EP0258440B1 - Rotor of centrifugal compressor - Google Patents
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- EP0258440B1 EP0258440B1 EP86905824A EP86905824A EP0258440B1 EP 0258440 B1 EP0258440 B1 EP 0258440B1 EP 86905824 A EP86905824 A EP 86905824A EP 86905824 A EP86905824 A EP 86905824A EP 0258440 B1 EP0258440 B1 EP 0258440B1
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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 impeller of a centrifugal compressor.
- a known impeller for centrifugal compressors has a main disc, blades and a cover disc, which consists of the cover disc body for gas flow guidance in the impeller and a ring for arranging seals (VF Ris, "Centrobeinye kompressornye masiny” (centrifugal compressor machines), Leningrad, publisher “Masinostroenie", 1981, pp. 35, 103).
- the cover plate is made in one piece from a forging. Impellers with such cover disks can be operated at increased peripheral speeds of 120 to 300 m / s. However, due to the undivided design of the cover plate from a forging, a considerable amount of metal of 85% has to be cut, so that the metal utilization rate only reaches 15%.
- Another known impeller of a centrifugal compressor has a main disc, rotor blade and a cover disc, which consists of a cover disc body for gas flow guidance in the impeller and a ring connected to this for the arrangement of seals (AD Bruk, "Dymososy gazoocistnyx sooruzeny” (suction tongue fans in gas cleaning systems), Moscow , Publisher “Masinostroenie", 1984, p. 120).
- the cover disk consists of a cover disk body for gas flow guidance within the impeller and a ring which is detachably connected to this for the arrangement of seals.
- the ring is welded to the rotor blades and the cover disk body is held in a form-fitting manner in the ring by means of an axially projecting collar, and is welded to the rotor blades in one of the embodiments or riveted in another embodiment to these, permitting relative radial expansions.
- This design does not reduce the stresses on the connection point between the ring and the cover plate body and, moreover, the construction can only be used if the moving blades extend into the suction mouth.
- the present invention has for its object to develop an impeller of a centrifugal compressor 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 an operation at peripheral speeds over 120 m / s is made possible.
- the task is thereby solved that according to the invention the connection of the cover plate body and the ring is carried out with the formation of associated counter surfaces on the cover plate body and the ring and on the counter surface of the ring on the side of the rotor blades has a collar which projects into a recessed ring recess on the counter surface of the cover plate body, whereby the inside diameter of the cover plate body is smaller by 1 to 1.5 - 10 -3 D o compared to the diameter of the ring on its counter surface, where D o means the inside diameter of the cover plate body.
- the impellers with cover plates of this type can operate at peripheral speeds of far more than 120 m / s (up to 300 m / s) operate.
- the optimal sizes of the oversize are in the range between 1 and 1.5 ⁇ 10 -3 D o , where D o means the inside diameter of the cover plate.
- the impeller of a centrifugal compressor shown has a main disc 1 and blades 2, which are manufactured as a whole with the main disc 1 or are welded or soldered to it.
- the cover plate 3 is rigidly connected by welding or soldering, which consists of a cover plate body 4 for gas flow guidance within the impeller and a ring 5 connected thereto 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 cover plate body 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 from 1 to 1.5 - 10 -3 D o , resulting in operation the interaction of the cover disk body 4 with the ring 5 of the impeller is excluded, the stresses in the connection of the counter surfaces 6 and 7 are greatly reduced and the operation of the impeller at peripheral speeds over 120 m / s (up to 300 m / s) is made possible.
- 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 collar 8 and the ring recess 9.
- 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.
- the outer surface of the ring 5 has a plurality of gradations 15, which are used to install sealing elements (not shown).
- the ring collar 8 also prevents movements of the ring 5 in the axial direction, namely by touching the end faces 11, 12, 13 and 14 of the ring collar 8, the ring rotation 9 and the moving blades 2.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das Laufrad eines Kreiselverdichters.The present invention relates to the impeller of a centrifugal compressor.
Ein bekanntes Laufrad für Kreiselverdichter hat eine Hauptlaufscheibe, Laufschaufeln und eine Deckscheibe, die aus dem Deckscheibenkörper zur Gasstromführung im Laufrad und einem Ring zur Anordnung von Dichtungen besteht (V. F. Ris, "Centrobeinye kompressornye masiny" (Zentrifugalkompressormaschinen), Leningrad, Verlag "Masinostroenie", 1981, S. 35, 103).A known impeller for centrifugal compressors has a main disc, blades and a cover disc, which consists of the cover disc body for gas flow guidance in the impeller and a ring for arranging seals (VF Ris, "Centrobeinye kompressornye masiny" (centrifugal compressor machines), Leningrad, publisher "Masinostroenie", 1981, pp. 35, 103).
Die Deckscheibe ist dabei ungeteilt aus einem Schmiedestück gefertigt. Laufräder mit solchen Deckscheiben können mit erhöhten Umfangsgeschwindigkeiten von 120 bis 300 m/s betrieben werden. Jedoch muß wegen der ungeteilten Ausführung der Deckscheibe aus einem Schmiedestück eine erhebliche Metallmenge von 85% zerspant werden, sodaß der Metallnutzungsgrad nur 15% erreicht.The cover plate is made in one piece from a forging. Impellers with such cover disks can be operated at increased peripheral speeds of 120 to 300 m / s. However, due to the undivided design of the cover plate from a forging, a considerable amount of metal of 85% has to be cut, so that the metal utilization rate only reaches 15%.
Darüber hinaus verursachen die hohen Umfangsgeschwindigkeiten eine Biegeverformung des Ringes und des Deckscheibenkörpers sowie eine Radialverformung des Ringes. Wegen dieser Formänderungen müssen vergrößerte Spalte zwischen dem Ring und den im Verdichtergehäuse eingebauten Dichtungen vorgesehen werden. Die Vergrößerung der Spalte führt zur Zunahme von Gasentweichungen und zur Verringerung 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. Because of these changes in shape, enlarged gaps must be provided between the ring and the seals installed in the compressor housing. The enlargement of the column leads to an increase in gas leaks and a reduction in the economy of the compressor.
Ein anderes bekanntes Laufrad eines Kreiselverdichters hat eine Hauptlaufscheibe, Laufschaufein und eine Deckscheibe, welche aus einem Deckscheibenkörper zur Gasstromführung im Laufrad und einem mit diesem verbundenen Ring zur Anordnung von Dichtungen besteht (A. D. Bruk, "Dymososy gazoocistnyx sooruzeny" (Saugzungventilatoren in Gasreinigungsanlagen), Moskau, Verlag "Masinostroenie", 1984, S. 120).Another known impeller of a centrifugal compressor has a main disc, rotor blade and a cover disc, which consists of a cover disc body for gas flow guidance in the impeller and a ring connected to this for the arrangement of seals (AD Bruk, "Dymososy gazoocistnyx sooruzeny" (suction tongue fans in gas cleaning systems), Moscow , Publisher "Masinostroenie", 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 ungeteilten Stück gefertigt ist, ist die Fertigung dieses Laufrades mit mehrteiliger Deckscheibe weniger arbeits- und metallintensiv. Es treten aber große Beanspruchungen der Verbindungsstelle des Deckscheibenkörpers mit dem Ring 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, whose cover disc is made from an undivided piece, the production of this impeller with a multi-part cover disc is less labor and metal intensive. However, there are great stresses on the connection point of the cover plate body with the ring, which makes the use of these impellers impossible for operation at peripheral speeds above 120 m / s.
Ähnliches gilt für ein aus der DE-PS 906 975 bekanntes Laufrad eines Kreiselverdichters, bei dem die Deckscheibe aus einem Deckscheibenkörper zur Gasstromführung innerhalb des Laufrades und einem lösbar mit diesem verbundenen Ring zur Anordnung von Dichtungen besteht. Bei dieser Ausbildung ist der Ring mit den Laufschaufeln verschweißt und der Deckscheibenkörper ist mittels eines axial vorspringenden Bundes formschlüssig im Ring gehalten sowie in einer der Ausbildungen mit den Laufschaufeln verschweißt oder in einer anderen Ausbildung mit diesen unter Ermöglichung relativer,Radialdehnungen vernietet. Diese Ausbildung verringert nicht die Beanspruchungen der Verbindungsstelle zwischen Ring und Deckscheibenkörper und überdies ist die Konstruktion nur anwendbar, wenn die Laufschaufeln sich in den Saugmund hinein erstrecken.The same applies to an impeller of a centrifugal compressor known from DE-PS 906 975, in which the cover disk consists of a cover disk body for gas flow guidance within the impeller and a ring which is detachably connected to this for the arrangement of seals. In this embodiment, the ring is welded to the rotor blades and the cover disk body is held in a form-fitting manner in the ring by means of an axially projecting collar, and is welded to the rotor blades in one of the embodiments or riveted in another embodiment to these, permitting relative radial expansions. This design does not reduce the stresses on the connection point between the ring and the cover plate body and, moreover, the construction can only be used if the moving blades extend into the suction mouth.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad eines Kreiselverdichters zu entwickeln, bei dem die Verbindung des Deckscheibenkörpers mit dem Ring derart ausgeführt wird, daß die Beanspruchungen an deren Verbindungsstelle herabgesetzt werden und ein Betrieb mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s ermöglicht wird.The present invention has for its object to develop an impeller of a centrifugal compressor 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 an operation at peripheral speeds over 120 m / s is made possible.
Ausgehend von einem Laufrad eines Kreiselverdichters mit einer Hauptlaufscheibe, Laufschaufeln und einer Deckscheibe, die starr miteinander verbunden sind, wobei die Deckscheibe aus einem Deckscheibenkörper zur Gasstromführung innerhalb des Laufrades und einem lösbar mit diesem verbundenen Ring zur Anordnung von Dichtungen besteht, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Verbindung des Deckscheibenkörpers und des Ringes unter Ausbildung von zugeordneten Gegenflächen an dem Deckscheibenkörper und dem Ring 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, wobei Do den Innendurchmesser des Deckscheibenkörpers bedeutet.Starting from an impeller of a centrifugal compressor with a main rotor, rotor blades and a cover plate, which are rigidly connected to one another, the cover plate consisting of a cover plate body for gas flow guidance within the impeller and a ring detachably connected to this for the arrangement of seals, the task is thereby solved that according to the invention the connection of the cover plate body and the ring is carried out with the formation of associated counter surfaces on the cover plate body and the ring and on the counter surface of the ring on the side of the rotor blades has a collar which projects into a recessed ring recess on the counter surface of the cover plate body, whereby the inside diameter of the cover plate body is smaller by 1 to 1.5 - 10 -3 D o compared to the diameter of the ring on its counter surface, where D o means the inside diameter of the cover plate body.
Während des Betriebes greift nur die Fliehkraft der Eigenmasse des Deckscheibenkörpers und eines Teils der Schaufelmasse an der Deckscheibe an. Bei der gewählten Durchmesserdifferenz (Größe des Übermaßes) verschwindet bei der Betriebsdrehzahl praktisch die Kraft der Wechselwirkung des Deckscheibenkörpers mit dem Ring und die genannten Bauteile berühren sich nur. Der Ring ist somit im Stillstand mittels Preßsitz im Deckscheibenkörper gehalten und im Betrieb verschwindet die Flächenpressung. Dadurch wird auch kein Biegemoment übertragen und eine Biegung des Deckscheibenkörpers ist ausgeschlossen. Dieser erfährt nur eine gleichmäßige Belastung, sodaß die Größe der Umfangsbeanspruchungen herabgesetzt und die Radialspannungen vollkommen beseitigt werden. Dabei wirken nur die Fliehkräfte der Ringeigenmasse auf den Ring der Deckscheibe ein, weshalb die Beanspruchungen an diesem und demzufolge auch die Radialdehnungen gering sind.During operation, only the centrifugal force of the dead weight of the cover plate body and part of the blade mass acts on the cover plate. With the chosen diameter difference (size of the oversize), the force of the interaction of the cover plate body with the ring practically disappears at the operating speed and the components mentioned only touch. The ring is thus held at a standstill by means of a press fit in the cover plate body and the surface pressure disappears during operation. As a result, no bending moment is transmitted and bending of the cover plate body is impossible. This only experiences an even load, so that the size of the circumferential loads is reduced and the radial stresses are completely eliminated. Only the centrifugal forces of the toroidal mass act on the ring of the cover plate, which is why the stresses on this and consequently also the radial expansions are low.
Da keine Kräfte zwischen dem Deckscheibenkörper und dem Ring wirken und der Grad der Spannungen an der Verbindungsstelle des Deckscheibenkörpers mit dem Ring gering ist, können die Laufräder mit Deckscheiben dieser Bauart mit Umfangsgeschwindigkeiten von weit mehr als 120 m/s (bis 300 m/s) betrieben werden.Since there are no forces between the cover plate body and the ring and the degree of tension at the connection point between the cover plate body and the ring is low, the impellers with cover plates of this type can operate at peripheral speeds of far more than 120 m / s (up to 300 m / s) operate.
Durch Ausführung des Ringbundes am Ring seitens der Laufschaufeln und dessen Anordnung in der Ringeindrehung des Deckscheibenkörpers werden die Verschiebungen des Rings relativ zum Deckscheibenkörper in Axial- und Radialrichtung verhindert. Axialverschiebungen in der einen Richtung werden durch die Stirnflächen des Ringbundes und der Ringeindrehung und in der anderen Richtung durch die Laufschaufeln ausgeschlossen. Relative 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 moving blades and its arrangement in the ring rotation of the cover plate body, the displacements of the ring relative to the cover plate body in the axial and radial directions are prevented. Axial displacements in one direction are excluded by the end faces of the ring collar and the ring turning and in the other direction by the moving blades. 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. Said frictional forces occur as a result of the axial loads transmitted from the cover disk 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 Deckscheibenkörpers) im Bereich zwischen 1 und 1,5·10-3 Do, wobei Do den Innendurchmesser der Deckscheibe bedeutet.As the experimental investigations have shown, the optimal sizes of the oversize (the difference between the diameter of the ring and the cover plate body to be joined) are in the range between 1 and 1.5 · 10 -3 D o , where D o means the inside diameter of the cover plate.
Die untere Grenze des Paßübermaßes 1 . 10-3 D" wird durch die Möglichkeit der mechanischen Bearbeitung der Deckscheibe bei deren Herstellung bedingt, da bei einem Übermaß kleiner als 1 · 10-3Do die mechanische Bearbeitung der Deckscheibe bei jeder Einspannungsart derselben unmöglich ist.The lower limit of the excess fit 1. 10-3 D " is due to the possibility of mechanical processing of the cover plate during its manufacture, since with an oversize less than 1 · 10 -3 D o the mechanical treatment of the cover plate is impossible with any type of clamping of the same.
Bei Werten des Übermaßes an der Verbindungsstelle des Ringes und des Deckscheibenkörpers größer als 1,5 - 10-3 Do beginnt sich beim Betrieb des Verdichters eine 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 Verdichterswirkungsgrades zur Folge hat.At values of the excess at the connection point of the ring and the cover plate body greater than 1.5 - 10- 3 D o , the operation of the cover plate body on the ring begins to appear during operation 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 compressor efficiency.
Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beigelegten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt die obere Hälfte des Längsschnitts eines erfindungsgemäßen Laufrades eines Kreiselverdichters.The invention is explained in more detail below by the description of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing. This shows the upper half of the longitudinal section of an impeller according to the invention of a centrifugal compressor.
Das dargestellte Laufrad eines Kreiselverdichters hat eine Hauptlaufscheibe 1 und Laufschaufein 2, die als ein Ganzes mit der Hauptlaufscheibe 1 gefertigt oder an dieser angeschweißt oder angelötet sind.The impeller of a centrifugal compressor shown has a main disc 1 and
Mit den Laufschaufeln 2 ist die Deckscheibe 3 durch Schweißen bzw. Löten starr verbunden, die aus einem Deckscheibenkörper 4 zur Gasstromführung innerhalb des Laufrades und einem mit diesem verbundenen Ring 5 zum Einbau von (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) Abdichtungselementen besteht, welche Gasentweichungen verhindern.With the
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
Der Innendurchmesser Do des Deckscheibenkörpers 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 der Betrieb des Laufrades mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s (bis 300 m/s) ermöglicht wird.The inner diameter D o of the cover plate body 4 is smaller than the diameter D of the
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. Zwischen dem Ringbund 8 und der Ringeindrehung 9 ist ein Ringspalt 10 vorhanden.On the counter surface 7 of the
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 movement of the
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
Die Außenfläche des Ringes 5 hat mehrere Abstufungen 15, die zum Einbau von Dichtungselementen (nicht abgebildet) dienen.The outer surface of the
Die beschriebene Konstruktion des Laufrades eines Kreiselverdichters hat im Betrieb folgende Wirkungen:
- 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 derDeckscheibe 3 in starrer Verbindung stehen, greifen an diesen die Fliehkräfte der Eigenmasse und eines Teils der Masse derLaufschaufeln 2 an. Dabei tritt praktisch keine Kraft-Wechselwirkung zwischen Deckscheibenkörper 4 undRing 5 auf, weil der Unterschied der Durchmesser Do und D derGegenflächen 6 und 7 am Körper 4 derDeckscheibe 3 und amRing 5 derart gewählt ist, daß beim Betrieb des Laufrades diese Wechselwirkung verschwindet und die genannten Bauteile einander lediglich berühren. Bei fehlender Wechselwirkung desRinges 5 mit dem Deckscheibenkörper 4 tritt auch kein Biegemoment auf, wodurch eine 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 thecover disk 3, the centrifugal forces of the inherent mass and part of the mass of therotor blades 2 act on them. There is practically no force interaction between the cover plate body 4 and thering 5, because the difference in the diameter D o and D of thecounter surfaces 6 and 7 on the body 4 of thecover plate 3 and on thering 5 is selected such that this interaction occurs during operation of the impeller disappears and the components just touch each other. In the absence of interaction of thering 5 with the cover plate body 4, no bending moment also occurs, as a result of which bending of the cover plate body 4 is excluded.
Wegen der fehlenden Biegung des Deckscheibenkörpers 4 werden dessen gleichmäßige Belastung, Herabsetzung der Umfangsbeanspruchungen und vollständige Beseitigung der Radialspannungen erreicht.Because of the lack of bending of the cover plate body 4, its uniform loading, reduction of the circumferential loads and complete elimination 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 wegen der niedrigen Umfangsgeschwindigkeit des Ringes und dessen geringer Masse (im Vergleich mit der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades und der Masse des Deckscheibenkörpers 4 und eines Teils der Masse der Laufschaufeln 2) klein sind.Since there is practically no interaction of the
Deswegen sind die Beanspruchungen am Ring 5 und demzufolge auch die Radialaufweitungen des Ringes 5 gering.For this reason, the stresses on the
Auf diese Weise wird infolge der Herabsetzung der Spannungen im Deckscheibenkörper 4 sowie der fehlenden Wechselwirkung des Ringes 5 und Deckscheibenkörper 4 der Betrieb des Laufrades mit Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s (bis 300 m/s) ermöglicht, und die kleinen Werte der Radialaufweitung 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, the operation of the impeller at peripheral speeds over 120 m / s (up to 300 m / s) and the small values of the radial expansion of the ring are made possible due to the reduction of the stresses in the cover plate body 4 and the lack of interaction of the
Die radialen Relativbewegungen 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 Laufschaufeln 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 movements 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
Der Ringbund 8 verhindert auch Bewegungen des Ringes 5 in Axialrichtung, nämlich durch die Berührung der Stirnflächen 11, 12, 13 und 14 des Ringbundes 8, der Ringeindrehung 9 und der Laufschaufeln 2.The ring collar 8 also prevents movements of the
Die erzielten Vorteile sind folgende:
- an der Verbindungsstelle des Deckscheibenkörpers mit dem Saugmundring werden die Beanspruchungen herabgesetzt, was die Möglichkeit bietet, Umfangsgeschwindigkeiten über 120 m/s (bis 300 m/s) zu verwirklichen;
- starke Herabsetzung der Beanspruchungen und Verkleinerung der Radialaufweitungen des Ringes ermöglichen die Verwendung von Dichtungen mit kleinstmöglichen Spalten, was den Wirkungsgrad des Verdichters (um 0,5%) erhöht;
- 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-Schmiedestück aus niedriglegiertem Stahl herstellen, wodurch der Arbeitsaufwand und der Metallverbrauch bei deren Fertigung stark herabgesetzt werden;
- es entsteht die Möglichkeit, Deckscheibenkörper mit unterschiedlich großen Außendurchmessern und Eintrittsdurchmessern unter Benutzung nur eines Stanzwerkzeugs fertigzustellen.
- at the junction of the cover plate body with the suction ring, the stresses are reduced, which makes it possible to achieve peripheral speeds of over 120 m / s (up to 300 m / s);
- greatly reducing the stresses and reducing the radial expansion of the ring allow the use of 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 made from sheet steel by punching and the ring from a drum forging made from low-alloy steel, whereby the workload and the metal consumption during their manufacture are greatly reduced;
- there is the possibility of finishing cover disk bodies with different outer diameters and inlet diameters using only one punching tool.
Claims (1)
- Blade wheel of a centrifugal compressor with a main rotor disc (1), rotor blades (2) and a cover disc (3), which are rigidly connected to one another,the cover disc (3) consisting of a cover disc member (4) for guiding the flow of gas within the blade wheel and a ring (5) releasably connected to the latter for the arrangement of packings,wherein the connection of the cover disc member (4) and the ring (5) is executed with formation of associated counteracting surfaces (6 and 7) on the cover disc member (4) and the ring (5) and comprises an annular collar (8) on the counteracting surface (7) of the ring (5), on the side of the rotor blades (2), which collar (8) projects into a recessed annularturned groove (9) on the counteracting surface (6) of the cover disc member (4),the inner diameter (Do) of the cover disc member (4) being smaller by 1 to 1.5·10-3Do than the diameter (D) of the ring (5) on its counteracting surface (7), Do representing the inner diameter of the cover disc member (4).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| SU4001923 | 1986-01-17 | ||
| SU864001923A SU1373883A1 (en) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | Centrifugal compressor impeller |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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| EP0258440A1 EP0258440A1 (en) | 1988-03-09 |
| EP0258440A4 EP0258440A4 (en) | 1989-02-22 |
| EP0258440B1 true EP0258440B1 (en) | 1991-02-06 |
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Family Applications (1)
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