RU2705502C1 - Turbo compressor - Google Patents
Turbo compressor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705502C1 RU2705502C1 RU2018138740A RU2018138740A RU2705502C1 RU 2705502 C1 RU2705502 C1 RU 2705502C1 RU 2018138740 A RU2018138740 A RU 2018138740A RU 2018138740 A RU2018138740 A RU 2018138740A RU 2705502 C1 RU2705502 C1 RU 2705502C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annular
- sealing
- housing
- rotor device
- segments
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к осевым, диагональным и осецентробежным компрессорам газотурбинных установок.The invention relates to compressor engineering, in particular to axial, diagonal and centrifugal compressors of gas turbine plants.
Известен турбокомпрессор (патент RU 2162164 С1, 20.01.2001) с надроторным устройством, содержащим расположенную в корпусе перед и над лопатками рабочего колеса кольцевую полость, сообщающуюся с проточной частью турбомашины через щели между образующими решетку ребрами в поперечном сечении наклоненными к радиусу корпуса, а так же имеющие угол между боковой поверхностью ребер и осью компрессора. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа предложенного изобретения.A turbocompressor is known (patent RU 2162164 C1, 01/20/2001) with a rotor device containing an annular cavity located in the housing in front of and above the impeller blades, communicating with the flow part of the turbomachine through the slots between the ribs forming the grating in cross section inclined to the radius of the housing, and having an angle between the lateral surface of the ribs and the axis of the compressor. This technical solution is selected as a prototype of the proposed invention.
Основным недостатком прототипа является то, что полость надроторного устройства всегда сообщается с проточной частью компрессора, что вызывает негативные эффекты в диапазоне работы компрессора при nпр=0,85…1,00. В частности происходит падение КПД ступени компрессора, в которой установлено надроторное устройство, и как следствие, падение КПД компрессора в целом. Так же возможно уменьшение запасов газодинамической устойчивости компрессора.The main disadvantage of the prototype is that the cavity of the rotary device always communicates with the flow part of the compressor, which causes negative effects in the range of the compressor at n pr = 0.85 ... 1.00. In particular, there is a drop in the efficiency of the compressor stage, in which the rotor device is installed, and as a result, a drop in the efficiency of the compressor as a whole. It is also possible to reduce the reserves of gas-dynamic stability of the compressor.
Задача настоящего изобретения заключается в снижении негативного эффекта, которое оказывает надроторное устройство на режимах работы при nпр=0,85…1,00, за счет разъединения полости надроторного устройства и проточной части компрессора при переходе на вышеуказанный режим за счет установки в полости регулирующих пластин, которые перекрывают щели решетки надроторного устройства. При возвращении режима работы компрессора nпр<0,85, происходит обратное соединение полостей надроторного устройства и тракта компрессора.The objective of the present invention is to reduce the negative effect that the nadrotor device has in operating modes at n pr = 0.85 ... 1.00, due to the separation of the cavity of the nadrotor device and the flow part of the compressor when switching to the above mode due to the installation of control plates in the cavity that overlap the slots of the lattice of the rotor device. When the compressor operating mode is returned n pr <0.85, the cavities of the rotor device and the compressor path are inversely connected.
Указанная задача решается тем, что в известном турбокомпрессоре, содержащем корпус с размещенными в нем рабочими и направляющими лопатками, в котором над торцами рабочих лопаток выполнено надроторное устройство, состоящее из корпуса и кольцевой решетки, образованной ребрами и щелевыми каналами между ними, при этом между корпусом надроторного устройства и кольцевой решеткой образована кольцевая полость, сообщающаяся с проточной частью турбокомпрессора через щелевые каналы между образующими кольцевую решетку ребрами, согласно предложению корпус надроторного устройства снабжен по меньшей мере одним сквозным отверстием для сообщения кольцевой полости с последующими ступенями турбокомпрессора, при этом в корпусе надроторного устройства размещены уплотнительные втулки, в кольцевой полости над кольцевой решеткой размещены кольцевые сегменты, установленные с возможностью перекрытия щелевых каналов кольцевой решетки, на кольцевых сегментах выполнены окружные пазы, в которых размещены уплотнительные проставки, установленные над концами кольцевых сегментов с возможностью перекрытия зазора между ними, при этом на внутренних поверхностях кольцевых сегментов и уплотнительных проставок закреплены уплотнительные элементы из пластичного материала, а каждый кольцевой сегмент снабжен отверстием под резьбовую втулку, корпус надроторного устройства и кольцевые сегменты соединены между собой посредством упругих подвижных элементов, один конец которых жестко закреплен в резьбовой втулке неразъемным соединением, а другой конец жестко закреплен в уплотнительной втулке неразъемным соединением.This problem is solved by the fact that in the known turbocharger comprising a housing with working and guide vanes located therein, in which a rotor device is made above the ends of the working vanes, consisting of a housing and an annular lattice formed by ribs and slot channels between them, while between the housing of the rotor device and the annular lattice, an annular cavity is formed, communicating with the flow part of the turbocompressor through slotted channels between the fins forming the annular lattice, according to the proposal The housing of the rotor device is equipped with at least one through hole for communicating the annular cavity with subsequent stages of the turbocompressor, while the sealing sleeves are placed in the housing of the rotor device, annular segments placed with the possibility of overlapping slotted channels of the annular array are placed in the annular cavity above the annular grill, circumferential grooves are made in the annular segments, in which sealing spacers are placed, installed above the ends of the annular segments with possible the gap between them, while on the inner surfaces of the annular segments and sealing spacers are fixed sealing elements made of plastic material, and each annular segment is provided with an opening for the threaded sleeve, the body of the rotor device and the annular segments are interconnected by means of elastic movable elements, one end of which is rigidly fixed in the threaded sleeve by a one-piece connection, and the other end is rigidly fixed in the sealing sleeve by a one-piece connection.
Уплотнительная втулка может иметь фланец, соединенный с втулкой посредством разъемного или неразъемного соединения, при этом фланец закреплен на корпусе посредством разъемного соединения. В данных вариантах реализации устройства уплотнительная втулка должна быть снабжена уплотнительным кольцом из пластичного материала.The sealing sleeve may have a flange connected to the sleeve by means of a detachable or one-piece connection, wherein the flange is fixed to the housing by means of a detachable connection. In these embodiments of the device, the sealing sleeve should be provided with a sealing ring of plastic material.
Уплотнительная втулка также может быть закреплена на корпусе посредством неразъемного соединения.The sealing sleeve can also be fixed to the housing by means of a one-piece connection.
Наличие в полости надроторного устройства кольцевых сегментов с уплотнительными проставками, которые, прижимаясь к кольцевой решетке надроторного устройства с щелевыми каналами, позволяет отделить полость надроторного устройства от проточной части компрессора. Прижатие кольцевых сегментов с уплотнительными проставками осуществляется за счет воздуха статическое давление которого больше статического давления в проточной части. Воздух поступает в полость надроторного устройства через отверстие в корпусе и отбирается от последующих ступеней компрессора. Для гарантированного возврата кольцевых сегментов в нерабочее положение при прекращении подачи давления в полость надроторного устройства используются упругие подвижные элементы, например возвратные пружины.The presence in the cavity of the rotor device of the ring segments with sealing spacers, which, pressing against the annular lattice of the rotor device with slotted channels, allows you to separate the cavity of the rotor device from the flow part of the compressor. The pressure of the annular segments with sealing spacers is due to air, the static pressure of which is greater than the static pressure in the flow part. Air enters the cavity of the rotor device through an opening in the housing and is taken from the subsequent compressor stages. To guarantee the return of the annular segments to a non-working position when the pressure supply to the cavity of the rotor device is stopped, elastic movable elements, for example return springs, are used.
На фиг. 1 представлено продольное сечение турбокомпрессораIn FIG. 1 shows a longitudinal section of a turbocharger
На фиг. 2 - поперечное сечение турбокомпрессора по линии А-А, в положении когда надроторное устройство закрытоIn FIG. 2 is a cross-section of a turbocharger along the line AA in the position when the rotary device is closed
На фиг. 3 - поперечное сечение турбокомпрессора по линии А-А, в положении когда надроторное устройство открытоIn FIG. 3 is a cross section of a turbocharger along the line AA, in the position when the rotary device is open
1 - корпус надроторного устройства;1 - the body of the rotor device;
2 - кольцевая решетка с щелевыми каналами;2 - annular lattice with slotted channels;
3 - рабочее колесо компрессора;3 - the impeller of the compressor;
4 - кольцевые сегменты;4 - ring segments;
5 - уплотнительная проставка;5 - a sealing spacer;
6, 7 - уплотнительные элементы;6, 7 - sealing elements;
8 - отверстие в корпусе надроторного устройства;8 - hole in the housing of the rotor device;
9 - упругий подвижный элемент;9 - elastic movable element;
10 - резьбовая втулка;10 - threaded sleeve;
11 - уплотнительная втулка;11 - a sealing sleeve;
12 - уплотнительное кольцо;12 - a sealing ring;
13 - окружные пазы;13 - circumferential grooves;
14 - фланец;14 - a flange;
15 - проточная часть турбокомпрессора;15 - flow part of a turbocompressor;
16 - полость надроторного устройства.16 - cavity nadrotornogo device.
Турбокомпрессор содержит надроторное устройство, которое включает полость надроторного устройства (16), образованную корпусом надроторного устройства (1) и кольцевой решеткой надроторного устройства (2) с щелевыми каналами. Надроторное устройство расположено над рабочим колесом (3) в проточной части (15) турбокомпрессора. Устройство состоит из кольцевых сегментов (4) и уплотнительных проставок (5). Для улучшения герметичности на торцах кольцевых сегментов (4) закреплены уплотнительные элементы (6) из пластичного материала. На внутренней части уплотнительных проставок (5) по периметру также закреплены уплотнительные элементы (7) из пластичного материала. Уплотнительные элементы (6) и (7) обеспечивают минимизацию перетечек из полости (16) в полость (15) и могут быть выполнены из различных пластичных материалов типа резины или фторопласта. Упругие подвижные элементы (9), которые могут представлять собой пластинчатые или кольцевые пружины, закреплены в кольцевой решетке (2) через резьбовые втулки (10) и в корпусе (1) через уплотнительную втулку (11). Наличие резьбы на втулке (10) обусловлено технологией сборки всего узла регулируемого надроторного устройства. Для обеспечения герметичности на уплотнительную втулку (11) устанавливается уплотнительное кольцо (12) из пластичного материала, например из резины. Выбор способа крепления уплотнительной втулки (11) к корпусу (1) обусловлен стратегией эксплуатации двигателя. В случае необходимости переборки узла надроторного устройства (например, при капитально-восстановительном ремонте) уплотнительная втулка (11) должна закрепляться при помощи разъемного винтового соединения через фланец (14). Если разборка узла надроторного устройства не предусмотрена жизненным циклом двигателя, то допускается фиксация уплотнительной втулки (11) на корпусе (1) при помощи неразъемного соединения, например путем сварки или пайки. При этом резиновое кольцо не устанавливается. Для симметричности прижатия кольцевых сегментов (4) к кольцевой решетке надроторного устройства (2) в конструкцию введено две плоскости упругих подвижных элементов (9), например возвратных пружин. Для обеспечения постоянного положения уплотнительных проставок (5) относительно кольцевых сегментов (4), на сегментах (4) выполнены окружные пазы (13).The turbocharger contains a rotor device, which includes a cavity of the rotor device (16), formed by the body of the rotor device (1) and the annular lattice of the rotor device (2) with slotted channels. The nadrotorny device is located above the impeller (3) in the flow part (15) of the turbocharger. The device consists of annular segments (4) and sealing spacers (5). To improve the tightness at the ends of the annular segments (4), sealing elements (6) of plastic material are fixed. On the inside of the sealing spacers (5) around the perimeter, sealing elements (7) of plastic material are also fixed. Sealing elements (6) and (7) minimize the leakage from the cavity (16) to the cavity (15) and can be made of various plastic materials such as rubber or fluoroplastic. Elastic movable elements (9), which may be leaf or ring springs, are fixed in the annular lattice (2) through the threaded bushings (10) and in the housing (1) through the sealing sleeve (11). The presence of thread on the sleeve (10) is due to the assembly technology of the entire node of the adjustable rotor device. To ensure tightness, a sealing ring (12) of plastic material, for example rubber, is installed on the sealing sleeve (11). The choice of the method of fastening the sealing sleeve (11) to the housing (1) is determined by the engine operation strategy. If it is necessary to rebuild the over-rotor unit assembly (for example, during overhaul repairs), the sealing sleeve (11) must be secured with a detachable screw connection through the flange (14). If the disassembly of the rotor device assembly is not provided for by the engine life cycle, then it is allowed to fix the sealing sleeve (11) on the housing (1) by means of an integral connection, for example, by welding or soldering. In this case, the rubber ring is not installed. For symmetrical pressing of the ring segments (4) to the annular lattice of the rotor device (2), two planes of elastic movable elements (9), for example, return springs, are introduced into the structure. To ensure a constant position of the sealing spacers (5) relative to the annular segments (4), circumferential grooves (13) are made on the segments (4).
На режимах работы компрессора с nпр<0,8…0,85, давление в полость (16) не подается. За счет перепада давления и силы упругости подвижных элементов (9) кольцевые сегменты (5) и уплотнительные проставки (5) прижимаются к корпусу (1). Таким образом, надроторное устройство находится в рабочем состоянии. При увеличении режима работы компрессора, через отверстие (8), в полость (16) подается давление от одной из последующих ступеней компрессора, которое воздействуя на кольцевые сегменты (5) и уплотнительные проставки (5) сверху прижимают их к кольцевой решетке надроторного устройства (2). Таким образом, щели в кольцевой решетке (2) прикрываются, и надроторное устройство прекращает работу.At compressor operating modes with n ol <0.8 ... 0.85, pressure is not supplied to the cavity (16). Due to the pressure drop and the elastic force of the movable elements (9), the annular segments (5) and the sealing spacers (5) are pressed against the housing (1). Thus, the rotor device is in working condition. With an increase in the compressor operating mode, through the hole (8), pressure is supplied to the cavity (16) from one of the subsequent compressor stages, which, acting on the ring segments (5) and the sealing spacers (5), press them from above to the annular lattice of the rotor device (2) ) Thus, the slots in the annular lattice (2) are covered, and the rotor device stops working.
Количество отверстий (8) выбирается исходя из условия поддержания постоянного давления в полости (16) в течение всего времени работы компрессора на режимах nпр>0,8…0,85, которое определяется эффективностью уплотняющих элементов (6) и (7), а так же потребной скоростью перевода надроторного устройства из рабочего в нерабочее состояние.The number of holes (8) is selected based on the condition of maintaining a constant pressure in the cavity (16) during the entire compressor operation time in the modes n pr > 0.8 ... 0.85, which is determined by the efficiency of the sealing elements (6) and (7), and as well as the required speed of transfer of the nadrotor device from the working to the idle state.
Сборку осуществляют следующим образом.Assembly is as follows.
В корпус (1) устанавливаются кольцевые сегменты (4) и уплотняющие проставки (5), при этом уплотняющие проставки (5) вставляются в окружные пазы (13) выполненные на кольцевых сегментах (4). В резьбовые отверстия в кольцевых сегментах (4) вкручиваются резьбовые втулки (10) внутри которых установлены упругие подвижные элементы (9), на обратной стороне которых устанавливают уплотнительные втулки (11) с уплотнительными, например резиновыми кольцами. Затем осуществляется фиксация уплотнительных втулок (11) на корпусе (1). Возможны следующие варианты фиксации: при помощи резьбового соединения уплотнительной втулки (11) с фланцем (14), который в свою очередь закрепляется на корпусе (1) разъемным соединением; при помощи неразъемного соединения уплотнительной втулки (11) с фланцем (14), который в свою очередь закрепляется на корпусе (1) разъемным соединением; при помощи неразъемного соединения (сварка или пайка) уплотнительной втулки (11) с корпусом (1), при этом резиновые кольца не устанавливаются, герметичность соединения обеспечивается сплошным соединительным швом. Корпус (1) с собранным узлом уплотнения надроторного устройства крепится к корпусу статора турбокомпрессора разъемным резьбовым соединением, после чего в корпус (1) устанавливается кольцевая решетка (2).The ring segments (4) and sealing spacers (5) are installed in the housing (1), while the sealing spacers (5) are inserted into the circumferential grooves (13) made on the ring segments (4). The threaded bushings (10) are screwed into the threaded holes in the annular segments (4), within which elastic movable elements (9) are installed, on the back of which the sealing bushings (11) are installed with sealing, for example, rubber rings. Then, the sealing sleeves (11) are fixed on the housing (1). The following fixing options are possible: by means of a threaded connection of the sealing sleeve (11) with a flange (14), which, in turn, is fixed to the housing (1) by a detachable connection; by means of an integral connection of the sealing sleeve (11) with a flange (14), which in turn is fixed to the housing (1) by a detachable connection; by means of an integral connection (welding or soldering) of the sealing sleeve (11) with the body (1), while the rubber rings are not installed, the tightness of the connection is ensured by a continuous connecting seam. The housing (1) with the assembled seal unit of the rotor device is attached to the turbocharger stator housing by a detachable threaded connection, after which an annular grill (2) is installed in the housing (1).
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018138740A RU2705502C1 (en) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | Turbo compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018138740A RU2705502C1 (en) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | Turbo compressor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2705502C1 true RU2705502C1 (en) | 2019-11-07 |
Family
ID=68500793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018138740A RU2705502C1 (en) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | Turbo compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2705502C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU273364A1 (en) * | CENTRIFUGAL COMPRESSOR | |||
| US4595340A (en) * | 1984-07-30 | 1986-06-17 | General Electric Company | Gas turbine bladed disk assembly |
| RU2034175C1 (en) * | 1993-03-11 | 1995-04-30 | Центральный институт авиационного моторостроения им.П.И.Баранова | Turbo-compressor |
| RU2162164C1 (en) * | 1999-12-10 | 2001-01-20 | Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова | Turbocompressor |
-
2018
- 2018-11-02 RU RU2018138740A patent/RU2705502C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU273364A1 (en) * | CENTRIFUGAL COMPRESSOR | |||
| US4595340A (en) * | 1984-07-30 | 1986-06-17 | General Electric Company | Gas turbine bladed disk assembly |
| RU2034175C1 (en) * | 1993-03-11 | 1995-04-30 | Центральный институт авиационного моторостроения им.П.И.Баранова | Turbo-compressor |
| RU2162164C1 (en) * | 1999-12-10 | 2001-01-20 | Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова | Turbocompressor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10208615B2 (en) | Seal shoe for a hydrostatic non-contact seal device | |
| JP3983242B2 (en) | Gas turbine engine and method of assembling the same | |
| RU2640144C2 (en) | Seal assembly for gas turbine engine including grooves in inner band | |
| US9328926B2 (en) | Segmented combustion chamber head | |
| CN106121737B (en) | Turbocharger with variable vane turbine nozzle with integrated bypass mechanism | |
| CN107725118B (en) | Variable nozzle turbine with means for radially positioning a variable nozzle cartridge | |
| US6808364B2 (en) | Methods and apparatus for sealing gas turbine engine variable vane assemblies | |
| JP2006348941A (en) | Steam turbine | |
| KR101021658B1 (en) | Turbocharger with variable nozzle device | |
| CA2976930A1 (en) | Inner shroud and orientable vane of an axial turbomachine compressor | |
| KR102272728B1 (en) | Steam turbine and methods of assembling the same | |
| JP2017502195A (en) | Blade apparatus and corresponding arrangement for gas turbine | |
| GB803137A (en) | Improvements in or relating to axial-flow fluid machines for example turbines and compressors of gas-turbine engines | |
| JP2017110642A (en) | Compliant shroud for gas turbine engine clearance control | |
| RU2705502C1 (en) | Turbo compressor | |
| CN110431286B (en) | Tip balancing slit for a turbomachine | |
| RU184419U9 (en) | Gas turbine engine rotor insert | |
| RU2633278C1 (en) | Standard housing of centrifugal gas compressor | |
| EP3287605A1 (en) | Rim seal for gas turbine engine | |
| US11428111B2 (en) | Device for cooling a turbomachine housing | |
| RU2538985C1 (en) | High-temperature turbine stator | |
| US20160376900A1 (en) | Stator device for a continuous-flow machine with a housing appliance and multiple guide vanes | |
| RU2818422C1 (en) | Combustion chamber double-row radial diffuser | |
| RU2795138C1 (en) | Compressor and gas turbine | |
| RU2175409C1 (en) | Compressor of gas-turbine engine |