EP0258440A1 - Rotor of centrifugal compressor - Google Patents

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EP0258440A1
EP0258440A1 EP86905824A EP86905824A EP0258440A1 EP 0258440 A1 EP0258440 A1 EP 0258440A1 EP 86905824 A EP86905824 A EP 86905824A EP 86905824 A EP86905824 A EP 86905824A EP 0258440 A1 EP0258440 A1 EP 0258440A1
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EP
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ring
cover plate
plate body
cover
impeller
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EP0258440B1 (en
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Vladimir Viktorovich Arkhipov
Gennady Fedorovich Velikanov
Yakov Samuilovich Levin
Vadim Safonievich Magdychansky
Gennady Ivanovich Petrov
Gilya Aizikovich Raer
Kir Borisovich Sarantsev
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Proizvodstvennoe Obiedinenie 'nevsky Zavod' Imeni Vilenina
Original Assignee
Proizvodstvennoe Obiedinenie 'nevsky Zavod' Imeni Vilenina
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Publication of EP0258440A4 publication Critical patent/EP0258440A4/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/04—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
    • F01D5/043—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the axial inlet- radial outlet, or vice versa, type
    • F01D5/048—Form or construction

Definitions

  • the present invention relates to the Verdiohterbau, in particular to impellers of centrifugal compressors.
  • the cover plate is made in one piece from a forging.
  • the impellers with such cover disks are characterized by the possibility of working at increased peripheral speeds (from 120 to 300 m / s).
  • the high peripheral speeds cause a bending deformation of the ring and the cover plate body as well as a radial deformation of the ring.
  • the changes in shape mentioned cause a radial displacement of the ring, through which enlarged gaps between the ring and the seals installed in the compressor housing must be provided.
  • the enlargement of the column leads to an increase in gas escapes and to a reduction in the efficiency of the compressor.
  • an impeller for centrifugal dihydrators which contains a main disc, blades and a cover disc, which cover disc consists of interconnected, cover disc body for gas flow guidance in the impeller and ring for the arrangement of seals (see the book by Bruk AD "Dymososy gazcoochistnykh sooruzheny” / Tongue fans in the gas cleaning plants /, Moscow, publisher “Maahinostroenie", 1984, p. 120).
  • the cover plate body is connected to the ring either by welding or riveting.
  • the impellers with the multi-part cover disc in which the connection of the deodorant disc body to the ring is carried out as mentioned, are less labor-intensive and metal-intensive, but have a high stress on the connection point of the cover plate body and the ring, which makes the use of these impellers for operation at peripheral speeds above 120 m / s impossible.
  • the present invention has for its object to develop an impeller of centrifugal compressors in which the connection of the cover plate body to the ring is carried out in such a way that the stresses at their connection point are reduced and thus the use of said impellers at peripheral speeds above 120 m / s is made possible.
  • the impeller for centrifugal compressors which are rigidly connected to one another, contains the main disc, rotor blades and cover disc, which cover disc consists of, connected to one another, cover disc body for gas flow guidance within the impeller and ring for arranging seals, the connection according to the invention of the cover plate body with the ring underneath
  • Training on the cover plate body and the ring of detachable mating surfaces is detachable and on the mating surface of the ring on the side of the rotor blades has a collar that protrudes into a recess in the recess on the mating surface of the cover plate body, the inside diameter of the cover plate body facing the diameter of the ring its counter surface by 1 to 1.5.10 -3. D o is smaller, where D means the inside diameter of the cover plate.
  • the impellers with the cover plates of this type can be used when operating at peripheral speeds that correspond to the peripheral speed of 120 m / s (up to 300 m / s).
  • the optimal sizes of the excess in the range between 1 and 1.5.10 -3 .D o , where D means the inside diameter of the cover disk.
  • the lower limit of the oversize fit 1.10 -3 .D o is due to the possibility of mechanical processing of the deodorant washer during its manufacture, since with an oversize less than 1.10 -3 .D o the mechanical processing of the deodorant washer is possible with any type of clamping.
  • the proposed impeller for centrifugal compressors shown in FIG. 1 contains a main running disk 1 and moving blades 2, which are manufactured as a whole with the main running disk 1 or welded (soldered) to it.
  • the cover disk 3 is rigidly connected to the rotor blades 2 by welding or soldering, which consists of, connected to one another, a cover disk body 4 for gas flow guidance within the impeller and a ring 5 for installing sealing elements (not shown in the drawing), which Prevent gas leaks.
  • the cover plate body 4 and the ring 5 are connected to one another to form mating surfaces 6 and 7, each associated with the cover plate body 4 and the ring 5.
  • the inner diameter D o of the Decksoheiben stresses 4 is smaller than the diameter D of the ring 5 on its counter surfaces 6 and 7.
  • the difference in the diameters D o and D is in the range of 1 to 1.5.10 -3 .D o , which means that the Impeller the interaction of the cover plate body 4 with the ring 5 is excluded, the stresses in the connection of the counter surfaces 6 and 7 are greatly reduced and the use of the construction of the impeller during operation at peripheral speeds over 120 m / s (up to 300 m / s) enables becomes.
  • a collar 8 is provided on the side of the blades 2. This collar 8 protrudes into a recess 9 in the counter surface 6 of the body 4 of the cover plate 3.
  • An annular gap 10 is present between the said collar 8 and the ring recess 9.
  • the arrangement of the ring collar 8 in the ring recess 9 of the cover plate body 4 prevents the movements of the ring 5 in the axial and radial directions.
  • the end faces 11 and 12 of the ring collar 8 and the ring recess 9 and the end faces 13 and 14 of the ring collar 8 and the blades 2 prevent the movement of the ring 5 in the axial direction.
  • a plurality of gradations 15 are provided, which are used to install sealing elements (not shown).
  • the impeller for centrifugal compressors works as follows.
  • the annular collar 8 also prevents the movements of the ring 5 in the axial direction, which are caused by the end faces 11, 12, 13 and 14 of the collar 8, the ring rotation 9 and the blades 2 can be avoided.
  • the present invention can be used with the closed type rotary gears with best success.
  • the invention can also be used in the low-pressure impellers of centrifugal compressors (fans).

Abstract

Laufrad, das eine Hauptlaufscheibe (1), Laufschaufeln (2) und eine Deckscheibe (3) enthält, die aus, miteinander verbunden, Deckscheibenkörper (4) und Ring (5) besteht. Die Verbindung des Deckscheibenkörpers (4) und des Ringes (5) ist lösbar unter Ausbildung an der Trennungsstelle von einander zugeordneten Gegenflächen (6 und 7) ausgeführt und weist auf der Gegenfläche (7) des Ringes (5) einen Ringbund (8) und auf der Gegenfläche (6) des Deckscheibenkörpers (4) eine Ringeindrehung (9) auf, in die der Ringbund (8) hineinragt. Dabei ist der Innendurchmesser (Do) des Deckscheibenkörpers (4) kleiner als der Durchmesser ID) des Ringes (5) an den Gegenflächen (6 und 7) derselben um 1 - 1,5..10-3Do.Impeller, which contains a main disc (1), blades (2) and a cover disc (3), which consists of, connected to each other, cover disc body (4) and ring (5). The connection of the cover plate body (4) and the ring (5) is detachable with training at the separation point of mutually assigned counter surfaces (6 and 7) and has a collar (8) on the counter surface (7) of the ring (5) the counter surface (6) of the cover plate body (4) has a ring recess (9) into which the collar (8) protrudes. The inner diameter (D o ) of the cover plate body (4) is smaller than the diameter ID) of the ring (5) on the counter surfaces (6 and 7) thereof by 1 - 1.5..10 -3 D o .

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Verdiohterbau, insbesondere auf Laufräder von Kreiselverdichtern.The present invention relates to the Verdiohterbau, in particular to impellers of centrifugal compressors.

Zugrundeliegender Stand der TechnikUnderlying state of the art

Es ist ein Laufrad für Kreiselverdiohter bekannt, das eine Hauptlaufscheibe, Laufsohaufeln und eine Deokscheibe enthält, die aus dem Deckscheibenkörper zur Gasstromführung im Laufrad und einem Ring zur Anordnung von Dichtungen besteht (s. V.F.Ris "Tsentrobezhnye kompressornye mashiny" /Zentrifugalkompressormaschinen/, Leningrad, Verlag "Mashinostroenio", 1981, 3. 35, 103).There is known an impeller for centrifugal dihydrators, which contains a main running disk, running blades and a deodorant disk, which consists of the cover disk body for gas flow guidance in the impeller and a ring for arranging seals (see VFRis "Tsentrobezhnye kompressornye mashiny" / centrifugal compressor machines /, Leningrad, Publisher "Mashinostroenio", 1981, 3. 35, 103).

Die Deckscheibe ist dabei ungeteilt aus einem Schmiedestück gefertigt. Die Laufräder mit solchen Deckscheiben zeichnen sich durch die Möglichkeit aus, mit erhöhten Umfangsgeschwindigkeiten zu arbeiten (von 120 bis 300 m/s).The cover plate is made in one piece from a forging. The impellers with such cover disks are characterized by the possibility of working at increased peripheral speeds (from 120 to 300 m / s).

Jedoch erfordert die ungeteilte Ausführung der Deckscheiben aus einem Schmiedestück einen erheblichen Metallverbrauch (Metallausnutzungsgrad erreicht nur 15%) und einen großen Arbeitsaufwand (85% des Metalls werden zerspant).However, the undivided design of the cover plates from a forging requires considerable metal consumption (metal utilization rate only reaches 15%) and a large amount of work (85% of the metal is machined).

Darüber hinaus verursachen die hohen Umfangsgeschwindigkeiten eine Biegeverformung des Ringes und des Deckscheibenkörpers sowie eine Radialverformung des Ringes. Die genannten Formänderungen rufen eine Radialverschiebung des Ringes hervor, durch welche vergrößerte Spalte zwischen dem Ring und den im Verdichtergehäuse eingebauten Dichtungen vorgesehen werden müssen. Die Vergrößerung der Spalte aber führt zur Zunahme von Gasentweichungen und zur Herabsetzung der Wirtschaftlichkeit des Verdichters.In addition, the high peripheral speeds cause a bending deformation of the ring and the cover plate body as well as a radial deformation of the ring. The changes in shape mentioned cause a radial displacement of the ring, through which enlarged gaps between the ring and the seals installed in the compressor housing must be provided. However, the enlargement of the column leads to an increase in gas escapes and to a reduction in the efficiency of the compressor.

Bekannt ist noch ein Laufrad für Kreiselverdiohter, das eine Hauptlaufscheibe, Laufschaufeln und eine Deckscheibe enthält, welche Deckscheibe aus miteinander verbunden, Deckscheibenkörper zur Gasstromführung im Laufrad und Ring zur Anordnung von Dichtungen besteht (s. das Buch von Bruk A.D. "Dymososy gazcoochistnykh sooruzheny" /Saugzungventilatoren in den Gasreinigungsanlagen/, Moskau, Verlag "Maahinostroenie", 1984, S. 120).Also known is an impeller for centrifugal dihydrators, which contains a main disc, blades and a cover disc, which cover disc consists of interconnected, cover disc body for gas flow guidance in the impeller and ring for the arrangement of seals (see the book by Bruk AD "Dymososy gazcoochistnykh sooruzheny" / Tongue fans in the gas cleaning plants /, Moscow, publisher "Maahinostroenie", 1984, p. 120).

Bei diesem Laufrad wird der Deckscheibenkörper mit dem Ring entweder durch Schweißen oder Nieten verbunden. Im Vergleich mit den Laufrädern, deren Deckscheibe aus einem ungeteilen Stück gefertigt ist, sind die Laufräder mit der mehrteiligen Deckscheibe, bei denen die Verbindung des Deokscheibenkörpers mit dem Ring wie erwähnt ausgeführt wird, weniger arbeits- und metallintensiv, weisen aber eine große Beanspruchung der Verbindungsstelle des Deckscheibenkörpers und des Ringes auf, was die Anwendung dieser Laufräder für den Betrieb mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s unmöglich macht.With this impeller, the cover plate body is connected to the ring either by welding or riveting. Compared to the impellers, the cover disc of which is made from an undivided piece, the impellers with the multi-part cover disc, in which the connection of the deodorant disc body to the ring is carried out as mentioned, are less labor-intensive and metal-intensive, but have a high stress on the connection point of the cover plate body and the ring, which makes the use of these impellers for operation at peripheral speeds above 120 m / s impossible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad von Kreiselverdichtern zu entwickeln, bei dem die Verbindung des Deckscheibenkörpers mit dem Ring derart ausgeführt wird, daß die Beanspruchungen an deren Verbindungsstelle herabgesetzt werden und somit der Einsatz der genannten Laufräder mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s ermöglicht wird.The present invention has for its object to develop an impeller of centrifugal compressors in which the connection of the cover plate body to the ring is carried out in such a way that the stresses at their connection point are reduced and thus the use of said impellers at peripheral speeds above 120 m / s is made possible.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Laufrad für Kreiselverdichter, das starr miteinander verbunden, Hauptscheibe, Laufschaufeln und Deckscheibe enthält, welche Deckscheibe aus, miteinander, verbunden, Deckscheibenkörper zur Gasstromführung innerhalb des Laufrades und Ring zur Anordnung von Dichtungen besteht, erfindungsgemäß die Verbindung des Deckscheibenkörpers mit dem Ring unterThe object is achieved in that in the impeller for centrifugal compressors, which are rigidly connected to one another, contains the main disc, rotor blades and cover disc, which cover disc consists of, connected to one another, cover disc body for gas flow guidance within the impeller and ring for arranging seals, the connection according to the invention of the cover plate body with the ring underneath

Ausbildung an dem Deckscheibenkörper und dem Ring von einander zugeordneten Gegenflächen lösbar ausgeführt ist und auf der Gegenfläche des Ringes seitens der Laufschaufeln einen Ringbund aufweist, der in eine auf der Gegenfläche des Deckscheibenkörpers ausgesparte Ringeindrehung hineinragt, wobei der Innendurchmesser des Deckscheibenkörpers gegenüber dem Durchmesser des Ringes an dessen Gegenfläche um 1 bis 1,5.10-3.Do kleiner ist, wo D den Innendurchmesser der Deckscheibe bedeutet.Training on the cover plate body and the ring of detachable mating surfaces is detachable and on the mating surface of the ring on the side of the rotor blades has a collar that protrudes into a recess in the recess on the mating surface of the cover plate body, the inside diameter of the cover plate body facing the diameter of the ring its counter surface by 1 to 1.5.10 -3. D o is smaller, where D means the inside diameter of the cover plate.

Während des Betriebes greift nur die Fliehkraft der Eigenmasse des Deckscheibenkörpers und eines Teils der Schaufel-masse an der Deoksoheibe an. Es entsteht praktisch keine Kraft der Wechselwirkung des Deoksoheibenkörpers mit dem Ring da bei der gewählten Durohmesserdifferenz (Grösse des Übermaßes ) der Deckscheibenkörper mit dem Ring in keine Wechselwirkung tritt, die genannten Bauteile berühren sich nur. Da hierbei kein Biegemoment angreift, wird die Biegung des Deckscheibenkörpers ausgeschlossen und dadurch dessen gleichmäßige Belastung erreicht, wobei als Folge davon die Stärke der Umfangsbeanspruohungen herabgesetzt und die Radialspannungen vollkommen beseitigt werden. Dabei wirken nur die Fliehkräfte der Ringeigenmasae auf den Ring der Deckscheibe ein, weshalb die Beanspruchungen an diesem und demzufolge auch die Radialbewegungen gering sind.During operation, only the centrifugal force of the dead weight of the cover plate body and a part of it Shovel mass on the deodorant disk. There is practically no force of the interaction of the deodorant disk body with the ring since, given the selected diameter difference (size of the excess), the cover disk body does not interact with the ring, the components mentioned only touch. Since no bending moment is applied in this case, the bending of the cover disk body is excluded and its uniform load is thereby achieved, the strength of the circumferential stresses being reduced as a result and the radial stresses being completely eliminated. In this case, only the centrifugal forces of the Ringigenmasae act on the ring of the cover plate, which is why the stresses on this and consequently also the radial movements are low.

Da keine Kräfte der Wechselwirkung des Deckscheibenkörpers mit dem Ring auftreten und der Grad der Spannungen an der Verbindungsstelle des Deckscheibenkörpers mit dem Ring gering ist, können die Laufräder mit den Deckscheiben dieser Bauart beim Betrieb mit Umfangsgeschwindigkeiten eingesetzt werden, die die Umfangsgeschwindigkeit von 120 m/s (bis 300 m/s) weit übertreffen.Since there are no forces of interaction of the cover plate body with the ring and the degree of stress at the point of connection of the cover plate body with the ring is low, the impellers with the cover plates of this type can be used when operating at peripheral speeds that correspond to the peripheral speed of 120 m / s (up to 300 m / s).

Durch Ausführung des Ringbundes am Ring seitens der Laufschaufeln und dessen Anordnung in der Ringeindrehung des Deckscheibenkörpers werden die Verschiebungen des Rings als eines starren Körpers relativ zum Deckscheibenkörper in Axial- bzw. Radialrichtung verhindert.Die Axialverschiebungen in einer Richtung werden durch die Stirnflächen des Ringbundes und der Ringeindrehung, in der anderen Richtung aber durch die Laufschaufeln ausgeschlossen. Die relativen Radialverschiebungen des Ringes (durch dessen Restunwucht verursacht) werden durch die Reibungskräfte an der Kontaktstelle des Ringbundes mit den Laufschaufeln beseitigt. Die genannten Reibungskräfte treten infolge der vom Deckscheibenkörper aus über die Stirnflächen des Ringbundes und der Ringeindrehung auf die Laufschaufeln übertragenen Axialbelastungen auf. Durch diese Axialbelastungen werden nur die relativen Verschiebungen des Ringes als eines starren Körpers vermieden.By executing the ring collar on the ring on the part of the rotor blades and arranging them in the ring rotation of the cover disk body, the displacements of the ring as a rigid body relative to the cover disk body in the axial or radial direction are prevented. The axial displacements in one direction are caused by the end faces of the ring collar and Ring turning, but in the other direction excluded by the blades. The relative radial displacements of the ring (caused by its residual unbalance) are eliminated by the frictional forces at the contact point of the ring collar with the moving blades. The above-mentioned frictional forces occur as a result of the axial loads transmitted from the cover plate body to the rotor blades via the end faces of the ring collar and the ring rotation. These axial loads only avoid the relative displacements of the ring as a rigid body.

Wie die experimentellen Untersuchungen nachgewiesen haben, liegen die optimalen Größen des Übermaßes (die Differenz der zusammenzufügenden Durchmesser des Ringes und, des Deoksohelbenkörpers) im Bereich zwischen 1 und 1,5.10-3.Do, wo D den Innendurchmesser der Deckscheibe bedeutet.As the experimental investigations have shown, the optimal sizes of the excess (the Difference of the diameter of the ring to be joined and of the deodorant body) in the range between 1 and 1.5.10 -3 .D o , where D means the inside diameter of the cover disk.

Die untere Grenze des Paßübermaßas 1.10-3.Do wird durch die Möglichkeit der mechanischen Bearbeitung der Deoksoheibe bei deren Herstellung bedingt, da bei einem Übermaß kleiner als 1.10-3.Do die mechanische Bearbeitung der Deoksoheibe bei jeder Einspannungsart derselben umöglich ist.The lower limit of the oversize fit 1.10 -3 .D o is due to the possibility of mechanical processing of the deodorant washer during its manufacture, since with an oversize less than 1.10 -3 .D o the mechanical processing of the deodorant washer is possible with any type of clamping.

Bei den Werten des Übermasses an der Verbindungsstelle des Ringes und des Deokscheibenkörpers größer als 1.5.10-3.Do beginnt sich bei der Arbeit des Verdichters die Einwirkung des Deckscheibenkörpers auf den Ring zu zeigen, wodurch eine erhöhte Beanspruchung der Verbindung auftritt, die Verformung des Ringes zunimmt und die Spalte in den Dichtungen bei erhöhten Umfangsgeschwindigkeiten vergrößert werden müssen, was wiederum eine Zunahme der Leckverluste und eine Verringerung des Verdlohterswirkungsgrades zur Folge hat.With the values of the oversize at the connection point of the ring and the deodorant disk body greater than 1.5.10 -3 .D o , the action of the cover disk body on the ring begins to appear during the work of the compressor, as a result of which an increased stress on the connection occurs, the deformation of the ring increases and the gaps in the seals have to be increased at increased peripheral speeds, which in turn leads to an increase in leakage losses and a reduction in the efficiency of the condenser.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben unter Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung näher erläutert, in der die Gesamtansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Laufrades des Kreiselverdichters im Längsschnitt wiedergegeben ist.The present invention is explained in more detail below on the basis of the description of a specific exemplary embodiment thereof with reference to the accompanying drawing, in which the overall view of part of the impeller of the centrifugal compressor according to the invention is shown in longitudinal section.

Beste Ausführungsform der ErfindungBest embodiment of the invention

Das vorgeschlagene, in Fig. 1 dargestellte Laufrad für Kreiselverdichter enthält eine Hauptlaufscheibe 1 und Laufschaufeln 2, die als ein Ganzes mit der Hauptlaufscheibe 1 gefertigt oder an dieser angeschweißt (angelötet) sind.The proposed impeller for centrifugal compressors shown in FIG. 1 contains a main running disk 1 and moving blades 2, which are manufactured as a whole with the main running disk 1 or welded (soldered) to it.

Mit den Laufschaufeln 2 ist die Deckscheibe 3 durch Schwaißen bzw. Löten starr verbunden, die aus, miteinander verbunden, einem Deckscheibenkörper 4 zur Gasstromführung innerhalb des Laufrades und einem Ring 5 zum Einbauen von (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen)Abdichtungsele- menten besteht, welche Gasentweichungen verhindern.The cover disk 3 is rigidly connected to the rotor blades 2 by welding or soldering, which consists of, connected to one another, a cover disk body 4 for gas flow guidance within the impeller and a ring 5 for installing sealing elements (not shown in the drawing), which Prevent gas leaks.

Der Deckscheibenkörper 4 und der Ring 5 sind miteinander unter Ausbildung von einander zugeordneten Gegenflächen 6 und 7 jeweils des Deckscheibenkörpers 4 und des Ringes 5 verbunden.The cover plate body 4 and the ring 5 are connected to one another to form mating surfaces 6 and 7, each associated with the cover plate body 4 and the ring 5.

Der Innendurchmesser Do des Decksoheibenkörpers 4 ist kleiner als der Durchmesser D des Ringes 5 an deren Gegenflächen 6 und 7. Die Differenz der Durchmesser Do und D liegt im Bereich von 1 bis 1,5.10-3.Do, wodurch beim Betrieb des Laufrades die Wechselwirkung des Deckscheibenkörpers 4 mit dem Ring 5 ausgeschlossen wird, die Beanspruchungen in der Verbindung der Gegenflächen 6 und 7 stark herabgesetzt werden und die Verwendung der Konstruktion des Laufrades beim Betrieb mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s (bis 300 m/s) ermöglicht wird.The inner diameter D o of the Decksoheibenkörpers 4 is smaller than the diameter D of the ring 5 on its counter surfaces 6 and 7. The difference in the diameters D o and D is in the range of 1 to 1.5.10 -3 .D o , which means that the Impeller the interaction of the cover plate body 4 with the ring 5 is excluded, the stresses in the connection of the counter surfaces 6 and 7 are greatly reduced and the use of the construction of the impeller during operation at peripheral speeds over 120 m / s (up to 300 m / s) enables becomes.

An der Gegenfläche 7 des Ringes 5 ist ein Ringbund 8 auf der Seite der Laufschaufeln 2 vorgesehen. Dieser Ringbund 8 ragt in eine in der Gegenfläche 6 des Körpers 4 der Deckscheibe 3 ausgesparte Ringeindrehung 9 hinein.On the counter surface 7 of the ring 5, a collar 8 is provided on the side of the blades 2. This collar 8 protrudes into a recess 9 in the counter surface 6 of the body 4 of the cover plate 3.

Zwischen dem genannten Ringbund 8 und der Ringeindrehung 9 ist ein Ringspalt 10 vorhanden.An annular gap 10 is present between the said collar 8 and the ring recess 9.

Durch die Anordnung des Ringbundes 8 in der Ringeindrehung 9 des Deckscheibenkörpers 4 werden die Bewegungen des Ringes 5 in Axial- und Radialrichtungen verhindert.The arrangement of the ring collar 8 in the ring recess 9 of the cover plate body 4 prevents the movements of the ring 5 in the axial and radial directions.

Die Stirnflächen 11 und 12 jeweils des Ringbundes 8 und der Ringeindrehung 9 sowie die Stirnflächen 13 und 14 jeweils des Ringbundes 8 und der Laufschaufeln 2 verhindern die Bewegungen des Ringes 5 in Axialrichtung.The end faces 11 and 12 of the ring collar 8 and the ring recess 9 and the end faces 13 and 14 of the ring collar 8 and the blades 2 prevent the movement of the ring 5 in the axial direction.

Auf der Außenfläche des Ringes 5 sind mehrere Abstufungen 15 vorgesehen, die zum Einbau von Dichtungselementen (nicht mitabgebildet) dienen.On the outer surface of the ring 5, a plurality of gradations 15 are provided, which are used to install sealing elements (not shown).

Das Laufrad für Kreiselverdichter arbeitet wie folgt.The impeller for centrifugal compressors works as follows.

Bei der Drehung des Laufrades des Kreiselverdichters greifen an dessen Bauteilen Fliehkräfte an. Da die Laufschaufeln 2 mit der Hauptlaufscheibe 1 und dem Körper 4 der Deckscheibe 3 in starrer Verbindung stehen, greifen an diesen die Fliehkräfte der Eigenmasse und eines Teils der Masse der Laufschaufeln 2 an. Dabei tritt praktisch keine Kraftbelastung des Deckscheibenkörpers 4 und des Ringes 5 wegen ihrer Wechselwirkung auf, weil der Unterschied der Durchmesser D und D der Gegenflächen 6 und 7 am Körper 3 der Deckscheibe 3 und am Ring 5 derart gewählt ist, daβ beim Betrieb des Laufrades keine Wechselwirkung zwischen dem Deokscheibenkörper 4 und dem Ring 5 besteht, so daß die genannten Bauteile lediglich einander berühren. Bei fehlender Wechselwirkung des Ringes 5 mit dem Deckscheibenkörper 4 tritt auch kein Biegemoment ein, wodurch die Biegung des Deckscheibenkörpers 4 ausgeschlossen wird.When the impeller of the centrifugal compressor rotates, centrifugal forces act on its components. Since the rotor blades 2 are rigidly connected to the main rotor disk 1 and the body 4 of the cover disk 3, the centrifugal forces of the inherent mass and part of the mass of the rotor blades 2 act on them. There is practically no load on the cover plate body 4 and the ring 5 because of their interaction, because the difference in diameter D and D of the counter surfaces 6 and 7 on the body 3 of the cover plate 3 and on the ring 5 is selected such that none during operation of the impeller Interaction between the deodorant disc body 4 and the ring 5, so that the components just touch each other. In the absence of interaction of the ring 5 with the cover plate body 4, no bending moment occurs, as a result of which the bending of the cover plate body 4 is excluded.

Bei fehlender Biegung des Deckscheibenkörpers 4 werden dessen gleichmäßige Belastung, Herabsetzung der Stärke der Umfangsbeanspruohungen und vollständige Beseitigung der Radialspannungen erreicht.In the absence of bending of the cover plate body 4, its uniform loading, reduction in the strength of the circumferential stresses and complete removal of the radial stresses are achieved.

Da praktisch keine Wechselwirkung des Ringes 5 mit dem Deckscheibenkörper 4 besteht, greifen an dem Ring 5 der Deckscheibe 3 nur die Fliehkräfte der Eigenmasse des Ringes 5 an, die gering sind wegen der kleinen Umfangsgeschwindigkeit des Ringes und dessen kleiner Masse (im Vergleich mit der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades und der Masse des Deckscheibenkörpers 4 und eines Teils der Masse der Laufschaufeln 2).Since there is practically no interaction of the ring 5 with the cover plate body 4, only the centrifugal forces of the inherent mass of the ring 5 act on the ring 5 of the cover plate 3, which are low because of the small peripheral speed of the ring and its small mass (in comparison with the peripheral speed of the impeller and the mass of the cover plate body 4 and part of the mass of the blades 2).

Deswegen sind die Beänspruchungen am Ring 5 und demzufolge auch die Radialverschiebungen des Ringes 5 gering.For this reason, the stresses on the ring 5 and consequently also the radial displacements of the ring 5 are low.

Auf diese Weise wird infolge der Herabsetzung der Stärke der Spannungen im Deckscheibenkörper 4 sowie der fehlenden Wechselwirkung des Ringes 5 und Deckscheibenkörpers 4 der Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung des Laufrades mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s (bis 300 m/s) ermöglicht, und die kleinen Werte der Radialverschiebungen des Ringes 5 erlauben, die Spalte in den Dichtungen zu verkleinern, was eine Verringerung der. Gasentweichungen und eine Steigerung des Wirkungsgrades des Verdichters zur Folge hat.In this way, due to the reduction in the strength of the stresses in the cover plate body 4 and the lack of interaction of the ring 5 and cover plate body 4, the operation of the arrangement of the impeller according to the invention at peripheral speeds over 120 m / s (up to 300 m / s) is possible, and the small ones Values of the radial displacements of the ring 5 allow the gaps in the seals to be reduced, which reduces the. Gas leaks and an increase in the efficiency of the compressor.

Die radialen Relativverschiebungen des Ringes 5 (durch dessen Restunwucht verursacht) werden durch die Reibungskräfte an der Kontaktstelle des Ringbundes 8 mit den Laufschaufeln 2 ausgeschlossen. Diese Reibungskräfte treten durch die auf die LaufschaufeIn 2 vom Deckscheibenkörper 4 aus über die Stirnflächen 11 und 13 des Ringbundes 8 und über die Stirnfläche 12 der Ringeindrehung 9 übertragenen Axialbelastungen auf.The radial relative displacements of the ring 5 (caused by its residual unbalance) are excluded by the frictional forces at the contact point of the ring collar 8 with the moving blades 2. These frictional forces occur due to the axial loads transmitted to the rotor blade 2 from the cover disk body 4 via the end faces 11 and 13 of the ring collar 8 and via the end face 12 of the ring recess 9.

Der Ringbund 8 verhindert auch die Bewegungen des Ringes 5 in Axialrichtung, welche durch die Stirnflächen 11, 12, 13 und 14 des Ringbundes 8, der Ringeindrehung 9 und der Laufschaufeln 2 vermieden werden.The annular collar 8 also prevents the movements of the ring 5 in the axial direction, which are caused by the end faces 11, 12, 13 and 14 of the collar 8, the ring rotation 9 and the blades 2 can be avoided.

Der technisch-ökonomische Effekt bei der Benutzung der vorliegenden Erfindung besteht im folgenden:

  • an der Verbindungsstelle des Deoksoheibenkörpers mit dem Saugmundring werden die Beanspruchungen herabgesetzt, was die Möglichkeit bietet, die Deoksoheiben der erfindungsgemäßen Bauart beim Betrieb mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s (bis 300 m/s) einzusetzen;
  • starke Herabsetzung der Beanspruchungen und Verkleinerung der Radialverschiebungen des Ringes ermöglichen die Verwendung von Dichtungen mit kleinstmöglichen Spalten,.was den Wirkungsgrad des Verdichters (um 0,5%) erhöhen läßt;
  • für die mit Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 300 m/s betriebenen Verdichter kann man den Deckscheibenkörper aus Stahlblech durch Stanzen und den Ring aus einem Trommel--Sohmiedestüok aus niedriglegiertem Stahl herstellen, wodurch der Arbeitsaufwand und der Metallverbrauch bei deren Fertigung stark herabgesetzt werden;
  • es entsteht die Möglichkeit, die Deckscheibenkörper, die unterschiedlich große Außendurchmesser und Eintrittsdurchmesser aufweisen, unter Benutzung nur eines Stanzwerkzeugs fertigzustellen.
The technical-economic effect when using the present invention is as follows:
  • at the junction of the deodorant disk body with the suction mouth ring, the stresses are reduced, which makes it possible to use the deodorant disk of the type according to the invention when operating at peripheral speeds above 120 m / s (up to 300 m / s);
  • greatly reducing the stresses and reducing the radial displacements of the ring make it possible to use seals with the smallest possible gaps, which increases the efficiency of the compressor (by 0.5%);
  • for the compressors operated at peripheral speeds of up to 300 m / s, the cover plate body can be produced from sheet steel by punching and the ring from a drum sohmie stüok made from low-alloy steel, as a result of which the labor and metal consumption during their manufacture are greatly reduced;
  • there is the possibility of finishing the cover disk bodies, which have different outer diameters and inlet diameters, using only one punching tool.

Gewerbliche VerwertbarkeitCommercial usability

Die vorliegende Erfindung kann bei den Kreiselrädern geschlossener Bauart mit bestem Erfolg benutzt werden.The present invention can be used with the closed type rotary gears with best success.

Außerdem kann die Erfindung in den Niederdruck-Laufrädern von Kreiselverdichtern (Ventilatoren) Anwendung finden.The invention can also be used in the low-pressure impellers of centrifugal compressors (fans).

Claims (1)

Laufrad eines Kreiselverdiohters, das, starr miteinander verbunden Hauptlaufscheibe (1), Laufschaufeln (2) und Deckscheibe (3) einschließt, die aus miteinander verbunden, einem Deckscheibenkörper (4) zur . Gasstromführung innerhalb des Laufrades und Ring (5) zur Anordnung von Dichtungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Deckscheibenkörpers (4) und des Ringes (5) unter Ausbildung von zugeordneten Gegenflächen (6 und an dem Deckscheibenkörper (4) und dem Ring (5) lösbar ausgeführt ist und auf der Gegenfläche (7) des Ringes (5) seitens der Laufschaufeln (2) einen Ringbund (8) aufweist, der in eine auf der Gegenfläche (6) des Deckscheibenkörpers (4) ausgesparte Ringeindrehung (9) hineinragt, wobei der Innendurchmesser (Do) des Deckscheibenkörpers (4) gegenüber dem Durchmesser (D) des Ringes (5) an dessen Gegenfläche (7) um 1 bis 1,5.10-3Do kleiner ist, wo Do den Innendurchmesser des Deokscheibenkörpers (4) bedeutet.Impeller of a gyro verdiohter, which, rigidly interconnected main disc (1), blades (2) and cover plate (3), which consists of interconnected, a cover plate body (4). Gas flow guidance within the impeller and ring (5) for the arrangement of seals, characterized in that the connection of the cover plate body (4) and the ring (5) with formation of associated counter surfaces (6 and on the cover plate body (4) and the ring ( 5) is designed to be detachable and has an annular collar (8) on the counter surface (7) of the ring (5) on the side of the moving blades (2), which collar protrudes into a ring recess (9) recessed on the counter surface (6) of the cover disk body (4) , wherein the inner diameter (D o ) of the cover plate body (4) compared to the diameter (D) of the ring (5) on its counter surface (7) is smaller by 1 to 1.5.10 -3 D o , where D o is the inside diameter of the deodorant plate body (4) means.
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