CS260850B1 - Stator osového turbokompresoru zejména stacionárního provedení - Google Patents

Abstract

Řešení se týká problému provozu axiálních turbokompresorů zejména stacionárního provedení. Jde o provoz, který se vyznačuje častými a rvohlými změnami provozních parametrů, především teplot a tlaků. Podstatou řešení ^e použití difuzorové vložky ve výtlačné části skříně. Její nedílnou součástí je spirální žebro v jjorní, polovině skříně přecházející v usměrňovači nos e usměrnovacím žebrem, zasahující až do výstupního hrdla stroje. Tím je vytvořena dvojitá sběrná komora. Příznivý tvar sběrné komory spoluvytváří tvar boční stěny výtlačné části skříně. Boční stěna svírá s osou rotace plynule se měnící úhel, který se směrem k dělicí rovině postupně zvětšuje. V alternativním provedení ;je spirální žebro v příčném řezu rovné, případně žlabovitě tvarované.

Description

Vynález se týká stator» osových kompresoru, zejména stacionárních, určených především pro provoz se značnými a současně velmi rychlými změnami provozních parametrů.

Stacionární osové turbokompresory jsou převážně určeny pro technologii s poměrně malým a velmi pomalým kolísáním provozních parametrů. Pouze ve výjimečných případech, jsou-li tyto stroje např. součástí experimentálně výzkumného zařízení apod., je nutno již při konstrukci počítat s velkými a přitom velmi rychlými změnami provozních parametrů, dokonce i se skokovými změnami tlaků a teplot a současně i s nutností velmi rychlého najíždění stroje z klidu na maximální provozní parametry. Pro tyto podmínky musí být vhodně voleno konstrukční provedení celého turbokompresoru a pokud se statoru týká, především jeho střední a zvláště pak výtlačné části, kde jsou změny tlaků a teplot nejvýraznejsi.

Pro výše uvedené provozní podmínky bylo vyvinuto speciální řešení výtlačné části skříně. Zatímco v její horní polovině má skříň v příčném řezu tvar dvojdílné spirály, je v její spodní části, přilehlé k výstupnímu hrdlu, vytvořena jako součást skříně dutá výztuha, jejíž čelní stěna je napojena na vnější okraj jazyka mezikruhového difuzoru a vnitřní stěny pak tečně napojeny na vnitřní válcovou stěnu sběrné komory.

Takovéto provedení výtlačné části skříně zajišťuje spolehlivý provoz stroje i při velmi náročných podmínkách. Při dostatečné tuhosti skříně zajišťuje bezporuchový vliv dilatací skříně i při rychlých změnách teploty a tlaku. Takto konstruovaná skříň statoru má však přece jen jeden velmi závažný nedostatek. Nárazovým' změnám teploty a tlaku jsou vystaveny bezprostředně přímo

260 8S0 stěny skříně. Při extrémních podmínkách, kdy dochází přímo k tepelným šokům mohlo by dojit vlivem maximálního tepelného a tlakového namáhání v časově shodném úseku k deformaci skříně, případně i havárii stroje.

Jeden ze známých způsobů řešení této problematiky ve střední části stroje spočívá v tom, že je stator v oblasti lopatkování proveden v podstatě s dvojitou stěnou. Statorové lopatky jsoa neseny v samostatných prstencích, které jsoa achyceny ve vnější stěně a jejich válcová část vytváří vlastní vnitřní stěna. Tato vnitřní stěna zachycaje vliv rychlých změn teplot a tlaka. Nedostatkem tohoto řešení je však skutečnost, že problematika není dořešena i ve výtlačné části stroje, kde maže dojít stejně k deformaci skříně a z toho pak k dalším ev. důsledkům.

Uvedené nedostatky jsou z převážné části odstraněny řešením podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sběrná komora je z vnější strany tvořena výtlačnou částí skříně a z vnitřní strany spirálním žebrem difuzorové vložky, která je rozebíratelně uchycena ve výtlačné části skříně. Difuzorová vložka současně tvoří vnější stěnu výstupního difuzoru. Horní polovina skříně má v příčném řezu na svém největším průměru kruhový průřez s konstantní vzdáleností od osy rotace stroje. Vzdálenost spirálního žebra se směrem k ose rotace postupně oboustranně zmenšuje až na poloměr vnější stěny výstupního difuzoru.

Usměrňovači nos opatřený případně usměrňovačím žebrem je s výhodou součástí difuzorové vložky.

Spirální žebro je žlabovitě vytvarováno, takže vytváří v příčném řezu oválný průřez sběrné komory.

Boční stěna výtlačné části skříně svírá s osoa rotace stroje plynule se měnící úhel, který se směrem k dělicí rovině postupně zvětšuje'.

Provedení statoru osového turbokompresoru podle vynálezu* zvláště pak jeho výstupní části* má řadu výhod. Nejdůležitějěí výhodou je možnost jeho bezporuchového použití v krajně obtížných podmínkách, tj. při provozu s extrémně rychlými změnami teplot a provozních tlaků. Difuzorová vložka chrání” vnější stěnu skříně statoru ve výstupní části. Její případné deformace v důsledku tepelných dilatací se nepřenášejí na skříň statoru a proto ani nedeformují ani na ni nepřenášejí přídavná napětí,

260 8SQ která by mohla způsobit vznik trhlin apod. Pokud by teoreticky vlivem opakovaných tepelných šoků.přece došlo ke vzniku trhlin, mohly by se vyskytnout pouze na difuzorové vložce, kde v podstatě nemohou mít za následek provozní poruchu.

Další výhoda spočívá v tom, že při relativně velmi jednoduchém tvaru výstupní části skříně statoru umožňuje použití difuzorové vložky velmi dokonalé vytvarování jak výstupního difuzoru, tak i sběrné komory. K tomu podstatně přispívá řešení spirálního žebra a tvar boční stěny výtlačné části skříně.

Na připojených obrázcích je znázorněno provedení části statoru osového turbokompresoru podle vynálezu. Na obr. 1 je vidět podélný řez svislou rovinou touto částí stroje. Obr. 2 představuje příčný řez výstupní částí turbokompresoru. Na obr. 3 je znázorněn řez horní polovinou výtlačné části v rovině 0-C z obr. 2, přičemž poloha boční stěny výtlačné části skříně a poloha spirálního žebra je znázorněna v rovině 0-B čárkovaně. Na obr. 4 je vidět opět podélný řez horní polovinou výtlačné části stroje s alternativním řešením tvaru spirálního žebra.

Stator _1_ turbokompresoru je tvořen nezakreslenou sací částí, střední válcovou částí 2 a výstupní částí 7· Skříň statoru J_ se skládá z válcové části 1 3> výtlačné části 14 a z čelního víka 1 3. Tyto části jsou spojeny přírubovými spoji s nezakreslenými spojovacími šrouby. Ve válcové části 13 jsou uchyceny nosné prstence 16, 17, 18, opatřené statorovými lopatkami 3, 4, 5.· Vnitřní stěna výstupního difuzoru 8 je vytvořena prodlouženou částí 19 čelního víka -13 skříně. Vnější stěna' výstupního difuzoru 8 je tvořena stěnou difuzorové vložky 20, která je ve skříni J_ statoru uchycena na rotační ozub 21 . Sběrná komora 9 je vytvořena stěnou výtlačné čásťi 14 skříně a spirálním žebrem 22, které je součástí difuzorové vložky 20. Horní.část výtlačné části 14 skříně má na svém největším průměru kruhový průřez s konstantní vzdáleností R od osy o rotace až k místu, kde je napojeno výstupní hrdlo 10. Spirální žebro 22 je vytvořeno tak, že se největší vzdálenost P jeho průřezu (obr. 2) protilehlého výstupní přírubě 11 v obou směrech od osy’ o rotace plynule zmenšuje v podstatě až na poloměr £ vnější stěny výstupního difuzoru 8. Současně se plynule zvětšuje směrem k horizontální dělicí rovině 12 úhel boční stěny 23, 23 výtlačné části 14 skříně (obr. 3), a tím i průtočný pru_{?ez sb}^_rné komory 9. Poloha spirálního žebra 22' v rovině 0 - B je zřejmá z obr. 3·

260 850

Součásti difuzorové vložky 20 je i usměrňovači nos 24, jimž je vytvořeno vyústěni dvojité sběrné komory 9 do výstupního hrdla 10. V přikladu provedeni je usměrňovači nos 24 opatřen wsměrňovacím žebrem 25 · V témže přikladu provedeni je poslední nosný prstenec 26 statorových lopatek 6 uchycen ve stěně válcové dutiny 27, vytvořené ve vstupní části difuzorové vložky 20. Na obr.4 je spirálni žebro 22” žlabovitě vytvarováno, takže spolu s horní stěnou výtlačné části 14 skříně vytváří v příčném řezu z aerodynamického hlediska výhodný oválný průřez sběrné komory 9·

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   260 850

   1. Stator osového turbokompresoru, ze jména stacionárního provedeni, dělený v horizontální rovině, se statorovými lopatkami uloženými v samostatných nosných prstencích, které jsou uchyceny ve válcové části skříně a tvoří vlastní válcovou částí dvojitou stěnu této části statoru, na níž je napojena jeho samostatná výstupní část, obsahující mezikruhový difuzor, symetrický podle osy rotace a dvoudílnou sběrnou komoru symetrickou podle svislé roviny procházející osou rotace s postupně se zvětšujícím průtočným průřezem napojeným na výstupní hrdlo, vyznačující se tím, že sběrná komora (9) je ohraničena z vnější strany výtlačnou částí (14) skříně, z vnitřní strany spirálním žebrem (22) difuzorové vložky (20), která současně tvoří vnější stěnu výstupního difuzoru (8) a která je rozebíratelně uchycena ve výtlačné části (14) skříně, jejíž horní polovina má v příčném řezu na svém největším průměru kruhový průřez s konstantní vzdáleností (R) od osy (o) rotace stroje, přičemž vzdálenost (P) spirálního žebra (22) se směrem k ose (o) rotace postupně oboustranně zmenšuje až na poloměr (ť) vnější stěny výstupního difuzoru (8).
2. 2. Stator osového turbokompresoru podle bodu 1, vyznačující se tím, že součástí difuzorové vložky (20) je též usměrňovači nos (24) opatřený usměrňovacím žebrem (25)·

   5. Stator osového turbokompresoru podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, Že spirální žebro (22) je žlabovitě vytvarováno, takže spolu s horní stěnou výtlačné části (14) skříně vytváří v příčném řezu oválný průřez sběrné komory (9)·
3. 4. Stator osového turbokompresoru podle bodů 1 až 5_Avyznačující se tím, že boční stěna (25) výtlačné části skříně svírá s osou (o) rotace plynule se měnící úhel, který se směrem k dělicí rovině postupně zvětšuje.