CS255170B1

CS255170B1 - Turbine stator housing

Info

Publication number: CS255170B1
Application number: CS862556A
Authority: CS
Inventors: Zbynek Janc; Karel Belohoubek; Dusan Misarek; Lubomir Klaus
Original assignee: Zbynek Janc; Karel Belohoubek; Dusan Misarek; Lubomir Klaus
Priority date: 1986-04-08
Filing date: 1986-04-08
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS255686A1

Abstract

Řeší se konstrukční provedení skříně statoru nového kompresoru, který je určen pro provoz se značnými a přitom velmi rychlými změnami provozních parametrů. Podstata řešení spočívá v tom, že zatímco průtočný průřez sběrné komory je vytvářen podél jazyku mezikruhového difuzoru, je v části sběrné komory přilehlé k výstupnímu hrdlu vytvořena dutá výztuha, jejíž čelní stěna je napojena na vnější okraj jazyku mezikruhového difuzoru. Boční stěny jsou tangenciálně napojeny na vnitřní válcovou stěnu sběrné komory. Na čelní stěně duté výztuhy je v rovině symetrie umístěno usměrňovači žebro, které je od protilehlé stěny sběrné komory po celé délce odděleno spárou.The design of the stator housing of a new compressor is being addressed, which is intended for operation with significant and very rapid changes in operating parameters. The essence of the solution lies in the fact that while the flow cross-section of the collection chamber is created along the tongue of the inter-ring diffuser, a hollow reinforcement is created in the part of the collection chamber adjacent to the outlet neck, the front wall of which is connected to the outer edge of the tongue of the inter-ring diffuser. The side walls are tangentially connected to the inner cylindrical wall of the collection chamber. On the front wall of the hollow reinforcement, a rectifying rib is placed in the plane of symmetry, which is separated from the opposite wall of the collection chamber along the entire length by a gap.

Description

(54) Skříň statoru osového turbokompresoru(54) Axle turbocharger stator housing

Řeší se konstrukční provedení skříně statoru nového kompresoru, který je určen pro provoz se značnými a přitom velmi rychlými změnami provozních parametrů. Podstata řešení spočívá v tom, že zatímco průtočný průřez sběrné komory je vytvářen podél jazyku mezikruhového difuzoru, je v části sběrné komory přilehlé k výstupnímu hrdlu vytvořena dutá výztuha, jejíž čelní stěna je napojena na vnější okraj jazyku mezikruhového difuzoru. Boční stěny jsou tangenciálně napojeny na vnitřní válcovou stěnu sběrné komory. Na čelní stěně duté výztuhy je v rovině symetrie umístěno usměrňovači žebro, které je od protilehlé stěny sběrné komory po celé délce odděleno spárou.The design of the stator housing of the new compressor is solved, which is designed for operation with significant and very fast changes in operating parameters. The principle of the solution consists in that while the flow cross-section of the collecting chamber is formed along the tongue of the annular diffuser, a hollow reinforcement is formed in the part of the collecting chamber adjacent to the outlet throat whose front wall is connected to the outer edge of the tongue of the annular diffuser. The side walls are tangentially connected to the inner cylindrical wall of the collection chamber. On the front wall of the hollow reinforcement is located in the plane of symmetry a deflection rib, which is separated from the opposite wall of the collection chamber along the entire length of the joint.

Obr. 3Giant. 3

Vynález se týká skříně statoru osového turbokompresoru, především pak skříní stacionárních strojů, určených pro provoz se značnými a přitom velmi rychlými změnami provozních parametrů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a stator housing of an axial turbo-compressor, in particular to a housing of stationary machines intended to operate with considerable and very rapid changes in operating parameters.

Turbokompresory, určeně pro práci v uvedených mimořádných podmínkách,. kde nutno počítat s velkými a přitom velmi rychlými změnami provozních parametrů, dokonce i se skokovými změnami tlaků a teplot a také s nutnosti velmi rychlého najíždění stroje z klidu na maximální provozní parametry, musí mít provedeny vhodné úpravy skříně, především její výtlačné části. Známé je použití mezikruhového difuzoru, symetrického podle osy rotace, jehož součástí je i statorová část ucpávky vyrovnávacího kotouče a vnější ucpávky. Tato konstrukce zajišťuje, že dilatace jednotlivých částí budou symetrické podle osy rotace, což je důležité pro provozní vůle mezi rotorem a statorem. Některá známá provedení skříní axiálních turbokompresorů se snaží řešit problematiku konstrukcí sběrné komory výtlačné části skříně a to. tím, že je vytvořena symetricky podle svislé roviny, procházející osou rotace. Toto provedení, které v podstatě vytváří dvě symetrické spirální komory, snižuje - ztráty při usměrnění vzdušiny mezi výstupem z mezikruhového difuzoru a výstupním hrdlem a zajišťuje, že dilatace jsou symetrické v obou dílech výtlačné komory. V části přilehlé k výstupními hrdlu, kde se podstatně snižuje tuhost skříně ve srovnání s protilehlou částí je otázka tuhosti řešena použitím jednoho, případně i více výztužných a současně usměrňovačích žeber, která jsou odlita vcelku s protilehlou částí skříně. Použití žeber je vhodné i z aerodynamického hlediska.Turbocompressors, designed for work in the specified extraordinary conditions. where large and very rapid changes in operating parameters, even step changes in pressures and temperatures, as well as the necessity of very rapid start-up of the machine from standstill to maximum operating parameters, must be made suitable modifications to the casing, especially its discharge part. It is known to use an annular diffuser symmetrical about the axis of rotation, which also includes the stator portion of the balancing disk seal and the outer seal. This design ensures that the dilatations of the individual parts will be symmetrical about the axis of rotation, which is important for the operating clearance between the rotor and stator. Some known embodiments of axial turbo-compressor casings try to solve the problems of constructions of the collecting chamber of the discharge part of the casing namely. in that it is formed symmetrically about a vertical plane passing through the axis of rotation. This embodiment, which essentially forms two symmetrical spiral chambers, reduces the loss of air flow between the outlet of the annular diffuser and the outlet throat and ensures that the dilatations are symmetrical in both parts of the discharge chamber. In the part adjacent to the outlet orifices where the stiffness of the housing is substantially reduced compared to the opposite part, the stiffness issue is solved by using one or more reinforcing and at the same time deflecting ribs which are cast integrally with the opposite part of the housing. The use of ribs is also suitable from an aerodynamic point of view.

Nevýhodou dosud známých provedení skříní statoru nových kompresorů je skutečnost, že celá problematika není řešena komplexně. Řeší se bud pouze její aerodynamická stránka, nebo požadavek na tuhost skříně a dodržení provozních vůlí, případně se projevuje snaha o docílení pružnosti celé skříně a všech jejích elementů s ohledem na velké a rychlé změny tlaků a teplot. Provedení jakýchkoliv odlitých výztužných žeber na výtlaku vede ke vzniku trhlin a jejich šíření v místě styku. To má za následek snížení provozní spolehlivosti celého stroje a zkrácení jeho životnosti.A disadvantage of the known stator housings of the new compressors is the fact that the whole problem is not solved comprehensively. Either the aerodynamic aspect of the case or the requirement for the rigidity of the cabinet and observance of operating clearances are solved, or the effort to achieve flexibility of the whole cabinet and all its elements with respect to large and rapid changes of pressures and temperatures is manifested. The execution of any cast reinforcing ribs on the discharge leads to the formation of cracks and their propagation at the point of contact. This results in reduced operational reliability of the entire machine and a shorter service life.

Uvedené nevýhody odstraňuje řešení skříně statoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zatímco průtočný průřez sběrné komory skříně je vytvářen podél jazyku mezikruhového difuzoru, je v části sběrné komory přilehlé k výstupnímu hrdlu vytvořena dutá výztuha, jejíž čelní stěna je napojena na vnější okraj jazyku mezikruhového difuzoru. Její boční stěny jsou tangenciálně napojeny na vnitřní válcovou stěnu sběrné komory. Na čelní stěně duté výztuhy je v rovině symetrie umístěno usměrňovači žebro, které je od protilehlé stěny sběrné komory po celé délce odděleno spárou.According to the invention, the stator housing according to the invention is characterized in that, while the flow cross-section of the housing collecting chamber is formed along the tongue of the annular diffuser, a hollow reinforcement is formed in the portion of the collecting chamber adjacent to the outlet throat. the language of the annular diffuser. Its side walls are tangentially connected to the inner cylindrical wall of the collecting chamber. On the front wall of the hollow reinforcement is located in the plane of symmetry a deflection rib, which is separated from the opposite wall of the collection chamber along the entire length of the joint.

Provedení skříně statoru osového turbokompresoru podle vynálezu zajišťuje spolehlivý provoz stroje i při nejnáročnějších provozních' podmínkách. Současně však optimálně řeší i jeho aerodynamickou stránku a vysokou provozní účinnost. Souhrn použitých konstrukčních prvků zajišťuje možnost bezporuchových dilataci skříně v oblasti největšího namáhání a to jak vhodným tvarem prvků, tak jejich umístěním v prostoru skříně. Použití duté výztuhy podle vynálezu nejen dostatečně vyztužuje skříň, ale současně zvyšuje její pružnost. Provedení usměrňovacího žebra odstraňuje nebezpečí vzniku trhlin v důsledku malocyklové únavy, protože umožňuje volnou dilataci skříně v tomto velmi exponovaném místě. Výhodné je i situování úchytných patek na výtlačné straně skříně ve· vertikálním směru co nejblíže k ose rotace, což zajišťuje maximální eliminování vlivu teploty skříně na vzájemnou polohu podélné osy rotoru a podélné osy statoru ve vertikálním směru.The stator housing of the axial turbo-compressor according to the invention ensures reliable machine operation even under the most demanding operating conditions. At the same time, it optimally solves its aerodynamic side and high operational efficiency. The summary of used structural elements ensures the possibility of trouble-free dilatation of the cabinet in the area of the highest stress, both by suitable shape of the elements and their placement in the cabinet space. The use of the hollow reinforcement according to the invention not only sufficiently reinforces the housing but also increases its flexibility. The design of the deflection rib eliminates the risk of cracking due to small cycle fatigue, since it allows for free expansion of the housing at this very exposed location. It is also advantageous to locate the gripping feet on the discharge side of the housing in the vertical direction as close as possible to the axis of rotation, which ensures maximum elimination of the influence of the housing temperature on the relative position of the rotor longitudinal axis and the stator longitudinal axis.

Na připojených výkresech jsou schematicky znázorněny řezy střední a výtlačné části skříně statoru. Na obr. 1 je podélný řez touto částí skříně, na obr. 2 pak příčný řez vedený rovinou A-A z obr. 1. Na obr. 3 je pohled na dělicí rovinu spodní části skříně s nezaloženým čelním víkem.The accompanying drawings show schematically cross-sections of the central and discharge portions of the stator housing. Fig. 1 is a longitudinal section through this part of the housing; Fig. 2 is a cross-section along the line A-A in Fig. 1. Fig. 3 is a sectional view of the lower part of the housing with the front cover not folded.

Ve válcové části 2. skříně 2^ je na obr. 1 a 3 zřejmé uchycení lopatkových mříží 2, £» j>·In the cylindrical part of the housing 2, in FIGS. 1 and 3 it is apparent that the blade bars 2, 3 and 3 are attached.

Za poslední lopatkovou mříží 5 je vytvořen mezikruhový difuzor 6, který je vyústěn do sběrné komory 2 sestávající ze dvou dílů 3, 9 souměrných podle svislé roviny procházející osou 10 rotace. Sběrná komora 2 oběma svými díly 8y 2 ústí do společného výstupního hrdla 11. Skříň 2 statoru je dělena v horizontální rovině 12, procházející osou 10 rotace. Mezikruhový difuzor 6 je tvořen jednak stěnou 13 čelního víka 24, jednak vnitřní válcovou stěnou 15 sběrné komory 2» která přechází v jazyk 16 difuzoru 6. Průtočný průřez 17 sběrné komory 2 ίθ ’ převážné části obvodu vytvořen podél jazyku 16 difuzoru 2 a směrem k výstupnímu hrdlu 11 se postupně zvětšuje. V části sběrné komory 2 přiléhající k výstupnímu hrdlu 11 je vytvořena^; dutá výztuha 18. Její čelní stěna 19 je napojena na vnější okraj jazyku 16 a její boční štěny 20 jsou tangenciálně napojeny na vnitřní válcovou stěnu 15 sběrné komory 2· Na čelní stěně 19. je umístěno usměrňovači žebro 21, které je od protilehlé stěny 22 odděleno po celé délce spárou 23. Dvojice úchytných patek 24, 25 umístěných po obou stranách výtlačné části 26 skříně 2_ je vertikálně situována tak, že její horní plocha 27 leží v rovině vzdálené od dělicí horizontální roviny 12 méně, než činí síla s stěny skříně 2_,An annular diffuser 6 is formed downstream of the last blade grate 5 and opens into a collecting chamber 2 consisting of two parts 3, 9 symmetrical about a vertical plane passing through the axis of rotation 10. The collecting chamber 2 with its two parts 8y 2 opens into a common outlet throat 11. The stator housing 2 is divided in a horizontal plane 12 passing through the axis of rotation 10. The annular diffuser 6 is formed both by the wall 13 of the front cover 24 and by the inner cylindrical wall 15 of the collecting chamber 2, which passes into the tongue 16 of the diffuser 6. The flow cross section 17 of the collecting chamber 2 is formed along the tongue 16 of the diffuser 2 towards the outlet. the neck 11 gradually increases. It is formed in the part of the collecting chamber 2 adjacent to the outlet neck 11 ^; its front wall 19 is connected to the outer edge of the tongue 16 and its side pups 20 are tangentially connected to the inner cylindrical wall 15 of the collecting chamber 2. On the front wall 19 is located a deflection rib 21 which is separated from the opposite wall 22 along the entire length of the joint 23. A pair of gripping feet 24, 25 positioned on either side of the housing displacement portion 26 is vertically positioned such that its top surface 27 lies less than the force s of the housing wall 2 in a plane remote from the horizontal divider 12.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Axial turbocompressor stator housing, split in a horizontal plane, whose displacement section, on which a pair of mounting feet is located, includes an annular diffuser symmetrical to the axis of rotation and a two-part collecting chamber symmetrical to the vertical plane passing through the axis of rotation with gradually increasing flow cross section connected to the outlet orifice, characterized in that while the flow cross section (17) of the collecting chamber (7) is formed along the tongue (16) of the annular diffuser (6), a portion of the collecting chamber (7) adjacent to the outlet orifice (11) is formed a hollow reinforcement (18), the front wall (19) of which is connected to the outer edge of the tongue (16) of the annular diffuser (6) and its side walls (20) tangentially connected to the inner cylindrical wall (15) of the collecting chamber (7); on the front wall (19) of the hollow reinforcement (18) is located in the plane of symmetry a deflection rib (21), which is from the opposite the walls (22) of the collecting chamber (7) along the entire length separated by a joint (23).