ES2968232T3 - Alabe de estátor, estructura de compresor y compresor - Google Patents

Abstract

Se proporcionan una paleta de estator, una estructura de compresor y un compresor. La paleta del estator comprende un cuerpo principal de paleta (1). Se forma una cavidad (2) dentro del cuerpo principal de la paleta (1). Se forma un orificio de aire suplementario (3) en el cuerpo principal de la paleta (1). El suplemento de aire provoca la formación de un flujo en chorro en una superficie de succión de la paleta del estator para eliminar una región de baja velocidad y baja energía formada en la superficie de succión, reduciendo así la pérdida de aire en un flujo de aire resultante de la mezcla de aire suplementado, y en consecuencia, mejora la eficiencia aerodinámica de un compresor centrífugo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Álabe de estátor, estructura de compresor y compresor

Campo de la invención

La presente solicitud se refiere al campo de los compresores, en particular a una estructura de compresor que comprende un álabe de estátor y un compresor.

Antecedentes de la invención

En el compresor centrífugo de refrigeración, la temperatura se eleva drásticamente cuando el refrigerante es comprimido. Y el volumen especifico del gas refrigerante es considerable a altas temperaturas y el consumo de energía del compresor se incrementará drásticamente al tiempo que se asegura la misma salida de refrigerante. Con el fin de reducir el consumo de energía del compresor y mejorar la capacidad de refrigeración, generalmente se utiliza un ciclo de refrigeración de compresión multietapa. Hasta el momento presente, el ciclo más ampliamente utilizado es un “ciclo de refrigeración de compresión de dos etapas con enfriamiento incompleto en la parte intermedia” con un separador de vapor “flash” (generalmente conocido como economizador. El ciclo de refrigeración - compresión de dos etapas se refiere a que el vapor flash separado del economizador se mezcla con el gas de escape procedente de la etapa de baja compresión reduciendo la temperatura del gas de admisión de la etapa de compresión secundaria, al volumen específico del gas refrigerante y el consumo de energía del compresor.

Sin embargo, después de ser comprimido por la rueda por álabes de la primera etapa, el refrigerante necesita ser difundido por un difusor y atravesar la etapa de guía de un canal de retorno para eliminar los remolinos, a continuación, retorna a la entrada de la rueda de álabes secundaria. De esta manera, el trayecto de flujo de refrigerante es más largo y mayor la pérdida de fricción. Además, la velocidad y la dirección del flujo del gas suministrado en las etapas intermedias es a menudo incongruente con la velocidad de la dirección del flujo del gas principal, lo que se traduce en una gran pérdida de la mezcla. El documento DE 102015002025 A1 se refiere a un compresor para un turbo cargado de gas de escape de un motor de combustión interna. El compresor incluye un cárter del compresor, una rueda del compresor, al menos un canal de recirculación y al menos un cuerpo hueco con al menos una cámara hueca que está conectada en conexión de fluido con el canal de recirculación.

El documento DE 1280464 B se refiere a un compresor de aire que incluye una etapa radial, una entrada axial y una etapa axial corriente arriba, un anillo de álabe de guía está dispuesto entre las dos etapas.

Sumario de la invención

La presente solicitud proporciona una estructura de compresor que comprende un álabe de estátor y un compresor para solventar el problema de la elevada pérdida de mezcla de gas provocada por el gas suplementario de la técnica anterior.

Con el fin de conseguir el objetivo expuesto, la presente invención define una estructura de compresor de acuerdo con la reivindicación 1. Formas de realización preferente de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, en las que también se define un compresor que comprende dicha estructura de compresor.

La presente solicitud forma un chorro sobre la superficie de aspiración del álabe de estátor mediante el gas suplementario, expulsando de esta manera la región de gas de baja velocidad y baja energía formada sobre la superficie de aspiración, reduciendo la pérdida de la mezcla de flujo de gas provocada por el gas suplementario, mejorando de esta forma la eficiencia aerodinámica del compresor centrífugo.

Breve descripción de los dibujos que se acompañan

La Figura 1 es una vista esquemática de una estructura de equilibro de fuerza axial de un rotor de compresor de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud;

la Figura 2 es una vista en sección de un álabe de estátor de acuerdo con una forma de realización de la presente solicitud.

Descripción de los Signos de Referencia

1 - cuerpo de álabe;

2 - cavidad;

3 - agujero de alimentación de gas;

4 - álabe de estátor;

5 - paso de alimentación de gas;

6 - rueda de álabes de rotor;

7 - rueda de álabes secundaria;

8 - álabe de guía ajustable;

9 - paso de flujo de difusor;

10 - álabe de difusor;

11 - voluta.

Descripción detallada de las formas de realización preferentes

Las líneas que siguen son una descripción detallada adicional de la presente solicitud en combinación con los dibujos adjuntos y formas de realización específicas, pero no como limitación de la presente solicitud y / o de la invención. La invención únicamente se define por las reivindicaciones.

El compresor centrífugo de refrigeración de la técnica anterior comprende unas ruedas de álabe centrífugas de dos etapas, y el gas es suplementado en una etapa intermedia de las ruedas de álabe. Después de ser comprimido por la rueda de álabe de primera etapa, el refrigerante necesita ser difundido por un difusor y atravesar la etapa de guía de un canal de retorno para eliminar las turbulencias, a continuación, retorna a la entrada de la rueda de álabes secundaria. Por tanto, el trayecto del flujo de refrigerante es más largo, y la pérdida de fricción es mayor. Además, la velocidad y la dirección del flujo del gas suplementado interetapas es a menudo incongruente con la velocidad y la dirección de flujo del flujo de gas principal, lo que se traduce en una pérdida de gas en la mezcla.

La presente solicitud proporciona una estructura de compresor que comprende un álabe de estátor 4, comprendiendo el álabe de estátor 4 un cuerpo de álabe 1, en el que una cavidad 2 está formada dentro del cuerpo de álabe 1, y un orificio de alimentación de gas 3 está formado sobre el cuerpo de álabe 1. De modo preferente, el orificio de alimentación de gas 3 es suministrado sobre una superficie de aspiración del cuerpo de álabe 1.

El álabe de estátor de la presente solicitud está diseñado para que sea hueco (por ejemplo, el cuerpo de álabe 1 está hecho mediante fundición o mecanizado), y una pluralidad de microorificios de alimentación de gas 3 está dispuesta sobre la parte trasera del álabe de estátor. Por tanto, una pluralidad de chorros se puede formar sobre la superficie de aspiración del álabe de estátor a través del gas suplementado para purgar la región de gas de baja velocidad y baja energía formada sobre la superficie de aspiración, reducir la pérdida de separación del flujo de gas y mejorar la eficiencia aerodinámica del compresor.

Así mismo, mediante el diseño apropiado de la posición, el ángulo y el tamaño del orificio de alimentación de gas 3 esto es, la posición del ángulo y la velocidad del chorro están razonablemente organizados, la separación de la superficie de aspiración del álabe de estátor puede eficazmente suprimirse.

La estructura del compresor comprende además un cárter en el que se forma un paso de alimentación de gas 5 que comunica con la cavidad del álabe de estátor 4.

En la solución técnica expuesta, se forma una pluralidad de chorros sobre la superficie de aspiración del álabe de estátor 4 por el gas suplementado, purgando la región de gas de baja velocidad y baja energía formada sobre la superficie de aspiración, reduciendo la pérdida de la mezcla del flujo de gas provocada por el gas suplementado, mejorando de esta manera la eficacia aerodinámica del compresor centrífugo.

La estructura del compresor comprende además una rueda de álabes de rotor 6 y una rueda de rotor de álabes secundaria 7 y el flujo de gas de salida procedente de la rueda de álabes de rotor 6 entra en la segunda rueda de álabes secundaria 7 a través del álabe de estátor 4. El gas suplementado es inyectado desde la parte trasera del álabe de estátor 4 lo cual puede eficazmente reducir la temperatura y el volumen específico del refrigerante de salida procedente de la rueda de álabes primaria (esto es, la rueda de álabes de rotor 6), y mejorar la eficacia aerodinámica de la rueda de álabes secundaria 7. En comparación con el compresor centrífugo convencional de dos etapas, la rueda de álabes centrífuga primaria es sustituida por una rueda de álabes de flujo axial (esto es, la rueda de álabes de rotor 6), el difusor primario y el canal de retorno son sustituidos por los álabes de estátor de flujo axial (esto es, los álabes de estátor 4), con lo cual el compresor convencional con las ruedas de álabe centrífugas de doble tapa es sustituido por un compresor con unas ruedas de álabe de combinación axial - centrífuga. La rueda de álabes del rotor de flujo axial presenta las características de pequeño tamaño y gran eficiencia. Por tanto, la vía de flujo del gas refrigerante entre las dos etapas de compresión se reduce, la pérdida de fricción y circunstancias similares se reducen, y la eficiencia aerodinámica del compresor centrífugo se incrementa en mayor medida.

De modo preferente, una pluralidad de álabes de guía ajustables 8 está dispuesta en el lado de entrada de la rueda de álabes de rotor 6. Un difusor está dispuesto en el lado de la salida de la rueda de álabes secundaria 7. Una pluralidad de álabes de difusor 10 está dispuesta en el paso de flujo de difusor 9 del difusor. Una voluta 11 está dispuesta en el lado de los álabes de difusor 10.

Mediante el diseño expuesto, el gas inyectado suplementado desde la parte trasera del álabe de estátor 4 puede eficazmente reducir la temperatura y el volumen específicos del refrigerante de salida desde la rueda de álabes primaria, y mejorar la eficiencia aerodinámica de la rueda de álabes secundaria. Así mismo, la difusión por los álabes de estátor reduce la vía de flujo de escape de gas en el paso de flujo del difusor, y reduce la pérdida de fricción.

Los chorros formados sobre la superficie de aspiración del álabe de estátor mediante el gas suplementado pueden purgar la región de gas de baja velocidad y baja energía formada sobre la superficie de aspiración, reducir la pérdida de separación del flujo de gas, y mejorar la eficiencia aerodinámica del compresor.

La presente solicitud también proporciona un compresor que comprende la estructura de compresor anteriormente descrita.

Por supuesto, lo anterior se aplica a una forma de realización preferente de la presente solicitud. Se debe entender que pueden llevarse a cabo una serie de modificaciones y refinamientos por parte de los expertos en la materia sin apartarse de los principios básicos de la presente solicitud, y dichas modificaciones y refinamientos también se consideran incluidos en la presente solicitud. El alcance de protección de la presente invención se define únicamente mediante las reivindicaciones.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. - Una estructura de compresor, que comprende:

un cárter;

una rueda de álabes de rotor (6), que es una rueda de álabes de flujo axial;

una rueda de álabes secundaria (7), que es una rueda de álabes centrífuga; y

un álabe de estátor (4), que es un álabe de flujo axial que comprende un cuerpo de álabe (1) y que está situado entre la rueda de álabes de rotor (6) y la rueda de álabes secundaria (7), estando la estructura de compresor configurada para permitir la salida del flujo de gas de manera que la rueda de álabes de rotor pase a través de la rueda de álabes de estátor de la rueda de álabes secundaria,

caracterizada porque

una cavidad (2) está formada dentro del cuerpo de álabe (1), y un orificio de suministro de gas (3) está formado sobre el cuerpo de álabe (1 );

un paso de suministro de gas (65) está formado sobre el cárter en comunicación con la cavidad (2) de la rueda de álabe de estátor (4);

un difusor está dispuesto en el lado externo de la rueda de álabes secundaria (7); y un álabe de difusor (10) está dispuesto en un paso de flujo de difusor (9) del difusor.

2. - La estructura de compresor de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el orificio de suministro de gas (3) está dispuesto sobre la superficie de aspiración del cuerpo de álabe (1 ).

3. - La estructura de compresor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que el cuerpo de álabe (1) está fabricado mediante moldeo o mecanizado.

4. - La estructura de compresor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que un álabe de guía ajustable (8) está dispuesta en el lado de entrada de la rueda de álabes de rotor (6).

5. - Un compresor, que comprende la estructura de compresor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.