинамической устойчивости компрессора и аэроупругой устойчивости его лопаток при сохранении уровня КПД.
Технический результат - снижение сопротивления турбулентного трения во внетрактовой полости турбокомпрессора.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что надроторное устройство осевого компрессора с демпфирующими полостями содержит кольцевую трактовую стенку с полостью вне тракта, в кольцевой трактовой стенке выполнены ряды отверстий, сообщающие проточный тракт с полостью вне тракта и расположенные выше и ниже по потоку от входных кромок роторных лопаток, отверстия в кольцевой трактовой стенке, расположенные выше по потоку от входных кромок роторных лопаток, выполнены в виде рядов щелей, ориентированных в окружном направлении по вращению роторных лопаток, а отверстия в кольцевой трактовой стенке, расположенные ниже по потоку от входных кромок роторных лопаток, выполнены в виде щелей, ориентированных по потоку в межлопаточных каналах роторных лопаток.
Особенность заключается в том, что в предлагаемой полезной модели задняя стенка корпуса надроторного устройства выполнена перфорированной, перфорационные отверстия выполнены соосно с глухими демпфирующими полостями.
Полезная модель поясняется чертежами, показывающими схему ее реализации.
На фиг. 1 схематично изображено надроторное устройство осевого компрессора с демпфирующими полостями.
На фиг. 2 схематично изображен фрагмент кольцевой трактовой стенки (вид А) фиг. 1.
На фиг. 3  схематично изображена перфорированная задняя стенка корпуса надроторного устройства (разрез Б-Б) фиг. 1.
Надроторное устройство осевого компрессора с демпфирующими полостями (фиг. 1) содержит кольцевую трактовую стенку 1, роторные лопатки 2, корпус надроторнного устройства 3, глухие демпфирующие полости 4, перфорационные отверстия 5, внетрактовую полость 6, ряды отверстий, выполненных на трактовой стенке в виде щелей, расположенных выше и ниже по потоку 7, 8.
На фиг. 2 изображена кольцевая трактовая стенка (вид А), содержащая ряды отверстий, выполненных на трактовой стенке в виде щелей, расположенных выше и ниже по потоку 7, 8.
На фиг. 3 изображена перфорированная задняя стенка корпуса надроторного устройства (разрез Б-Б), содержащая перфорационные отверстия 5.
Устройство работает следующим образом.
При уменьшении расхода воздуха через компрессор вследствие повышения давления за ним или при локальном уменьшении скорости потока возрастают углы атаки на роторные лопатки 2, давление в передней части межлопаточного канала возрастает и становится выше давления на периферии проточной части компрессора перед роторными лопатками 2. Под действием возникшего перепада давлений, из-за чего через отверстия 8, выполненные на кольцевой трактовой стенке 1, расположенные выше по потоку, расположенные над роторными лопатками 2, во внетрактовую полость 6 начинает втекать воздух, который взаимодействует с глухой демпфирующей полостью 4 через перфорационное отверстие 5. При этом турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи поверхности приводят к перетеканию некоторой массы воздуха в полость и обратно. Из-за пружинящего эффекта глухой демпфирующей полости 4 турбулентные пульсации будут ослабевать, уменьшится уровень шума осевого компрессора, значительно снизится мгновенное значение пульсации давления и амплитуды импульсов воздуха, протекающего через надроторное устройство осевого компрессора, затем через ряд отверстий 7, выполненных на кольцевой трактовой стенке 1 в виде щелей, расположенных ниже по потоку, вытекает воздух на вход роторной лопатки 2, где статическое давление ниже, чем в районе между торцом роторных лопаток 2 и рядом отверстий 8, выполненных на кольцевой трактовой стенке 1, расположенных выше по потоку. Таким образом, благодаря применению глухих демпфирующих полостей 4 образуется устойчивая вихревая циркуляция воздуха через внетрактовую полость 6, уменьшается турбулизация воздушного потока, поступающего из отверстий 7, выполненных на кольцевой трактовой стенке 1 в виде щелей, расположенных ниже по потоку, в результате чего расширяется диапазон устойчивой работы турбомашины.
Кроме того, особенность заключается в том, что число перфорационных отверстий 5, сообщающихся с каждой глухой демпфирующей полостью 4, может различаться в зависимости от объема глухой демпфирующей полости 4 и от частоты пульсаций. Однако если расстояние между перфорационными отверстиями 5 меньше размера турбулентного образования, то механизм взаимодействия потока с полостью остается таким же, как и при одном перфорационном отверстии 5. Если же расстояние между перфорационными отверстиями 5 больше размера турбулентного образования, то будет проявляться взаимное влияние перфорационных отверстий 5 на взаимодействие глухой демпфирующей полости 4 с движущимся потоком.