×
14.11.2018
218.016.9d66

РАБОЧАЯ ЛОПАТКА КОМПРЕССОРА И КОМПРЕССОР С ТАКОЙ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКОЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002672204
Дата охранного документа
12.11.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Рабочая лопатка (10) осевого компрессора, содержащая хвостовик (11), посредством которого она крепится на диске ротора осевого компрессора, и перо (12), служащее для отклонения потока, причем перо (12) имеет входную кромку (14), выходную кромку (15), а также проходящую между входной кромкой (14) и выходной кромкой (15) сторону нагнетания (16) и проходящую также между входной кромкой (14) и выходной кромкой (15) сторону всасывания (17), и причем входная кромка (14), выходная кромка (15), сторона нагнетания (16) и сторона всасывания (17) сообща определяют профиль пера (12) в значениях х, у, z декартовых координат таким образом, что первые и вторые координаты профиля или значения х, у координат при их соединении непрерывными дугами описывают соответственно гладкий разрез профиля на радиальной высоте разреза вдоль третьей координаты профиля или вдоль третьего значения z координаты и что соединение радиальных разрезов профиля со сглаживающей функцией описывает профиль пера (12), причем в зоне каждого радиального разреза профиля максимальная толщина профиля лежит в диапазоне 45-52% длины хорды (18), проходящей от входной кромки (14) в направлении выходной кромки (15) и между стороной нагнетания (16) и стороной всасывания (17). Следовательно, предложенные рабочие лопатки невосприимчивы или стойки к Choke-флаттеру, лопатки с высокой Choke-прочностью. 5 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к рабочей лопатке в соответствии с ограничительной частью пунктов 1, 3 и 4 формулы изобретения.

Осевые компрессоры имеют обычно несколько ступеней, причем каждая включает в себя венец из нескольких рабочих лопаток ротора и венец из нескольких направляющих лопаток статора. Рабочие лопатки ротора содержат хвостовик и перо, причем рабочая лопатка своим хвостовиком крепится на диске ротора, а перо имеет профиль, служащий для отклонения потока. Профиль пера рабочей лопатки определяется входной и выходной кромками, а также проходящими между ними стороной нагнетания и стороной всасывания. При этом профиль пера обычно определяется в значениях х, у, z декартовых координат, а именно таким образом, что первые и вторые координаты профиля или значения х, у координат при их соединении непрерывными дугами или так называемыми сплайнами описывают соответственно гладкий разрез профиля на радиальной высоте разреза вдоль третьей координаты профиля или вдоль третьего значения z координаты, и что соединение радиальных разрезов профиля со сглаживающей функцией определяет профиль пера.

Эта принципиальная конструкция рабочей лопатки известна из US 7186090 В2.

Известным из уровня техники рабочим лопаткам присущ тот недостаток, что они обладают недостаточной Choke-прочностью. При работе осевого компрессора на так называемой границе поглощения характеристического поля возникают явления аэроупругости, известные как Choke-флаттер. Этот Choke-флаттер может вызывать, в частности, на задних ступенях осевого компрессора высокие механические нагрузки рабочих лопаток. За счет этого рабочие лопатки, не обладающие достаточной Choke-прочностью, могут быть повреждены. Поэтому существует потребность в рабочих лопатках с повышенной Choke-прочностью, которые особенно стойки к так называемому Choke-флаттеру. Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача создания усовершенствованной рабочей лопатки.

Согласно первому аспекту изобретения, эта задача решается посредством рабочей лопатки согласно пункту 1 формулы изобретения. В соответствии с этим в зоне каждого радиального разреза профиля максимальная толщина профиля лежит в диапазоне 45-52% длины хорды, проходящей от входной кромки в направлении выходной кромки и между сторонами нагнетания и всасывания.

Согласно второму аспекту изобретения, эта задача решается посредством рабочей лопатки согласно пункту 4 формулы изобретения. В соответствии с этим в зоне каждого радиального разреза профиля сторона нагнетания имеет приблизительно прямолинейный контур, а именно таким образом, что в зоне каждого радиального разреза профиля его координаты стороны нагнетания лежат в диапазоне допусков вокруг приближающейся к стороне нагнетания прямой выравнивания, причем диапазон допусков вокруг прямой выравнивания образован двумя проходящими параллельно ей и заключающими ее прямыми, которые отстоят от прямой выравнивания перпендикулярно ей соответственно на расстояние максимум 0,75 мм.

Согласно третьему аспекту изобретения, эта задача решается посредством рабочей лопатки согласно пункту 5 формулы изобретения. В соответствии с этим профиль пера описан координатами приведенной ниже таблицы 1 таким образом, что профиль лежит в пределах диапазона допусков ±1 мм в направлении перпендикулярно любой точке на профиле, определяемом координатами или значениями х, у, z координат таблицы 1, и/или профиль совпадает с определяемым координатами таблицы 1 профилем, если все координаты профиля или значения х, у, z координат таблицы 1 шкалированы с постоянным значением, и/или профиль совпадает с определяемым координатами таблицы 1 профилем, если радиальная длина лопатки обрезана или экстраполирована вдоль третьей координаты профиля или значения z координаты.

Благодаря всем трем аспектам изобретения можно создать рабочие лопатки с высокой Choke-прочностью. Следовательно, предложенные рабочие лопатки невосприимчивы или стойки к Choke-флаттеру.

Для повышения Choke-прочности рабочих лопаток осевого компрессора в комбинации между собой используются преимущественно два, особенно предпочтительно все три предложенных аспекта.

Предпочтительные усовершенствования изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения и нижеследующем описании. Примеры осуществления изобретения без ограничения ими более подробно поясняются с помощью чертежей, на которых изображают:

- фиг. 1: схематично рабочую лопатку осевого компрессора;

- фиг. 2: первый, радиально внутренний разрез профиля рабочей лопатки из фиг. 1;

- фиг. 3: второй, радиально средний разрез профиля рабочей лопатки из фиг. 1;

- фиг. 4: третий, радиально внешний разрез профиля рабочей лопатки из фиг. 1.

Представленное изобретение касается рабочей лопатки ротора осевого компрессора, в частности стационарного осевого компрессора промышленного применения.

На фиг. 1 изображен схематичный вид предложенной рабочей лопатки 10, имеющей хвостовик 11, перо 12 и расположенную между ними полку 13. С помощью хвостовика 11 рабочая лопатка 10 может крепиться на диске ротора осевого компрессора. Перо 12 имеет профиль, служащий для отклонения потока.

Перо 12 рабочей лопатки 10 имеет входную 14 и выходную 15 кромки, а также проходящие между ними сторону 16 нагнетания и сторону 17 всасывания. Входная 14 и выходная 15 кромки, а также сторона 16 нагнетания и сторона 17 всасывания пера 12 образуют сообща его профиль, который определяется обычно в значениях х, у, z декартовых координат. Координата х является осевой координатой профиля, координата у - периферийной координатой профиля, а координата z - радиальной высотой разреза профиля пера 12.

На фиг. 1 изображены координата z и, тем самым, радиальная высота разреза профиля или радиальная протяженность пера 12. На фиг. 2-4 изображены разные разрезы профиля пера 12 трех разных радиальных высот z, причем на фиг. 2-4 координаты х, у нанесены в миллиметрах.

Как уже сказано, профиль пера 12 определен в значениях х, у, z декартовых координат. В нижеследующей таблице 1, в общей сложности для девяти разных радиальных высот z разрезов, указаны две другие координаты или значения х, у координат профиля пера 12 рабочей лопатки 10, причем сопоставленные координаты или значения х, у, z координат определяют профиль пера 12 таким образом, что первые и вторые координаты или значения х, у координат при их соединении непрерывными дугами или так называемыми сплайнами описывают соответственно гладкий разрез профиля на радиальной высоте вдоль третьей координаты профиля или вдоль третьего значения z координаты и что соединение радиальных разрезов профиля со сглаживающими функциями определяет профиль пера 12.

Профиль пера 12 рабочей лопатки 10 описан или определен сопоставленными координатами или значениями х, у, z координат таким образом, что профиль лежит в пределах диапазона допусков 1 мм в направлении, перпендикулярном любой точке на профиле, определяемом координатами или значениями х, у, z координат таблицы 1, и/или профиль совпадает с определяемым координатами таблицы 1 профилем, если все координаты профиля или значения х, у, z координат таблицы 1 шкалированы с постоянным значением, и/или профиль совпадает с определяемым координатами или значениями х, у, z координат таблицы 1 профилем, если проходящая в радиальном направлении значения z координаты длина лопатки обрезана или экстраполирована радиально снаружи.

Следовательно, профиль пера 12 рабочей лопатки 10 существенным образом соответствует профилю, определяемому координатами или значениями х, у, z координат таблицы 1, а именно при одном или нескольких краевых условиях, заключающихся в том, что профиль лежит в пределах диапазона допусков 1 мм в направлении перпендикулярно любой точке на определяемом таблицей 1 профиле и/или что профиль совпадает с определяемым координатами таблицы 1 профилем, если все координаты профиля таблицы 1 умножены или разделены на постоянное значение шкалирования, и/или что профиль совпадает с определяемым координатами таблицы 1 профилем, если длина лопатки обрезана или экстраполирована в радиальном направлении значения z координаты.

Преимущественно в комбинации с упомянутым аспектом или в качестве альтернативы независимо от него, согласно изобретению, предусмотрено, что в зоне каждого радиального разреза профиля максимальная толщина профиля лежит в диапазоне 45-52% длины хорды 18, проходящей от входной кромки 14 в направлении выходной кромки 15 и между сторонами нагнетания 16 и всасывания 17.

Так, на фиг. 2 и 3 изображены хорды 18, проходящие от входной кромки 14 в направлении выходной кромки 15 пера 12, причем хорды 18 в любой точке в направлении нормали к соответствующей касательной хорды 18 отстоят на одинаковом расстоянии от сторон нагнетания 16 и всасывания 17.

Следовательно, в любой точке соответствующей хорды 18 может быть проведена окружность, определяющая толщину пера в соответствующем радиальном разрезе профиля, причем максимальная толщина профиля лежит в диапазоне 45-52% длины хорды 18.

При этом, начиная от радиально внутренних разрезов профиля со стороны ступицы в направлении радиально внешних разрезов со стороны корпуса, соответствующая максимальная толщина профиля все больше смещена в направлении выходной кромки 15. Это косвенно следует из фиг. 2-4, причем на них видно, что обозначенная соответствующей окружностью 23 максимальная толщина соответствующего профиля со все большим смещением разреза профиля смещена радиально наружу в направлении кромки 15.

В случае радиально внутренних разрезов профиля его максимальная толщина лежит ближе к 45% длины хорды 18, а в случае радиально внешних разрезов - ближе к 52% ее длины, однако соответственно в диапазоне 45-52%.

Предпочтительно в комбинации с обоими упомянутыми аспектами, согласно изобретению, далее предусмотрено, что в зоне каждого радиально радиального разреза профиля сторона 16 нагнетания пера 12 имеет приблизительно прямолинейный контур.

Приблизительно прямолинейный контур стороны 16 нагнетания имеет место тогда, когда в зоне соответственно радиального разреза профиля координаты или значения х, у координат стороны 16 нагнетания лежат в диапазоне.22 допусков вокруг приближающейся к стороне 16 нагнетания в соответствующем разрезе профиля прямой 19 выравнивания. В изображенном на фиг. 2 увеличенном виде II показана прямая 19 выравнивания, образованная двумя проходящими параллельно ей и заключающими ее прямыми 20, 21. Они отстоят от прямой 19 выравнивания на расстояние максимум 0,75 мм, а именно соответственно перпендикулярно ей. Расстояние между заключающими прямую 19 выравнивания прямыми 20, 21 составляет максимум 1,5 мм.

Соответствующая прямая 19 выравнивания может быть проведена через значения х, у координат стороны 16 нагнетания с помощью так называемого метода наименьших квадратов. При этом речь идет о стандартном математическом методе исчисления выравнивания.

Благодаря изобретению могут быть созданы рабочие лопатки для осевых компрессоров, которые обладают высокой Choke-прочностью и, тем самым, являются особенно стойкими и невосприимчивыми к Choke-флаттеру.

Предложенная рабочая лопатка может изготавливаться любыми способами.

Обычно предложенная рабочая лопатка 10 находит применение в задней ступени осевого компрессора для промышленных целей.

Перечень ссылочных позиций

10 - рабочая лопатка

11 - хвостовик лопатки

12 - перо лопатки

13 - полка

14 - входная кромка

15 - выходная кромка

16 - сторона нагнетания

17 - сторона всасывания

18 - хорда

19 - прямая выравнивания

20 - прямая

21 - прямая

22 - диапазон допусков

23 - окружность


РАБОЧАЯ ЛОПАТКА КОМПРЕССОРА И КОМПРЕССОР С ТАКОЙ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКОЙ
РАБОЧАЯ ЛОПАТКА КОМПРЕССОРА И КОМПРЕССОР С ТАКОЙ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКОЙ
РАБОЧАЯ ЛОПАТКА КОМПРЕССОРА И КОМПРЕССОР С ТАКОЙ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКОЙ
РАБОЧАЯ ЛОПАТКА КОМПРЕССОРА И КОМПРЕССОР С ТАКОЙ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКОЙ
РАБОЧАЯ ЛОПАТКА КОМПРЕССОРА И КОМПРЕССОР С ТАКОЙ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКОЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 20.
10.06.2013
№216.012.4929

Центробежный компрессор и способ изготовления центробежного компрессора

Группа изобретений относится к центробежному компрессору и способу изготовления центробежного компрессора. Центробежный компрессор содержит корпус, вал. Последний установлен с возможностью вращения в корпусе. По меньшей мере, одна крыльчатка расположена на валу в корпусе. Вставка расположена на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484309
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.49a1

Компонент турбомашины и оборудованная им турбомашина

Группа изобретений относятся к машиностроению, в частности к способам, предотвращающим использование поддельных деталей в различных машинах. Предложены компонент турбомашины и оборудованная им турбомашина, причем компонент содержит сенсорный блок, установленный на компоненте. Сенсорный блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484429
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.06.2013
№216.012.512c

Центробежный компрессор и способ изготовления центробежного компрессора

Группа изобретений относится к центробежному компрессору и способу его изготовления. Центробежный компрессор содержит корпус, вал. Указанный вал установлен с возможностью вращения в корпусе компрессора. По меньшей мере, одна крыльчатка расположена в корпусе компрессора на валу. Элемент для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486373
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.03.2015
№216.013.327d

Корпус камеры сгорания и оборудованная им газовая турбина

Изобретение относится к энергетике. Корпус камеры сгорания газовой турбины, содержащий жаровую трубу и обсадную трубу, которая охватывает жаровую трубу и которая в своей стенке имеет множество сквозных отверстий, через которые натекающий снаружи на обсадную трубу воздух может проникать...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544400
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.12.2015
№216.013.9a23

Опорный щиток электрической машины, электрическая машина и способ монтажа электрической машины

Изобретение относится к опорному щитку для электрической машины, электрической машине, оборудованной таким опорным щитком, и способу монтажа электрической машины. Технический результат - предотвращение нежелательного эксцентриситета ротора и его вибрации. Опорный щиток для электрической машины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571084
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.04.2016
№216.015.2c16

Устройство для установки судового двигателя на фундаменте двигателя

Изобретение относится к судостроению, а именно к устройству для установки судового двигателя на фундаменте двигателя корабля. Устройство для установки судового двигателя (7) на фундаменте (8а, 8b) двигателя корабля содержит остановочное устройство, задерживающее устройство. Остановочное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579256
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.08.2016
№216.015.558b

Герметичный ввод для электрического провода

Изобретение относится к герметичному вводу для электрического провода. Герметичный ввод для введения электрического провода в камеру высокого давления содержит корпус и проходящий через него электрический провод, причем между корпусом и электрическим проводом расположен керамический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593395
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.6242

Многоступенчатый блок радиального нагнетателя с отбором газа в ступени нагнетателя

Блок радиального нагнетателя для сжатия газа, содержащий несколько ступеней нагнетателя, причем каждая ступень нагнетателя имеет лопастное колесо с рабочими лопастями и, если смотреть в направлении потока подлежащего сжатию газа, расположенный ниже по течению от лопастного колеса проточный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588889
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7262

Центробежный компрессор

Центробежный компрессор с по меньшей мере одной ступенью, в котором указанная или каждая ступень компрессора содержит крыльчатку с множеством подвижных лопастей, которая установлена в проточной части соответствующей ступени компрессора, причем проточная часть соответствующей ступени компрессора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598117
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.8bed

Компоновка компрессора

Компоновка компрессора, по меньшей мере, из одноступенчатого осевого компрессора и, по меньшей мере, из одноступенчатого центробежного компрессора, причем со стороны ротора конструктивные узлы со стороны ротора ступени или каждой ступени осевого компрессора и конструктивные узлы со стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604964
Дата охранного документа: 20.12.2016
Показаны записи 1-2 из 2.
13.01.2017
№217.015.8bed

Компоновка компрессора

Компоновка компрессора, по меньшей мере, из одноступенчатого осевого компрессора и, по меньшей мере, из одноступенчатого центробежного компрессора, причем со стороны ротора конструктивные узлы со стороны ротора ступени или каждой ступени осевого компрессора и конструктивные узлы со стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604964
Дата охранного документа: 20.12.2016
12.04.2023
№223.018.4862

Линия по производству азотной кислоты

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Линия по производству азотной кислоты содержит паровую турбину (10) с ротором (11), первый компрессор (20) с ротором (21) первого компрессора, второй компрессор (30) с ротором (31) второго компрессора, расширитель (40) с ротором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002734984
Дата охранного документа: 27.10.2020
+ добавить свой РИД