CS253324B1 - Rotor vícestupňového axiálního turbokompresoru diskového provedení - Google Patents

Abstract

Řešení rotoru je vhodné pro výkony s nasávaným množstvím několik set tisíc m^/h vzdušiny a velké změny výkonných parametrů za provozu. Podstata konstrukce spočívá v kombinaci svařovaného zadního čela na výtlaku a přišroubovaného předního čela na sání. Zadní čelo je s přilehlou skořepinou posledního disku spojeno na vnějším průměru svaru menším, než je vnitřní průměr svaru skořepin posledního a předposledního disku. Přední čelo rotoru na sací straně je k prvnímu disku připojeno pomocí šroubového spoje a kruhového ozubu, který je uložen do vnějšího kruhového vybrání předního čela rotoru soustředného s osou rotace. Vnější povrch všech skořepin a vnější povrch nákružku prvního disku má tvar válcové plochy, sousředné s osou rotace. Dno předního čela i vnější dno přilehlého disku je tvořeno plochou kolmou na osu rotace.

Description

Vynález se týká rotoru vícestupňového axiálního turbokompresoru diskového provedení, u kterého jednotlivé disky přecházejí v axiálním směru v tenkostěnné skořepiny a jsou vzájemně mezi sebou spojeny obvodovými centrickými svary. Turbokompresory tohoto typu jsou vhodné pro velké výkony s nasávaným množstvím vzdušiny řádově několika set tisíc rn /h.

Pro zajištění uvedených, stále se zvyšujících požadavků na parametry axiálních turbokompresorů jsou vhodné, známé a používané konstrukce diskových provedení strojů, u kterých každý disk nese pouze jednu řadu lopatek. Při konstantních, nebo jen málo kolísajících parametrech - jak je to běžné u průmyslových strojů - mění se po najetí turbokompresoru jeho teploty jen ve velmi malém rozsahu. V takovém případě vcelku ani příliš nezáleží na způsobu provedení diskového rotoru, ve kterém mnohou být jednotlivé disky propojeny mezi sebou a ostatními dílci *

pomocí šroubových spojů, nalisováním nebo svařením.

Nevýhodou uvedených provedení rotorů axiálních turbokompresorů je, že nejsou vhodné pro pracoviště, u kterých je nutno počítat s častým najížděním a odstavováním stroje a také s častými a rychlými změnami výkonných parametrů, při kterých dochází k rychlým změnám teploty povrchu rotoru a tím ke zvýšení namáhání jednotlivých jeho částí. Při použití konstrukcí s disky vzájemně spojenými pomocí šroubového spoje dochází k nestejnému a nerovnoměrnému přenosu tepla v místě vzájemného styku jednotlivých disků. Tím vzniká nebezpečí nesymetrických deformací celého rotoru za provozu.

Celosvařovaná konstrukce rotoru má mimo jiné dvě hlavní nevýhody. Vysoké náklady na výrobní zařízení a vysokou náročnost na přesnost technologie, která roste s počtem svařovaných dílů a délkou rotoru. Svařování tak vysoce exponovaného celku je nutno provádět za zvýšené teploty celého rotoru umístěného přitom na speciální komoře, jejíž cena roste téměř s třetí mocninou rozměru rotoru.

Pro uvedené provozní podmínky lze s výhodou použít konstrukce rotoru axiálního turbokompresoru diskového provedení podle vynálezu. Podstatou řešení je, že zadní čelo rotoru na výtlačné straně je s přilehlou skořepinou posledního disku spojeno obvodovým centrickým svarem na vnějším průměru, který je menší, než vnitřní průměr svařené skořepiny posledního disku s protilehlou skořepinou předposledního disku. Přední čelo rotoru na sací straně je k prvnímu disku připojeno pomocí šroubového spoje a kruhového ozubu, který je uložen do vnějšího kruhového vybrání předního čela rotoru, soustředného s osou rotace.

Výhodné provedení spočívá v tom, že vnější povrch všech skořepin a také vnější povrch nákružku prvního disku má tvar válcové plochy soustředné s osou rotace.

Další výhodou je, že dno předního čela rotoru i vnější dno přilehlého prvního disku je tvořeno plochou kolmou na osu rotace.

Výhodou provedení rotoru axiálního turbokompresoru podle vynálezu je, že umožňuje maximálně bezporuchový provoz i v nejnáročnějších podmínkách. Spojení čela na výtlaku s posledním diskem pomocí obvodového svaru, který je situován navíc na menší průměr, kde napětí vznikající v důsledku mechanického namáhání má nižší úroveň, zajištuje bezpečný kovový spoj, ale i osově symetrický ohřev, případně ochlazování všech sousedících částí rotoru a tím i osově souměrný průběh všech deformací za provozu i při prudkých změnách teploty komprimované vzdušiny. Uchycení předního čela pomocí šroubového spoje je výhodné především z technologických důvodů a je umožněno skutečností, že není nutno brát ohled na zajištění osově symetrického přestupu tepla z prvního disku do předního čela rotoru. Provedení vnitřního tvaru dna předního čela z vnějšího dna přilehlého prvního disku umožňuje jeho přesnější uchycení jak ve smyslu geometrie rotoru, tak i s ohledem na celkové vyvážení, které je zvlášt důležité u předního čela, které má poměrně rozměrný ložiskový čep. Válcové plochy na všech discích umožňují přesnější nastavení všech disků a čel.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněn příklad provedení rotoru axiálního turbo3 kompresoru podle vynálezu. Je zobrazen podélný řez čtyřstupňovým diskovým rotorem.

Každý disk 2» 2, 3, 2 nese na svém obvodu jednu řadu oběžných lopatek 5, které jsou uchyceny svými patkami na věncích 61, 62 , 63 , 64 disku 2» 2, 3_, 4_. Věnce 61, 62 , 63, 64 jsou neseny kotouči 21» 21» 22» 21» které jsou směrem ke středu oboustranně diskovitě rozšířeny s výjimkou kotouče 71 prvého disku 2» který má na sací straně vytvořeno vnější dno 2» které je v celé své ploše v rovině kolmé k ose 2 rotace. Věnec 61 přechází v tenkostěnnou válcovou skořepinu 101 prvního disku 2» která je obvodovým centrickým svarem 13 spojena na vnitřním průměru se sousedící skořepinou 102 druhého disku 2· Na vnitřním průměru d^ je dalším obvodovým centrickým svarem 13 propojena protilehlá skořepina 103 druhého disku 2 se sousedící skořepinou 104 předposledního disku 2· Stejně tak je na vnitřním průměru d^ svařena protilehlá skořepina 105 předposledního disku 2 ^s vnitřní skořepinou 106 posledního disku 4. Zadní čelo 22 rotoru se zadním ložiskovým čepem 12 na výtlačné straně je s přilehlou skořepinou 107 posledního disku 2 spojeno také obvodovým centrickým svarem 13 na vnějším průměru , který je menší než vnitřní průměr d^ skořepin 105, 106 předposledního disku 2 ^a posledního disku 2· Přední čelo 14 s předním ložiskovým čepem 15 rotoru na sací straně je k prvnímu disku 2 připojeno pomocí šroubového spoje 16 a ozuby 22» který zapadá do vnějšího kruhového vybrání 18 předního čela 22» soustředného s osou 2 rotace. Dno 19 rotace předního čela 14 je v celé své ploše tvořeno rovinou kolmou k ose 2 rotace. Vnější povrch 20 všech skořepin 101, 102, 103,

104, 105, 106, 107 a také vnější povrch nákružku 21 prvního disku 2 má tvar·válcové plochy soustředěné s osou 2 rotace.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Rotor vácestupňového axiálního turbokompresoru diskového provedení, u kterého nese každý disk na svém obvodu řadu oběžných lopatek, uchycených na věnci a přechází v axiálním směru v tenkostěnné skořepiny, které jsou spojeny obvodovými centrickými svary, přičemž první a poslední disk jsou na vnějších stranách pevně spojeny s čely opatřenými ložiskovými čepy vyznačující se tím, že zadní čelo (11) rotoru na výtlačné straně je s přilehlou skořepinou (107) posledního disku (4) spojeno obvodovým centrickým svarem (13) na vnějším průměru (d^), který je menší’, 'než je vnitřní průměr (d₃) svařené vnitřní skořepiny (106) posledního disku (4) s protilehlou skořepinou (105) předposledního disku (3) a dále že přední čelo (14) rotoru na sací straně je k prvnímu disku (1) připojeno pomocí šroubového spoje (16) z kruhového ozubu (-17), který je uložen do vnějšího kruhového vybrání (18) předního čela (14) rotoru soustředného s osou (9) rotace. *
2. 2. Rotor podle bodu 1 vyznačující se tím, že vnější povrch (20) všech skořepin (10) a také vnější povrch nákružku (21) prvního disku (1) má tvar válcové plochy soustředné s osou (9) rotace.
3. 3. Rotor podle bodu 1 a 2 vyznačující se tím, že dno (19) předního čela (14) rotoru i vnější dno (8) přilehlého prvního disku (1) je tvořeno plochou, kolmou na osu (9) rotace.