Спиральный корпус для турбомашин - RU2118463C1

Код документа: RU2118463C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Изобретение касается спирального корпуса для турбомашин с асимметрично расположенной относительно поперечных сечений спирали, предвключенной радиальной или диагональной дисковой кольцевой камерой дискового диффузора в компрессоре или входной кольцевой камерой турбины и с приблизительно постоянным диаметром основной окружности DZ.

Из патента США N 3380711 известна входная спираль радиальной турбины с предвключенным сепаратором (смотри фиг. 3). Там спиральный корпус имеет лишь одну спираль с постоянным внутренним радиусом или радиусом основной окружности и с постоянным наружным радиусом при подогнанном в осевом направлении поперечном сечении потока. Уменьшение наружного радиуса с переходом к круглому сечению в зоне начального участка улитки там распознать невозможно.

В известном из ЕСК, Бруно: "Вентиляторы", издательство Шпрингер, Берлин, Гейдельберг и др., 5-ое издание, 1992, стр. 211, 224 уровне техники в соответствии с фиг. 1 спираль выполнена с прямоугольными или круглыми поперечными сечениями и при достижении начального участка улитки у компрессоров переходит в примыкающий диффузор, который в большинстве случаев выполняется в виде конического диффузора. При этом радиус rZ основной окружности в большинстве случаев постоянный и соответствует наружному радиусу rS расположенной в спирали дисковой кольцевой камеры. В зоне начального участка могут быть реализованы при этом оптимальные условия течения. При этом при круглом сечении получаются относительно большие радиусы rAмакс., которые, в частности, приводят к большим конструктивным затратам, если спираль при высоких давлениях окружена цилиндрическим наружным корпусом, который в этом случае должен иметь большой внутренний диаметр, что обусловлено величиной rAмакс..

Для уменьшения rAмаск. при заранее заданном наружном радиусе дисковой кольцевой камеры rS в соответствии с известным из ЕСК, Бруно Вентиляторы, издательство Берлин, Шпрингер, Гейдельберг, 5-ое издание, 1992, с. 213, уровнем техники в соответствии с фиг. 2 часто радиус rZ основной окружности с увеличением поперченого сечения спирали вытягивается внутрь (rZS), причем наружный радиус rA сохраняется постоянным.

При этом получаются неблагоприятные условия протекания в спирали, потому что замедленный в компрессоре до конца дисковой кольцевой камеры с увеличением радиуса в соответствии с законом момента количества движения поток при последующем переходе к меньшим радиусам в соответствии с законом момента количества движения должен был бы вновь ускоряться.

Так как однако центры образованных радиусом rK искривления внутреннего контура окружностей больше не расположены на оси рабочего колеса A и искривление внутреннего контура часто имеет непостоянную форму, получаются отличные от закона момента количества движения неясные условия протекания, также в зоне начального участка улитки Z.

Хотя у осевой спирали с постоянным радиусом rZ основной окружности и постоянным наружным радиусом rA на окружности в соответствии с известным из ЕСК, Бруно: "Вентиляторы", издательство Шпрингер Берлин, Гейдельбург и др. 5-ое издание, 1992, с. 214, уровнем техники в соответствии с фиг. 3 путем подгонки осевого прохождения L поперечного сечения спирали на увеличивающемся в направлении окружности объемном потоке на большой части угла обхвата γ спирали может быть реализован закон момента количества движения, однако в зоне начального участка улитки получаются неясные условия.

Задача изобретения заключается в том, чтобы создать спиральный корпус, который исключает упомянутые недостатки названного последним уровня техники и, который отличается тем, что при небольших конструктивных затратах обеспечен коэффициент полезного действия потока.

Решение задачи достигается с помощью приведенных в основном пункте формулы изобретения признаков. В дополнительных пунктах формулы изобретения 2-4 описываются предпочтительные варианты выполнения устройства.

В соответствии с изобретением это достигается благодаря тому, что при приблизительно постоянном диаметре основной окружности в примыкающей к зоне I-II начального участка улитки в направлении окружности зоне II-III поперечное сечение спирали приблизительно круглое и после достижения определенного наружного диаметра DA = DG увеличивается еще только в осевом направлении.

Оптимальные условия относительно образования созданного асимметричным входящим потоком в спирали канального завихрения имеются тогда, когда площадь круга радиусом

при дальнейшем прохождении спирали разделяется на две площади полукруга
перпендикулярно к оси с выделенной между ними прямоугольной площадью 2RG•L, причем эта прямоугольная площадь с увеличением угла охвата γ при постоянных площадях полукруга
и постоянном радиальном прохождении 2RG относительно L все время увеличивается в осевом направлении.

В спирали в соответствии с изобретением с постоянным диаметром окружности и полукруглым осевым ограничением потоку на начальном участке улитки может быть придана оптимальная форма. В данном случае особенно благоприятно, если начало начального участка спирали на нижней и верхней стороне проходит соосно и в направлении окружности постоянного переходит в касательную в месте входа в патрубок спирали.

Оптимальное преобразование давления в примыкающем к спиральной части диффузора получается тогда, когда этот диффузор выполняется с прямой осью и непрерывно переходит от конечного поперечного сечения спиральной части к круглому сечению.

Описанная здесь для компрессора конструкция спирального корпуса при изменении направления протекания справедлива также для спирального корпуса радиального расширителя.

Примеры выполнения изобретения представлены с помощью схематических чертежей, где на фиг. 1 - два сечения круговой спирали с постоянным диаметром основной окружности в соответствии с уровнем техники; на фиг. 2 - два сечения спирали с постоянным наружным диаметром и втянутым внутрь поперечным сечением спирали в соответствии с уровнем техники; на фиг. 3 - два сечения спирали с постоянным по всей окружности наружным диаметром и диаметром основной окружности и с осевым увеличением поперечного сечения спирали в соответствии с уровнем техники; на фиг. 4 - продольный разрез спирали с разверткой поперечного сечения спирали в соответствии с изобретением; на фиг. 5 - поперечный разрез спирали согласно изобретению в соответствии с фиг. 4; на фиг. 6 - разрез примыкающего к спирали концевого диффузора; на фиг. 7 - поперечный разрез развертки начального участка спирали в зоне перехода к концевому диффузору; на фиг. 8 - продольный разрез развертки поперечного сечения спирали между I-I и II-II.

Ниже кратно описывается вышеупомянутые фигуры патента:
фиг. 1 показывает спираль в соответствии с уровнем техники с постоянным радиусом rZ основной окружности. Предвключенный дисковый диффузор 1 расположен внутри ограниченной внутрь радиусом rZ спирали 2. Поперечные сечения спирали увеличиваются с увеличением угла обхвата и тем самым увеличивается также наружный радиус rA до величины rAмакс., после достижения которой примыкает конический диффузор 3.

Фиг. 2 показывает спираль в соответствии с уровнем техники с постоянным наружным диаметром DA, изменяющимся радиусом rZ основной окружности. Предвключенный дисковый диффузор 1 имеет, за исключением зоны Z начального участка улитки, больший наружный радиус rS, чем радиус rZ внутреннего ограничения спирали 2. rK характеризует изменяющийся радиус искривления внутреннего контура спирали. На переходе между спиралью 2 и выходным патрубком 3 в зоне Z начального участка улитки возникают неясные условия течения.

Фиг. 3 показывает развертывающуюся в осевом направлении спираль в соответствии с уровнем техники, которая также в зоне Z начального участка улитки имеет неясные условия течения.

Фиг. 4 показывает спираль в соответствии с изобретением, в которой в примыкании к дисковому диффузору в поперечных сечениях I-III спирали 2 осуществлена развертка, как у спирали в соответствии с фиг. 1. Такая спираль простиралась бы до поперечного сечения IV с радиусом Rмакс. до наружного радиуса rAмакс. Благодаря усовершенствованному варианту выполнения в соответствии с изобретением в форме двух полукругов с радиусом RG в качестве осевого ограничения и с включенным между полукругами прямоугольником площадью 2RG•L наружный радиус rA на не увеличивается больше радиуса RG.

Фиг. 5 показывает поперечный разрез спирали в соответствии с изобретением согласно фиг. 4, причем можно видеть различные зоны окружностей I-II, II-III, III-IV.

Фиг. 6 показывает вид C в соответствии с фиг. 5 концевого диффузора 3, на котором представлен вид A начального поперечного сечения в соответствии с изобретением и вид B обычного круглого концевого поперечного сечения.

Фиг. 7 показывает в деталях зону I-II фиг. 5 с начальным участком 4 спирали.

Фиг. 8 - показывает в деталях радиальный разрез развертки начального участка 4 спирали, верхняя кромка 5 которого наклоняется от параллельного оси направления в направлении T касательной к круговому ограничению патрубка 3.

Реферат

Спиральный корпус может быть использован в турбомашинах или компрессорах с подключенной дисковой кольцевой камерой. Зона спирали, следующая за начальной зоной, имеет круговые участки поперечного сечения до достижения определенного наружного диаметра DA=DG. После чего поперечные сечения спирали возрастают только в осевом направлении. При этом дисковая кольцевая камера расположена в осевом направлении асимметрично к поперечному сечению потока спирали. Диаметр основной окружности спирали является приблизительно постоянной. Такое выполнение спирали обеспечивает при небольших конструктивных затратах высокий КПД. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула

\\\1 1. Спиральный корпус для турбомашин с приблизительно постоянным диаметром D Z основной окружности и с постоянно увеличивающимися по части окружности радиальными размерами, которые до конца спирали остаются приблизительно постоянными, причем поперечные сечения спирали выполнены увеличивающимися еще только в осевом направлении, отличающийся тем, что примыкающая к зоне I - II начального участка спирали 2 зона II - III до достижения определенного наружного диаметра DA = DG имеет круглые поперечные сечения спирали, предвключенная радиальная или полуосевая дисковая кольцевая камера 1 дискового диффузора которых у компрессора или входной кольцевой камеры 1 турбины расположена асимметрично относительно поперечных сечений спирали. \\\2 2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что по достижении постоянного наружного диаметра DG спирали 2 поперечное сечение спирали аксиально ограничено с обеих сторон соответственно площадью полукругов с радиусом $$$ между площадями полукругов расположена связно замыкающая снаружи и внутри прямоугольная площадь 2R< Mv>G L, где L - текущая длина прямоугольной площади. \\\2 3. Корпус по пп.1 и 2, отличающийся тем, что нижняя b, d и верхняя a, c стороны начального участка 4 спирали вначале проходят соосно, а верхняя сторона a, c при отклонении к осевому направлению спирали 2 непрерывно переходит в касательную в месте входа спирали 2 в выходной патрубок 3. \\\2 4. Корпус по пп.1 - 3, отличающийся тем, что после места перехода спирали 2 к выходному патрубку 3 осуществляется непрерывный переход к круглому поперечному сечению.

Патенты аналоги

Авторы

Патентообладатели

Заявители

СПК: F01D9/026 F04D29/4233 F04D29/441 F05D2250/15 F05D2250/25

Публикация: 1998-08-27

Дата подачи заявки: 1994-07-02

0
0
0
0
Невозможно загрузить содержимое всплывающей подсказки.
Поиск по товарам