УСТРОЙСТВО ПОВОРОТА НАПРАВЛЯЮЩИХ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к машиностроению, а более конкретно к компрессоростроению, насосостроению и турбостроению.
Известен «Лопаточный направляющий аппарат для регулирования осевых воздуходувных машин» (А.С. СССР №74121 МПК F04D 27/00, 16.10.1947 г.), содержащий лопатки направляющего аппарата, состоящие из двух частей: передней неподвижной части и задней поворотной около продольной оси лопатки, с целью регулирования расхода и напора воздуха путем поворота задней подвижной части лопаток.
Недостатком аналога является то, что при повороте подвижной части, лопатка на стыке с неподвижной частью лопатки ступенчато меняет форму профиля, что может вызывать срыв потока и привести к уменьшению запасов газодинамической устойчивости компрессора и уменьшению коэффициента полезного действия.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Устройство поворота направляющих лопаток компрессора, а также сопловых лопаток турбины» (патент РФ №2300669, МПК F04D 27/00, 21.10.2005 г.), в котором поворот лопаток нескольких рядов направляющих аппаратов осуществляется индивидуальными регулирующими кольцами, соединенными с рычагами лопаток данного ряда, что усложняет конструкцию устройства и увеличивает его массу.
Недостатком прототипа является сложность и повышенная масса устройства.
Техническим результатом разработки является упрощение конструкции и снижение массы устройства, повышение эффективности работы компрессора.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве поворота направляющих лопаток компрессора, содержащем корпус с расположенными в нем радиально на цапфах лопатками, имеющими рычаги, закрепленные на их цапфах, регулирующее кольцо, расположенное концентрично корпусу и соединенное с каждым рычагом лопатки, согласно заявляемому техническому решению, лопатки выполнены по меньшей мере из двух жестких элементов профиля, один из которых расположен у втулки входного канала, второй расположен на периферии входного канала, жесткие элементы профиля присоединены к цапфам и объединены в одно целое эластичным, например из резины, элементом профиля, длина рычагов, соединенных с жестким элементом профиля, расположенным у втулки входного канала, больше длины рычагов, соединенных с жестким элементом профиля, расположенным на периферии входного канала, при этом отношение длин рычагов обратно пропорционально отношению синусов оптимальных углов поворота соответствующих жестких элементов профиля лопатки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема регулируемого направляющего аппарата центробежного компрессора, на фиг.2 изображен вид А фиг 1 с жесткими элементами профиля лопатки, с рычагами и регулирующим кольцом, на фиг.3 показано, что устройство может содержать более двух жестких элементов профиля, например три.
Регулируемые лопатки 1 содержат жесткие элементы профиля 2, расположенные у втулки входного канала и жесткие элементы профиля 3, расположенные на периферии входного канала. Жесткие части профиля 2 и 3 совместно с эластичной оболочкой 4, выполненной, например из резины, образуют рабочий профиль лопаток. Жесткие элементы профиля 2 прикреплены к цапфам 5, которые проходят через телескопические цапфы 6, прикрепленные к жестким элементам профиля 3.
Цапфы 5 и 6 расположены радиально в корпусе 7 входного канала перед рабочим колесом 8 с возможностью вращения вокруг своей оси и скреплены с рычагами 9 и 10 соответственно. Рычаги 9 и 10 через шарниры 11 и 12, допускающие радиальные и продольные вдоль оси компрессора перемещения соединены с регулирующим кольцом 13, расположенным концентрично корпуса 7 и имеющим возможность вращаться вокруг него. Рычаги 9 и 10 имеют различную длину, при этом отношение длин рычагов обратно пропорционально отношению синусов оптимальных углов поворота соответствующих жестких элементов профилей лопатки, расположенных на периферии и около втулки входного канала.
Устройство поворота направляющих лопаток компрессора работает следующим образом: при повороте регулирующего кольца 13 вокруг корпуса 7 на величину Б рычаги 9 и 10 совместно с закрепленными на цапфах жесткими элементами профиля 2 и 3 повернутся на угол φ1 и φ2 соответственно, при этом угол φ2 будет больше φ1 поскольку длина L2 рычагов 10 меньше длины L1 рычагов 9. Эластичная часть 4 лопатки деформируясь обеспечит плавное изменение по высоте лопатки угла установки профиля от жесткого элемента 2 до жесткого элемента 3.
Углы φ1 и φ2 поворота жестких частей 2 и 3 профиля, расположенных около втулки и на периферии входного канала, соответствуют перемещению шарниров 11 и 12 с регулирующим кольцом 13 на величину Б в окружном направлении.
Потребность в большем угле поворота жесткого элемента сечения, расположенного на периферии входного канала, по сравнению с жестким элементом профиля, расположенным у втулки входного канала, вызвано более интенсивным изменением осевой скорости потока газа на входе в компрессор по сравнению с окружной скоростью при изменении оборотов ротора.
Применение устройства поворота направляющих лопаток компрессора, имеющего два и более жестких элементов профиля лопатки, расположенных у втулки и на периферии входного канала и соединенных между собой эластичным, например из резины, элементом профиля и имеющих цапфы с рычагами различной длины, соединенных с единым регулирующим кольцом, упрощает конструкцию, снижает массу устройства, позволяет производить регулирование компрессора в широком диапазоне работы с высоким коэффициентом полезного действия.