РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА
IMPELLER OF CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Изобретение относится к области компрессоростроения, 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.
Известно рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее основной диск, покрывной диск и расположенные между ними лопатки, образующие межлопаточные каналы, при этом ширина межлопаточных каналов вблизи задней поверхности лопаток в выходной части рабочего колеса выполнена плавно уменьшающейся (см. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1629620, кл. F04D 29/28).
Недостатком известного рабочего колеса является сосредоточение потока вблизи задней поверхности лопаток в средней по высоте части межлопаточных каналов и отсутствие взаимодействия потока со стенками безлопаточного диффузора, в результате чего после выхода из рабочего колеса «след» распространяется на большое расстояние.
Техническим результатом изобретения является снижение гидравлических потерь в рабочем колесе и повышение КПД центробежного компрессора.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что рабочее колесо центробежного компрессора содержит основной диск, покрывной диск и расположенные между ними лопатки, при этом на каждой лопатке с ее вогнутой стороны вдоль нее и в средней по ее ширине части расположен аэродинамический выступ, имеющий прямоугольные поперечные сечения и увеличивающиеся в сторону выхода из межлопаточного канала размеры от нуля в точке, расположенной на радиусе 0,75-0,85 от радиуса колеса, и до следующих размеров на наружном диаметре колеса: высоты, равной 0,17…0,22 величины шага лопаток на наружном диаметре колеса, и ширины, равной 0,70…0,75 от высоты межлопаточного канала.
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; на фиг.3 - вид Б на фиг.2, повернуто.
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 таким образом, что выходная кромка 4 каждой лопатки 3 соединяет внешние диаметры основного 1 и покрывного 2 дисков (фиг.2), 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).
Каждая лопатка 3 имеет на своей задней поверхности 6 (на вогнутой стороне лопатки 3) вдоль нее и в средней по ее ширине части аэродинамический выступ 9. Выступ 9 имеет прямоугольные поперечные сечения и увеличивающиеся в сторону выхода из межлопаточного канала 8 размеры: высоту, изменяющуюся от 0 до 0,17…0,22 величины шага t лопаток 3 на наружном диаметре рабочего колеса, и ширину, изменяющуюся от 0 до 0,7…0,75 высоты межлопаточных каналов 8 на выходе из рабочего колеса (фиг.3), при этом начало выступа 9 расположено на относительном радиусе 0,75…0,85 от радиуса рабочего колеса.
Рабочее колесо центробежного компрессора работает следующим образом. Поток сжимаемого газа входит в межлопаточные каналы 8, перемещается к периферии рабочего колеса, при этом на задней поверхности 6 лопаток 3 рабочего колеса формируется область низкоэнергетического «следа», структура потока в котором существенно отличается от структуры потока в области «ядра». Благодаря уменьшению площади сечения межлопаточного канала 8 из-за аэродинамического выступа 9 скорость потока в области низкоэнергетического «следа» повышается, что приводит к уменьшению гидравлических потерь, связанных с большой разностью скоростей. Благодаря тому, что аэродинамический выступ 9 расположен в средней по высоте межлопаточных каналов 8 части лопаток 3, поток сжимаемого газа отклоняется к основному 1 и покрывному 2 дискам, а после выхода из рабочего колеса - к стенкам безлопаточного диффузора. Взаимодействие потока, имеющего структуру низкоэнергетического «следа», со стенками безлопаточного диффузора способствует локализации распространения «следа» на малом расстоянии после выхода из рабочего колеса, благодаря чему условия обтекания расположенных ниже по потоку входных кромок лопаток диффузора улучшаются и происходит повышение КПД.