PL172608B1 - Urzadzenie stabilizujace do rozszerzania pola charakterystyki sprezarki PL PL - Google Patents

Abstract

Urzadzenie stabilizujace do rozszerzania pola charakterystyki sprezarki, skladajace sie z pierscienia osadzonego trwale na lopatkach wirnika i z wybrania w obudowie sprezarki, w postaci obrotowo-symetry- cznego rowka, znamienne tym, ze ma w obszarze wejscia wirnika (3) umieszczony pierscien (1), przy czym pierscien (1) przy obracaniu sie wirnika (3) w wybraniu (5) jest ruchomy, zas pomiedzy pierscie- niem (1) i sciana obudowy (4) istnieje tylko zwykly, ciasny luz. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie stabilizujące do rozszerzemapolacharakterystyki sprężarki, składające się z pierścienia osadzonego trwale na łopatkach wirnika i z wybrania w obudowie sprężarki, w postaci obrotowo-symetrycznego rowka.

Wiadomo jest, ze przy obracaniu się wirnika sprężarki, w szczelinie pomiędzy obracającymi się krawędziami zewnętrznymi łopatek wirujących i spoczynkową obudową, ustala się przepływ szczelinowy od strony łopatki o wysokim ciśnieniu do strony łopatki o niskim ciśnieniu. Ten przepływ szczelinowy może w połączeniu z innymi przebiegami przepływowymi w części wejściowej wirnika promieniowego prowadzić do powstawania wiru. Z powodu tego wiru zmniejsza się sprawność sprężarki i stabilny obszar linii charakterystyki sprężarki zwęża się.

Przy stosowaniu turbosprężarek dąży się do tego, aby ze wzrastającym przepływem uzyskać monotonicznie malejące linie charakterystyk bez histerezy, aby uzyskać wysoką pewność działania przy pracy pod częściowym obciążeniem. Takie ciągłe linie charakterystyk są określane jako stabilne. Przy częściowym obciążeniu takie jednak stabilne linie charakterystyk są tym trudniejsze do uzyskania, im większy jest stosunek ciśnień w punkcie obliczeniowym. Z tego też powodu usiłuje się za pomocą dodatkowych urządzeń stabilizujących wytworzyć pożądane stabilne linie charakterystyk.

Przykładowo, w szwajcarskim opisie patentowym CH 675 279 przedstawione jest urządzenie stabilizujące składające się z wybrania w obudowie sprężarki odśrodkowej i scalonego z tym wybraniem pierścienia integrującego. Wybranie, względnie pierścień stabilizujący, są przy tym umieszczone przed wirnikiem i na zewnątrz głównego strumienia przepływu. Na zewnętrznym obwodzie pierścienia stabilizującego znajdują się łopatki stabilizujące, które są zakotwione na wewnętrznym zarysie wybrania. Wadą tego rozwiązania jest wymagające dużego nakładu konstrukcyjnego, ukształtowanie obudowy, pierścienia i łopatek stabilizujących. Poza tym, i tak juz duże obciążenie drganiami łopatek wirnika w obszarze wejścia, przez urządzenie stabilizujące zostaje jeszcze wzmocnione.

Znane jest urządzenie stabilizujące, w którym wymienione powyżej wady zostają zredukowane. Urządzenie to składa się z pierścienia połączonego trwale z łopatkami wirnika, przy czym pomiędzy pierścieniem i obudową sprężarki jest umieszczony, stosunkowo duży, promieniowy kanał recyrkulacyjny. Przy silnym dławieniu sprężarki zostaje tam umożliwiony przepływ recyrkulacyjny, który przyczynia się do stabilizacji pola charakterystyki. Pierścień wspiera krawędzie wejściowe łopatek, zarówno w kierunku promieniowym, jak i stycznym i w ten sposób zmniejsza drgania łopatek.

Wadą tego rozwiązania jest konieczność stosunkowo dużego kanału recyrkulacyjnego oraz fakt, ze w niektórych sprężarkach odśrodkowych występuje niepożądanie silna recyrkulacja.

172 608

Celem wynalazku jest uniknięcie wszystkich wymienionych wyżej wad i aby w sprężarce, w obszaize wlotowym wirnika, zapobiec wytwarzaniu się szkodliwego przepływu szczelinoweση od jednej strony łopatkr do drugiei i tym samym przez ustabilizowanie przepływu rozszerzyć

C¹ ~ “ J -----J — ----J — 1' O j s J χ x i-<

-pole Cngraktarystyki sprężarki

................................- ......

udun4v piuuxuiy

4,.

un

SCiS wirnika.

Zgodnie z wynalazkiem zostaje to osiągnięte w ten sposób, że urządzenie stabilizujące składające się z osadzonego trwale na łopatkach wirnika, pierścienia i wybrania w obudowie w postaci obrotowo-symetrycznego rowka charakteryzuje się tym, że pierścień w obszarze wejścia wirnika jest tak umieszczony, iż pierścień, przy obracaniu się wirnika, jest ruchomy w wybraniu, przy czym między pierścieniem i ścianą obudowy istnieje tylko zwykły ciasny luz.

Zalet wynalazku należy między innymi, upatrywać w tym, że część wejściowa wirnika nie wytwarza wirów, albo powstają jeszcze tylko wiry w zmniejszonym zakresie. Prowadzi to do tego, że podwyższa się stopień sprawności sprężarki i rozszerza się stabilny obszar linii charakterystyki sprężarki. Równocześnie, za pomocą pierścienia zostają wsparte łopatki w kierunku stycznym i promieniowym, co zmniejsza obciążenie spowodowane drganiami. Ponieważ pierścień ogranicza się tylko do części wejściowej wirnika, a tam promień jest mniejszy niz na wyjściu wirnika, więc obciążenie od siły odśrodkowej jest stosunkowo małe i dzięki temu dające się opanować.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia na podstawie sprężarki odśrodkowej częściowy przekrój południkowy sprężarki z urządzeniem stabilizującym.

Pokazane zostały elementy tylko najważniejsze dla zrozumienia wynalazku. Kierunek przepływu czynnika roboczego jest oznaczony strzałką.

Na rysunku jest przedstawiona część sprężarki odśrodkowej z urządzeniem stabilizującym zgodnym z wynalazkiem.

Sprężarka składa się z obudowy 4 i wirnika 3. Wirnik 3 jest wyposażony w pierścień 1 w postaci krótkiej tarczy nakrywającej, połączony trwale z łopatkami 2 wirnika 3. Tarcza nakrywająca jest ograniczona tylko do części wejściowej wirnika 3. W obudowie 4 sprężarki znajduje się wybranie 5 w postaci obrotowo-symetrycznego rowka.

Wymiary wybrania i są tak dostosowane do wymiarów pierścienia 1, ze pierścień 1 jest przy obrotach wirnika 3 dobrze ruchomy, ale między pierścieniem 1 i ścianami obudowy 4 istnieje tyko zwykły, ciasny luz, który istnieje na przykład również między górną krawędzią łopatek 2 wirnika 3 i ścianami obudowy 4.

Pierścień 1 wspiera krawędzie wejściowe łopatek w kierunku promieniowym i stycznym. Prowadzi to do tego, że amplitudy drgań łopatek zostają znacznie zmniejszone i spada obciążenie mechaniczne łopatek. Ponieważ pierścień 1 jest ograniczony tylko do części wejściowej wirnika 3, gdzie promień jest znacznie mniejszy niż na wyjściu wirnika, więc również obciążenie siłami odśrodkowymi jest znacznie mniejsze i dzięki temu dające się opanować. Zatem zniszczenie pierścienia 1 wskutek działania wysokiej siły odśrodkowej nie zdarza się.

Pierścień 1 wirujący w wybraniu 5 wraz z wirnikiem 3 zapobiega tworzeniu się przepływu szczelinowego poprzez zewnętrzne krawędzie łopatek w obszarze wirnika, w którym przepływ szczelinowy mógłby się przyczynić do powstania wiru szkodliwego.

Dzięki temu wir wcale nie powstaje, albo tylko w ograniczonym zakresie. W ten sposób podwyższa się stopień sprawności sprężarki i rozszerza się stabilny obszar linii charakterystyki sprężarki.

172 608

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Urządzenie stabilizujące do rozszerzania pola charakterystyki sprężarki, składające się z pierścienia osadzonego trwale na łopatkach wirnika i z wybrania w obudowie sprężarki, w postaci obrotowo-symetrycznego rowka, znamienne tym, że ma w obszarze wejścia wirnika (3) umieszczony pierścień (1), przy czym pierścień (l) przy obracaniu się wirnika (3) w wybraniu (5) jest ruchomy, zaś pomiędzy pierścieniem (1) i ścianą obudowy (4) istnieje tylko zwykły, ciasny luz.