CS262003B1

CS262003B1 - l.Engine stator blades of axial turbocharger

Info

Publication number: CS262003B1
Application number: CS872994A
Authority: CS
Inventors: Karel Belohoubek; Josef Novotny; Zbynek Ing Janc; Dusan Ing Misarek
Original assignee: Karel Belohoubek; Josef Novotny; Janc Zbynek; Misarek Dusan
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS299487A1

Abstract

Řešení se týká statorových lopatek axiálního turbokompresoru, kte^é jsou opatřeny vyztužující bandáží. Řeší problám dosažení optimálních radiálních vůlí lopatek, a tím zvýšení provotní ekonomie turbokompresoru. Podstata řešení spočívá v tou, že na kuželové ploše předního kruhu prstence bandáže je na vstupní straně pod přečnívající částí listu lopatky vytvořena spojitá dvojdrážka o nestejné hloubce dna. Do ní je zasunut v obvodovém směru rozebíratelně v horizontální rovině dělený uzavírací kroužek, opatřený prodlouženým nosem, který Je uložen nad mělčím dnsm dvjjdrážky. Průměr menšího dna je menší než minimální průměr přečnívající části listu lopatky. Povrchová plocha uzavíracího kroužku lícuje a kuželovou plochou předního kruhu prstence bandáže. Jeho uchycení Je možné např. pomocí šroubu nebo vytvarovaných patek, zapadajících do příslušně upravené dvojdrážky v místě hlubšího dna, např. tvaru obráceného písmena T.The solution concerns the stator blades of an axial turbocompressor, which are provided with a reinforcing bandage. It solves the problem of achieving optimal radial clearances of the blades, thereby increasing the operating economy of the turbocompressor. The essence of the solution lies in the fact that on the conical surface of the front circle of the bandage ring, a continuous double groove with an unequal bottom depth is formed on the inlet side under the protruding part of the blade blade. A closing ring, split in a horizontal plane and provided with an extended nose, which is placed above the shallower bottom of the double groove, is inserted into it in the circumferential direction. The diameter of the smaller bottom is smaller than the minimum diameter of the protruding part of the blade blade. The surface area of the closing ring matches the conical surface of the front circle of the bandage ring. Its attachment is possible, for example, using a screw or shaped feet that fit into a specially designed double groove at the deeper bottom, for example in the shape of an inverted T.

Description

Vynález se týká natáčivých statorových lopatek axiálního turbokompresoru se statorem děleným v horizontální rovině, opatřených kuželovitou vyztužující bandáží, a to jak lopatek natáčivých za provozu, tak i lopatek přestavitelných na požadovaný úhel pouze po demontáži statorové mříže za klidu stroje.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to rotatable stator blades of an axial turbocompressor with a stator divided in a horizontal plane, provided with a conical stiffening bandage, both of the rotatable blades and of the blades adjustable to the desired angle only after dismantling the stator grille.

U vícestupňových axiálních turbokompresoru z aerodynamických i pevnostních důvodu vychází jako nejvýhodnější volit konstatní vnější průměr průtočného průřezu, to.znamená konstantní patní průměr statorových lopatek po celé délce nebo alespoň v převážné části lopatkování. Mezikruhový průtočný průřez má pak v důsledku komprese protékající vzdušiny na vnitřním poloměru tvar kužele. Pokud jsou použity statorové lopatky s konstatním neproměnným nastavením nebo i natáčivé statorové .lopatky bez vyztužování bandáže, nevznikají ve spojitosti s uvedenou kuželovou plochou žádné problémy, velikost radiální vůle mezi lopatkou a rotorem je možno volit konstatní a minimální. Je možno v délce celého profilu lopatky volit optimální kompromis ve velikosti vůle, který zaručuje minimální aerodynamické ztráty při zaručené bezpečné vzdálenosti mezi stojícími a rotujícími částmi stroje.In the case of multi-stage axial turbochargers for aerodynamic and strength reasons, it is most advantageous to select a constant outer diameter of the flow cross section, i.e. a constant foot diameter of the stator blades over the entire length or at least in most of the blading. The cross-sectional flow cross section has the shape of a cone as a result of compression of the flowing air mass on the inner radius. If stator blades with constant fixed adjustment or even rotating stator blades without bandage reinforcement are used, no problems arise in connection with said conical surface, the amount of radial clearance between the blade and rotor can be selected constant and minimal. It is possible to choose the optimal compromise in the size of the clearance in the length of the entire blade profile, which guarantees minimal aerodynamic losses while guaranteeing a safe distance between standing and rotating parts of the machine.

Jinak je však tomu u natáčivých statorových lopatek, které z konstrukčních důvodů musí být opatřeny výztužnou bandáží. V tomto případě není možno u přečnívajícího konce listu lopatky na vstupní straně volit optimální konstatní radiální vůli mezi čelem přečnívajícího konce a kuželovitým povrchem bandáže, pro2However, this is not the case with rotating stator blades, which for structural reasons must be provided with a reinforcing bandage. In this case, it is not possible to select an optimal constant radial clearance between the protruding end face and the conical surface of the bandage at the projecting end of the blade blade at the inlet side.

262 003 tože by nebylo možno vůbec provést montáž celé statorové lopatkové mříže. V takovém případě je nutno z montážních důvodů ukončit lopatky na přečnívajícím konci listu rovně, tj. rovnoběžně s osou rotace, což nutně vede k podstatně větším radiálním vůlím než by bylo z provozních důvodů zapotřebí.262 003, since it would not be possible to mount the entire stator blade grid at all. In such a case, the blades on the projecting end of the blade must be terminated straight, i.e. parallel to the axis of rotation, for mounting purposes, which necessarily results in considerably larger radial clearances than would be necessary for operational reasons.

Velké radiální vůle mají velmi nepříznivý vliv na účinnost lopatkování. V důsledku rozdílných tlaků na profilu dochází k profukování a přisávání komprimovaného média zvětšenou mezerou, což snižuje objemovou účinnost stupně. Velká radiální vůle ovlivňuje také nepříznivě proudění v přilehlých oblastech lopatkové mříže a tím snižuje i celkovou účinnost komprese.Large radial clearances have a very unfavorable effect on the blading efficiency. Due to different profile pressures, compressed media is purged and sucked through an enlarged gap, reducing the volume efficiency of the step. The large radial clearance also affects the flow in adjacent areas of the blade casing and thus reduces the overall compression efficiency.

Uvedený technický problém u statorových lopatek, opatřených dvoudílnou bandáží, která má vnitřní plochu tvaru pláště komolého kužele a sestává z předníhe a zadního kruhu,řeší provedení podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že na kuželové plose předního kruhu prstence bandáže je na vstupní straně pod přečnívající částí listu lopatky vytvořena spojitá dvojdrážka v ne stejné hloubce dna. Do této dvojdrážky je zasunut v obvodovém směru rozebíratelně -v horizontální rovině dělený uzavírací kroužek, který je opatřen prodlouženým nosem, umístěným nad mělčím dnem dvojdrážky, jehož průměr je menší než minimální průměr přečnívající části listu statorové lopatky. Povrchová plocha uzavíracího kroužku lícuje s kuželovou plochou předního kruhu prstence bandáže. Uchycení uzavíracího kroužku v předním kruhu prstence bandáže je provedeno s výhodou pomocí šroubů, případně tím, že uzavírací kroužek je zakončen patkami, které zapadají do dvojdrážky, která má v místě hlubšího dna tvar obráceného T.This technical problem with stator blades provided with a two-part bandage having an inner frustoconical surface and consisting of a front and a rear ring solves the embodiment of the invention. Its essence is that on the conical surface of the anterior ring of the bandage ring a continuous double groove is formed at the inlet side below the projecting part of the blade of the blade at not the same depth of the bottom. Into this double groove is inserted in the circumferential direction a detachable horizontal ring, which is provided with an elongated nose, located above the shallow bottom of the double groove, whose diameter is less than the minimum diameter of the protruding part of the blade of the stator blade. The surface of the closure ring is flush with the conical surface of the front ring of the bandage ring. The fastening of the closing ring in the front ring of the bandage ring is preferably carried out by means of screws, or in that the closing ring is terminated by feet which fit into a double groove, which has the shape of inverted T at the deeper bottom.

Při použití tohoto provedení není třeba žádných zvláštních úprav konců listů lopatek a lopatky' je možno zhotovit v rozměrech pro minimální radiální vůle v celé délce profilu přečnívajícího konce. Toto provedení umožňuje dosáhnout optimálních radiálních vůlí, což vede ke zvýšení účinnosti komprese každého stupně a tím ke zvýšení provozní ekonomie celého turbokompresoru.With this embodiment, no particular modification of the blade blade ends is required, and the blades can be made in dimensions for minimal radial clearance over the entire length of the protruding end profile. This design makes it possible to achieve optimum radial clearances, which leads to an increase in the compression efficiency of each stage and thus an increase in the operating economy of the entire turbocharger.

282 003282 003

Na připojených výkresech je znázorněn příklad provedení vynálezu, kde na obr. 1 je částečný podélný řez statorem axiálního turbokompresoru v místě uložení statorových lopatek, na obr. 2 řez prstencem bandáže v místě spojovacích šroubu a na obr. 3 detailní řez v místě uchycení uzavíracího kružku v alternativním provedení.1 shows a partial longitudinal section through the stator of an axial turbocompressor at the stator blades, FIG. 2 shows a section of the band of the bandage at the location of the connecting screws, and FIG. in an alternative embodiment.

V nosném prstenci 2/^ul°ženém v obvodové drážce 2 skříně 3 statoru/jsou uchyceny nosnými čepy 4 statorové lopatky 5, které jsou na svém druhém konci opatřeny pomocnými čepy 6 souosými s osou o nosných čepu 4· Každý pomocný čep 6 je otočně uložen v pouzdře 7, uchyceném ve vývrtu 8 prstence 9 bandáže. Prstenec 9 bandáže je dělený v horizontální rovině a sestává z předního kruhu 10 a zadního kruhu 11, spojených na ozub 12 v rovině kolmé na osu rotace pomocí spojovacích šroubů 13 (obr. 1,2). Prstenec bandáže má vnitřní průtočnou plochu 14 tvaru komolého kužele. V předním kruhu 10 prstence 9 bandáže je vytvořena spojitá dvojdrážka 15 o nestejné hloubce dna, do které je rozebíratelně zasunut v horizontální rovině dělený uzavírací kroužek +6, který je opatřen prodlouženým nosem 17 umístěným nad mělčím dnem 18 dvojdrážky 1 3» Průměr _d mělčího dna 18 je menší než minimální průměr D přečnívající části 19 listu 20 statorové lopatky _5. Povrchová plocha 21 uzavíracího kroužku 16 lícuje s kuželovou plochou předního kruhu 10 prstence 9 bandáže. Spojitá dvojdrážka 1 3 (obr. 1 ) má v místě hlubšího dna 22 tvar obráceného ”T’ý do něhož je zasunut uzavírací kroužek 16 svými patkami 23» Na obr. 3 je upevněn uzavírací kroužek 16 v předním kruhu 10 prstence 9 bandáže ůchytnými šrouby 24 · V prostoru 23 mezi vnitřní stěnou skříně 3 a vnější válcovou stěnou 26 nosného prstence _1_ je uložen natáčecí mechanismus (nezakreslen) statorových lopatek 5·In the support ring 2 ( ^ul) located in the circumferential groove 2 of the stator housing 3, the support pins 4 of the stator blades 5 are attached, which are provided at their other end with auxiliary pins 6 coaxial with the axis of the supporting pins 4. in the sleeve 7, retained in the bore 8 of the bandage ring 9. The ring 9 of the bandage is divided in a horizontal plane and consists of a front ring 10 and a rear ring 11 connected to a tooth 12 in a plane perpendicular to the axis of rotation by means of connecting screws 13 (FIG. 1,2). The bandage ring has an inner truncated conical flow surface 14. A continuous double groove 15 of unequal bottom depth is formed in the front ring 10 of the bandage ring 9, into which a split ring +6 is detachably inserted in a horizontal plane and is provided with an elongated nose 17 positioned above the shallow bottom 18 of the double groove. 18 is smaller than the minimum diameter D of the protruding portion 19 of the blade 20 of the stator blade 5. The surface 21 of the closure ring 16 is flush with the conical surface of the front ring 10 of the bandage ring 9. The continuous double groove 13 (FIG. 1) has an inverted shape at the bottom of the bottom 22, into which the closing ring 16 is inserted with its feet 23 »In FIG. 3, the closing ring 16 is fastened in the front ring 10 of the band 9 In the space 23 between the inner wall of the housing 3 and the outer cylindrical wall 26 of the support ring 1, there is a pivoting mechanism (not shown) of the stator blades 5 ·

Při demontáži je třeba nejprve vysunout uzavírací kroužek 16 z prstence 9 bandáže a teprve potom lze oddělit přední kruh od zadního kruhu 11 a pokračovat v demontáži statorové mříže.When disassembling, it is necessary to first slide the closing ring 16 from the ring 9 of the bandage, and only then can the front ring be separated from the rear ring 11 and the dismantling of the stator grille can be continued.

Claims

Swiveling stator blades of an axial turbocompressor with a stator divided in a horizontal plane, fixed by their support pins in the stator support ring and provided at the other end with auxiliary pins located coaxially with the support pin in a bandage ring housing having an inner frustoconical shell surface and a front ring and a back ring joined rigidly but releasably to a tooth in a plane perpendicular to the axis of rotation of the machine, characterized in that on the conical surface of the front ring (10) of the bandage ring (9) 20) blades (5) formed by continuous double groove (15) of unequal bottom depth, into which is detachably inserted in horizontal plane split ring (16), which is provided with extended nose (17) placed above shallow bottom (18) of double groove (15) ) whose diameter (d) is less than the minimum diameter (D) of no STI (19) of the blade (20) of stator vanes (5), said surface (21) of the closing ring (16) is aligned with the conical surface of the front ring (10) of the ring (9) bandages.

Swiveling stator blades according to Claim 1, characterized in that the double groove (15) has the shape of an inverted Tj in the place of the deeper bottom (22), into which the closing ring (16) is inserted by its feet (23).

Swiveling stator blades according to claim 1, characterized in that the closing ring (16) is fastened in the front ring (10) of the bandage ring (9) by fastening screws (24).