PL200472B1 - Sprężarka, obudowa sprężarki i łopatka wirnika sprężarki - Google Patents

Sprężarka, obudowa sprężarki i łopatka wirnika sprężarki

Info

Publication number
PL200472B1
PL200472B1 PL345840A PL34584001A PL200472B1 PL 200472 B1 PL200472 B1 PL 200472B1 PL 345840 A PL345840 A PL 345840A PL 34584001 A PL34584001 A PL 34584001A PL 200472 B1 PL200472 B1 PL 200472B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
housing
blade
blades
compressor
axially
Prior art date
Application number
PL345840A
Other languages
English (en)
Other versions
PL345840A1 (en
Inventor
John Jared Decker
Andrew Breeze-Stringfellow
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of PL345840A1 publication Critical patent/PL345840A1/xx
Publication of PL200472B1 publication Critical patent/PL200472B1/pl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/20Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/16Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/161Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/164Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of an axial flow wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/36Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape
    • F05D2250/71Shape curved
    • F05D2250/711Shape curved convex
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIG. 1 1. Lopatka wirnika sprezarki mocowana promieniowo na zewn atrz tarczy wirnika i we- wn atrz obudowy sprezarki, maj aca strony t lo- cz ac a i ss ac a rozci agaj ace si e ze skr eceniem promieniowo od stopki do ko ncówki lopatki i wzd lu z ci eciwy od kraw edzi natarcia do sp lywu lopatki, przy czym ko ncówka lopatki ma osiowo rozmieszczone cz esci przedni a, po sredni a oraz tyln a i jest promieniowo wkl es la do wewn atrz pomi edzy kraw edziami natarcia a sp lywu lopat- ki, co najmniej w cz esci tylnej ko ncówki przy kra- w edzi sp lywu lopatki, znamienna tym, ze ko n- cówka (22) lopatki (14, 14B) jest zbie zna osio- wo od kraw edzi natarcia (26) lopatki (14, 14B) do uj scia (40b) kana lu przep lywowego (40) z s a- siaduj ac a lopatk a (14, 14B) rozci agaj ac a si e pro- stopadle do strony ss acej (18) lopatki (14, 14B) przy kraw edzi natarcia (26) s asiaduj acej lo- patki (14, 14B). PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sprężarka, obudowa sprężarki i łopatka wirnika sprężarki w silniku z turbiną gazową .
Silnik turbowentylatorowy z turbiną gazową zawiera wielostopniową sprężarkę osiową ze stanowiącym jej pierwszy stopień wentylatorem. Każdy stopień sprężarki posiada wieniec rozstawionych obwodowo na wirniku łopatek, zwykle współpracujących ze skrzydełkami kierownicy. Łopatki pracują z wartościami prę dkości obrotowej powodującymi przepływ powietrza od poddźwiękowego do naddźwiękowego, z wynikającą stąd falą uderzeniową. Fala uderzeniowa wprowadza straty ciśnienia i zmniejsza sprawność sprężarki.
Łopatki wentylatora są największe ze wszystkich łopatek sprężarkowych, których promieniowo zewnętrzne końcówki mają największą prędkość względną i podlegają silnemu oddziaływaniu przechodzącej fali uderzeniowej i uderzenia jej czoła.
Łopatki wirnika otoczone są nieruchomą obudową sprężarki mającą zwróconą promieniowo do wewnątrz powierzchnię wewnętrzną stanowiącą zamknięcie aerodynamiczne. Obudowa podczas pracy tworzy niewielką promieniową szczelinę wierzchołkową czyli szparę z łopatkami wirnika. W miarę sprężania, czyli pompowania przez łopatki strumienia powietrza przez tory kanału przepływowego utworzone między sąsiednimi łopatkami, po przeciwległych stronach tłoczącej i ssącej każdej łopatki powstaje różnica ciśnień. Ta różnica ciśnień powoduje przepływ części sprężonego powietrza przez szczelinę wierzchołkową przy końcówce łopatki i zmniejsza sprawność pompowania.
Ponadto, część strumienia powietrza przeciekająca nad końcówkami łopatek w pobliżu zamknięcia aerodynamicznego obudowy zwykle zwija się w wir wierzchołkowy, generujący znaczne straty sprawności i aerodynamiczne blokowanie przepływu.
Przepływowa wydajność pompowania stopnia wirnikowego sprężarki jest jego zdolnością maksymalizacji przepływu powietrza przez tory kanału przepływowego między sąsiednimi łopatkami. Pompowanie powinno odbywać się z maksymalną sprawnością, i z odpowiednim marginesem zatrzymania. Przecieki płatowe przy końcówkach łopatek powodują aerodynamiczne blokowanie strumienia w tych zewnętrznych częściach torów kanału przepływowego między sąsiednimi końcówkami, co zmniejsza wydajność i sprawność pompowania.
Występowanie fal uderzeniowych na końcówkach łopatek nasila ten problem. Przy przechodzeniu wirów wierzchołkowych przez falę uderzeniową, występuje szybka dyfuzja powietrza, z odpowiednimi stratami ciśnienia i wzrostem aerodynamicznego blokowania przepływu.
Celem wynalazku jest opracowanie sprężarki z usprawnioną obudową i współpracującymi z nią końcówkami łopatek dla zmniejszenia wirów wierzchołkowych, a poprawy sprawności pompowania i marginesu dł awienia.
Sprężarka, według wynalazku, zawiera obudowę i umieszczony w niej współosiowo wirnik z łopatkami, a charakteryzuje się tym, że obudowa ma powierzchnię wewnętrzną co najmniej częściowo wypukłą w przekroju osiowym i otaczającą wieniec łopatek wirnika, przy czym pomiędzy wieńcem łopatek i powierzchnią wewnętrzną jest ukształtowana promieniowo szczelina wierzchołkowa.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną rozciągającą się osiowo i otaczającą wieniec łopatek od ich krawędzi natarcia do krawędzi spływu i jest, w przekroju osiowym, wypukła przynajmniej w swojej części tylnej nad końcówkami łopatek przy ich krawędziach spływu.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której część przednia usytuowana jest przed częścią tylną i nad końcówkami łopatek przy ich krawędziach natarcia, przy czym powierzchnia wewnętrzna jest, w przekroju osiowym, wypukła w części przedniej.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, która ma zbieżną w kierunku przepływu część wlotową połączoną współosiowo z częścią przednią.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której część wlotowa jest, w przekroju osiowym, wklęsła.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, która ma część przednią usytuowaną przed częścią tylną i nad końcówkami łopatek, przy czym średnica części przedniej nad krawędziami natarcia łopatek jest większa niż średnica części tylnej.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, która ma zbieżną część pośrednią usytuowaną między częściami przednią i tylną.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której zbieżność części pośredniej jest większa niż części przedniej i tylnej.
PL 200 472 B1
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której profil części tylnej jest, w przekroju osiowym, łukowaty.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której profil części pośredniej jest, w przekroju osiowym, prosty.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której profil części przedniej jest, w przekroju osiowym, prosty.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której profil części przedniej jest, w przekroju osiowym, łukowaty.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której profil części przedniej jest, w swojej przedniej części, w przekroju osiowym, prosty, a w swojej tylnej części wklęsły.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, której część przednia jest, w przekroju osiowym, wklęsła, część pośrednia jest stożkowa, a część tylna jest, w przekroju osiowym, wypukła.
Sprężarka ma obudowę z powierzchnią wewnętrzną, która ma część wlotową współosiowo połączoną z jej częścią przednią z ukształtowanym promieniowo na zewnątrz stopniem.
Sprężarka ma łopatki z promieniowo zewnętrznymi końcówkami, które z powierzchnią wewnętrzną obudowy sprężarki tworzą równomierną szczelinę wierzchołkową.
Sprężarka ma łopatki z promieniowo zewnętrznymi końcówkami, które z częścią przednią i częścią tylną powierzchni wewnętrznej obudowy tworzą równomierną szczelinę wierzchołkową.
Sprężarka ma łopatki z promieniowo zewnętrznymi końcówkami, które z częściami przednią, tylną i pośrednią powierzchni wewnętrznej jej obudowy tworzą równomierną szczelinę wierzchołkową.
Obudowa sprężarki, według wynalazku, zawiera powierzchnię wewnętrzną rozciągającą się osiowo i dostosowaną do otaczania wieńca łopatek wirnika między ich krawędziami natarcia a spływu z odpowiednią szczeliną wierzchołkową między nimi, a charakteryzuje się tym, ż e jej powierzchnia wewnętrzna jest co najmniej częściowo wypukła w przekroju osiowym.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, która jest, w przekroju osiowym, wypukła przynajmniej w swojej części tylnej umieszczanej nad końcówkami łopatek sprężarki przy ich krawędziach spływu.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której część przednia jest usytuowana przed częścią tylną i jest umieszczana nad końcówkami łopatek przy ich krawędziach natarcia, przy czym powierzchnia wewnętrzna jest, w przekroju osiowym, wypukła w części przedniej.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzna, która ma zbieżną w kierunku przepływu część wlotową połączoną współosiowo z częścią przednią.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, która ma część wlotową, w przekroju osiowym, wklęsłą.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, która ma część przednią usytuowaną przed częścią tylną i nad końcówkami łopatek, przy czym średnica części przedniej nad krawędziami natarcia łopatek jest większa niż średnica części tylnej.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, która ma zbieżną część pośrednią usytuowaną między częściami przednią i tylną.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której zbieżność części pośredniej jest większa niż części przedniej i tylnej.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której profil części tylnej jest, w przekroju osiowym, łukowaty.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której profil części pośredniej jest, w przekroju osiowym, prosty.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której profil części przedniej jest, w przekroju osiowym, prosty.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której profil części przedniej jest, w przekroju osiowym, łukowaty.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której profil części przedniej jest, w swojej przedniej części, w przekroju osiowym, prosty, a w swojej tylnej części wklęsły.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, której część przednia jest, w przekroju osiowym, wklęsła, część pośrednia jest stożkowa, a część tylna wypukła.
Obudowa sprężarki ma powierzchnię wewnętrzną, która ma część wlotową współosiowo połączoną z jej częścią przednią z ukształtowanym promieniowo na zewnątrz stopniem.
PL 200 472 B1
Łopatka wirnika sprężarki, według wynalazku, mocowana jest promieniowo na zewnątrz tarczy wirnika i wewnątrz obudowy, posiada strony tłoczącą i ssącą rozciągające się ze skręceniem promieniowo od jej stopki do końcówki i wzdłuż cięciwy od jej krawędzi natarcia do spływu, a charakteryzuje się tym, że końcówka łopatki jest, między krawędziami natarcia i spływu, promieniowo do wewnątrz wklęsła przynajmniej w części tylnej końcówki przy krawędzi spływu łopatki, przy czym profil końcówki jest dostosowany do zachowania równomiernej szczeliny wierzchołkowej pomiędzy końcówką a powierzchnią wewnętrzną obudowy sprężarki.
Końcówka łopatki ma części przednią i pośrednią, które wraz z jej częścią tylną tworzą między krawędziami natarcia i spływu łopatki zmienny profil dopasowany do odpowiednich osiowo usytuowanych części przedniej, pośredniej i tylnej powierzchni wewnętrznej obudowy sprężarki, przy czym część pośrednia końcówki jest zbieżna w kierunku krawędzi spływu.
Profil końcówki łopatki, w przekroju osiowym, zmienia się od wypukłego w jej części przedniej, poprzez prosty w części pośredniej do wklęsłego w części tylnej z dopasowaniem do wklęsłej, w przekroju osiowym, części przedniej powierzchni wewnętrznej obudowy sprężarki, do stożkowej części pośredniej powierzchni wewnętrznej obudowy sprężarki i do wypukłej części tylnej powierzchni wewnętrznej obudowy sprężarki.
Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym:
fig. 1 przedstawia wieniec łopatek jednego stopnia sprężarki wewnątrz jej obudowy, w przekroju osiowym, według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, fig. 2 - fragment sprężarki z fig. 1 w widoku od przodu i w przekroju wzdł u ż linii 2-2, fig. 3 - ł opatki sprężarki z fig. 2 w widoku od góry i w przekroju wzdł uż linii 3-3, fig. 4 - powię kszony fragment przekroju osiowego sprężarki z koń cówkami trzech sąsiadujących ze sobą obwodowo łopatek, zaznaczony na fig. 1 linią przerywaną i oznaczony odnośnikiem 4, fig. 5 - powiększony fragment przekroju osiowego sprężarki z końcówką łopatki i współpracującą z nią obudową sprężarki, według drugiego przykładu wykonania wynalazku, a fig. 6 - fragment przekroju osiowego sprężarki z łopatkami znajdującym się za wieńcem skrzydełek kierownicy, według innej odmiany wykonania wynalazku.
Na fig. 1 przedstawiono w widoku częściowym jeden stopień sprężarki 10 przykładowego silnika turbowentylatorowego. Sprężarka 10 ma symetrię osiową względem podłużnej osi środkowej 12.
Każdy stopień sprężarki 10 zawiera wieniec rozmieszczonych obwodowo w pewnych odstępach płatów aerodynamicznych o przykładowym kształcie łopatek 14 wirnika sprężarki 10 przedstawionych na fig. 1, 2 i 3. Jak to wstępnie pokazano na fig. 3, płat aerodynamiczny każdej z łopatek 14 ma wklęsłą stronę tłoczącą 16 i przeciwległą, wzdłuż obwodu, wypukłą stronę ssącą 18 rozciągające się od promieniowo wewnętrznej stopki 20 do promieniowo zewnętrznej końcówki 22 łopatki 14.
Jak to przedstawiono na fig. 1, płat aerodynamiczny każdej łopatki 14 rozciąga się promieniowo na zewnątrz wzdłuż osi promieniowej 24, wzdłuż której mogą być określone, zmieniające się promieniowe, czyli poprzeczne przekroje płata. Płat aerodynamiczny każdej łopatki 14 ma również osiowo, czyli wzdłuż cięciwy, rozmieszczone krawędzie natarcia 26 i spływu 28, między którymi rozciągają się osiowo strony, tłocząca 16 i ssąca 18.
Jak to pokazano na fig. 3, każdy promieniowy, czyli poprzeczny przekrój płata aerodynamicznego łopatki 14 ma konwencjonalnie prostą cięciwę między krawędziami natarcia 26 i spływu 28 jak również łukowatą linię wypukłości między nimi. Płat aerodynamiczny łopatki 14 jest skręcony pomiędzy jego stopką 20 a końcówką 22, w celu zapewnienia odpowiedniego współdziałania z powietrzem 30 i jego ukierunkowania podczas pracy. Cię ciwy przekrojów mają od stopki 20 ł opatki 14 ku jej ko ń cówce 22 konwencjonalnie zmienny kąt skręcenia A.
Tor przepływu powietrza 30, ukierunkowany między płatami aerodynamicznymi łopatek 14, jest promieniowo na zewnątrz ograniczony przez pierścieniową obudowę 32 sprężarki 10, i promieniowo od wewnątrz ograniczony przez odpowiednią integralną płytkę 34 przy każdym płacie aerodynamicznym łopatki 14. Na płytce 34 usytuowana jest stopka 20. Konwencjonalne połączenie wczepinowe 36 łączy integralnie każdą łopatkę 14 z tarczą 38 wirnika zaopatrzoną w komplementarne osiowo szczeliny wczepinowe do promieniowego zamocowania w niej łopatek 14.
Na fig. 1 łopatki 14 sprężarki 10 przedstawiono wewnątrz przykładowej pierścieniowej obudowy 32. Rozmiar i profil aerodynamiczny łopatek 14 są zwykle określone dla osiągnięcia pożądanej maksymalnej zdolności sprężarki 10 do pompowania strumienia, wyrażonej w wartości przepływającej masy powietrza 30 na sekundę. Sprężarka 10 jest wstępnie zaprojektowana na maksymalną sprawność sprężania z pewną dopuszczalną wartością marginesu zatrzymania, czyli zdławienia.
PL 200 472 B1
Końcówki 22 łopatek 14 są zwykle odpowiednio zwymiarowane i ukształtowane dla zapewnienia równomiernej szpary, czyli szczeliny wierzchołkowej B z obudową 32, aby zminimalizować przeciekanie przez nią strumienia powietrza 30 podczas pracy, a zapobiec niepożądanemu ocieraniu się łopatek 14 o obudowę 32. Konwencjonalna obudowa 32 (nie przedstawiona) jest w przekroju osiowym prosta z walcową albo stożkową powierzchnią wewnętrzną 33 zwróconą w stronę końcówek 22 łopatek 14.
Z uwagi na znaczną wartość skręcenia łopatek 14, typową dla łopatek 14 w pierwszym stopniu sprężarki 10, końcówki 22 łopatek 14 rozciągają się częściowo obwodowo wokół powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32, i koniecznie muszą być zagięte promieniowo na zewnątrz, w celu otrzymania jednakowej szczeliny wierzchołkowej B wewnątrz cylindrycznej lub stożkowej obudowy 32.
Profile aerodynamiczne sąsiednich łopatek 14 są zwykle projektowane tak, aby otrzymać strumień powietrza 30 w kanale przepływowym 40 rozbieżnym w pobliżu końcówek 22 łopatek 14, jak to pokazano na fig. 3, w celu zmniejszenia prędkości przepływu powietrza 30 między krawędziami natarcia 26 i spływu 28. Wewnętrzny strumień toru kanału przepływowego 40 w kierunku stopek 20 łopatek 14 w kanale przepł ywowym 40 jest tylko rozbież ny. W kanale przepł ywowym 40 przy wzroś cie ciś nienia statycznego wraz ze spadkiem prędkości występuje dyfuzja. Wir wierzchołkowy 30v przy końcówce 22 łopatki 14 działa jak blokada, ograniczając wzrost ciśnienia statycznego.
Ponieważ przy dużych łopatkach 14 sprężarki 10 mogą na nie, przy końcówkach 22, oddziaływać przepływy o dużej liczbie Macha, to wiry wierzchołkowe 30v, jak to pokazano na fig. 3 i 4, mogą oddziaływać wzajemnie z falami uderzeniowymi. Naddźwiękowy przepływ w obszarze końcówki 22 łopatki 14 może powodować występowanie skośnych fal uderzeniowych rozchodzących się z krawędzi natarcia 26 łopatek 14, i występowanie normalnej fali uderzeniowej w kanale przepływowym 40 między sąsiednimi łopatkami 14. Jak wspomniano powyżej, straty ciśnienia w wyniku wirów wierzchołkowych 30V zwiększane są dodatkowo przez te rodzaje fali uderzeniowej, które obniżają wydajność pompowania i sprawność sprężania.
Obudowa 32 sprężarki 10, jak to przedstawiono na fig. 1, ma specyficznie ukształtowaną promieniowo wewnętrzną, powierzchnię wewnętrzną 33 stanowiącą stacjonarne zamknięcie aerodynamiczne. Powierzchnia wewnętrzna 33 jest, przynajmniej w części, w przekroju osiowym, wypukła i otacza wieniec rozmieszczonych w niej współosiowo łopatek 14 wirnika, przy czym końcówki 22 ł opatek 14 są dopasowane do kształtu obudowy 32, i tworzą z nią równomierną szczelinę wierzchołkową B.
Jak pokazano w powiększeniu na fig. 4, powierzchnia wewnętrzna 33 obudowy 32 rozciąga się w kierunku osiowym, otaczając łopatki 14 od ich krawędzi natarcia 26 do krawę dzi spływu 28 i jest, w przekroju osiowym, wypukła przynajmniej w jej części tylnej 32a, nad końcówkami 22 ł opatek 14 przy ich krawędziach spływu 28. Ponieważ końcówki 22 łopatek 14 są dopasowane do profilu powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 w płaszczyźnie osiowej, to każda końcówka 22 łopatki 14 ma część tylną 22a, która jest promieniowo do wewnątrz wklęsła przynajmniej w jej osiowo tylnej części, w kierunku od krawędzi spływu 20 do krawędzi natarcia 26. W ten sposób części tylne 22a końcówek 22 łopatek 14 i powierzchnia wewnętrzna 33 obudowy 32 mają profile wzajemnie do siebie dopasowane w przekroju osiowym dla uzyskania mię dzy nimi równomiernej szczeliny wierzchoł kowej B.
Profil powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32, w przekroju osiowym, przedstawiony na fig. 4, stanowi tylko jeden składnik złożonej trójwymiarowej (3-D) konfiguracji torów kanału przepływowego 40 ukształtowanych obwodowo miedzy sąsiadującymi łopatkami 14. Kształty promieniowych przekrojów łopatek 14, są od ich krawędzi natarcia 26 do krawędzi spływu 28 konwencjonalnie dobrane ze względu na maksymalizację wydajności pompowania strumienia powietrza i sprawności sprężania przy odpowiedniej wartości marginesu zatrzymania. Każdy kanał przepływowy 40 zawiera konwencjonalny obszar indukcyjny 40a, przedstawiony na fig. 3 i 4. Obszar indukcyjny 40a rozciąga się od strony tłoczącej 16 przy krawędzi natarcia 26 jednej łopatki 14 do strony ssącej 18 i z tyłu krawędzi natarcia 26 następnej, sąsiedniej, łopatki 14, a podczas pracy obejmuje pierwszą falę rozrzedzeniową ciśnienia.
Bezpośrednio za obszarem indukcyjnym 40a znajduje się ujście 40b kanału przepływowego 40, które rozciąga się prostopadle od stron tłoczącej 16 przy krawędzi natarcia 26 jednej łopatki 14 do strony ssącej 18 następnej, sąsiedniej łopatki 14, za jej krawędzią natarcia 26 i obszarem indukcyjnym 40a. Kanał przepływowy 40 jest zbieżny od ujścia 40b do przewężenia 40c, o minimalnej powierzchni, korzystnie usytuowanego za środkowym obszarem cięciwy łopatek 14. Od przewężenia 40c począwszy, kanał przepływowy 40 jest rozbieżny do wylotu 40d o większym przekroju wyjściowym. Wylot 40d jest utworzony między stroną ssącą 18 jednej łopatki 14 przy jej krawędzi spływu 28 i prostopadle od strony tłoczącej 16 następnej, sąsiedniej łopatki 14 oraz przed jej krawędzią spływu 28.
PL 200 472 B1
Zbieżno-rozbieżny profil przestrzenny każdego toru kanału przepływowego 40 zmniejsza prędkość powietrza 30 przepływającego między łopatkami 14 sprężarki 10, w celu jego sprężania w trakcie osiowej dyfuzji.
Znaczenie ukształtowanego, według wynalazku, profilu powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 można dokładniej ocenić przy pomocy fig. 5, na której przedstawiono powiększony fragment przekroju osiowego obudowy 32 i komplementarnej z nią łopatki 14 sprężarki 10. Przerywaną linią wewnątrz obudowy 32 pokazano jej ukształtowanie konwencjonalne, które współdziała z zaznaczoną poprzez linię kreskowo-kropkową, stożkową końcówką 22 łopatki 14 konwencjonalnej sprężarki 10. Przy wypukłej osiowo części tylnej 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 w obszarze przed krawędzią spływu 28 łopatki 14, uzyskuje się lokalną redukcję dyfuzji wirów wierzchołkowych 30v powstających podczas pracy.
Zmniejszenie dyfuzji wirów wierzchołkowych 30v odpowiednio zmniejsza spowodowane przez nie straty ciśnienia i aerodynamiczne blokowanie przepływu, a zwiększa wydajność pompowania i sprawność sprężania przy konkretnych wymiarach sprężarki 10. Ś rednice zewnę trzne ł opatek 14 sprężarki 10 przy ich krawędziach natarcia 26 i spływu 28, oraz średnice wewnętrzne odpowiednich, przeciwległych części obudowy 32 mogą pozostać takie same, jak wartości konwencjonalne, z uwzględnieniem ulepszonego kształtu osiowego powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 i kształtu końcówki 22 łopatek 14 dla lokalnego wzmocnienia osiągów aerodynamicznych.
Wypukła część tylna 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 może być ukształtowana w róż ny sposób, włącznie z jednolitym ł ukiem lub w postaci segmentów stoż kowych. Obudowa 32, począwszy od części tylnej 32a jej powierzchni wewnętrznej 33 może być ukształtowana w dogodny sposób zapewniający powrót do zadanej wewnętrznej średnicy na zewnątrz krawędzi natarcia 26 spł ywu 28 koń cówek 22 ł opatek 14.
Dokładniej, jak to pokazano na fig. 4 i 5, powierzchnia wewnętrzna 33 obudowy 32 ma część przednią 32b rozmieszczoną osiowo przed częścią tylną 32a nad końcówkami 22 łopatek 14 przy ich krawędziach natarcia 26. Część przednia 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 ma większą średnicę wokół osi środkowej 12 sprężarki 10, niż część tylna 32a, a zatem obudowa 32 między nimi się zwęża.
Korzystne powierzchnia wewnętrzna 33 obudowy 32 zawiera zbieżną w kierunku ku tyłowi część pośrednią 32c rozmieszczoną osiowo między częściami przednią 32b i tylną 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32.
Komplementarne końcówki 22 łopatek 14 mają rozmieszczone osiowo z przodu część przednią 22b i część pośrednią 22c, czyli znajdującą się w obszarze środkowym cięciwy, które są osiowo odpowiednio ustawione względem odpowiednich części przedniej 32b i pośredniej 32c powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32. Części końcówki 22 łopatki 14 mają profil odpowiednio zmienny wraz z otaczającymi je częściami powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 z zachowaniem między nimi równomiernej szczeliny wierzchołkowej B. Ponieważ część pośrednia 32c powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 jest zbieżna w kierunku przepływu, to część pośrednia 22c końcówki 22 łopatki 14 również jest zbieżna w kierunku osiowym i do osi środkowej 12 między jej częściami przednia 22b i tylną 22a.
Powierzchnia wewnętrzna 33 obudowy 32, korzystnie, ma profil odpowiedni do utworzenia poprawionego rozkładu osiowego ciśnienia statycznego do lokalnego zmniejszenia dyfuzji wirów wierzchołkowych 30v i wzmocnienia osiągów aerodynamicznych. Ponadto, lokalne zmniejszenie dyfuzji dodatkowo zmniejsza natężenie normalnego uderzenia w przypadku przebiegów naddźwiękowych, co z kolei dodatkowo zmniejsza stopień dyfuzji wirów wierzchoł kowych 30v przy takim uderzeniu. Ponieważ wir wierzchołkowy 30v podlega działaniu gradientu wzrostu ciśnienia statycznego po uderzeniu, to sprzyja to dalszemu zmniejszaniu strat ciśnienia, i zmniejsza lub uniemożliwia migrację zawirowania ku stronie tłoczącej 16 sąsiedniej łopatki 14.
Wszystkie czynniki, jak zmniejszenie natężenia uderzenia normalnego, mniejsze straty ciśnienia i mniejsze blokowanie przepływu indukowane przez wiry wierzchołkowe 30v, sprzyjają zwiększeniu sprawności wirnika sprężarki poprzez poprawę zdolności pompowania i podwyższenie wartości dławienia. W jednym z analizowanych za pomocą trójwymiarowej lepkościowej analizy przepływu przez wirnik transsoniczny przykładów wykonania wynalazku, przy dużej gęstości przepływu, obudowa 32 o ulepszonym profilu powierzchni wewnę trznej 33 da ł a w wyniku znaczny wzrost ogólnego przepł ywu powietrza 30 i odpowiednio wyższą sprawność wirnika przy takiej samej prędkości obrotowej, w porównaniu z konwencjonalną stożkową obudową 32.
PL 200 472 B1
W przykładzie wykonania wynalazku przedstawionym na fig. 4, część przednia 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 nad częściami przednimi 22b końcówek 22 łopatek 14 ma większą średnicę zewnętrzną, względem osi środkowej 12 sprężarki 10, niż część tylna 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 nad częściami tylnymi 22a łopatek 14. Kształt powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 jest, korzystnie, dobrany do konkretnego obszaru indukcyjnego 40a i przewężenia 40c torów kanału przepływowego 40, podczas gdy wylot 40d torów kanału przepływowego 40 pozostaje taki sam w danej konstrukcji sprężarki 10. Zmniejsza to również efektywną strzał k ę linii szkieletowej ł opatki 14 sprężarki 10 przy dużej prędkości sprężarki 10, zwiększa całkowity strumień pompowywanego powietrza 30 oraz sprawność sprężania.
Średnice zewnętrzne krawędzi natarcia 26 i spływu 28 łopatek 14 są korzystnie dobierane dla konkretnej konstrukcji sprężarki 10. Ponadto, dla ulepszenia osiowego kształtu części przedniej 32b i tylnej 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32, jej cz ęść pośrednia 32c korzystnie ma zbież ność większą, niż części przednia 32b i tylna 32a, co zapewnia aerodynamiczny przepływ pomiędzy różnymi lokalnymi zjawiskami wokół krawędzi natarcia 26 i spływu 20 łopatek 14.
Jak wspomniano powyżej, część tylna 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 nad krawędziami natarcia 26 łopatek 14 korzystnie jest, w przekroju osiowym, wypukła. W alternatywnych odmianach wykonania wynalazku, wypukły kształt części tylnej 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 zawiera proste, w przekroju osiowym, segmenty, na przykład jeden lub wiele segmentów stożkowych.
Część pośrednia 32c powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 korzystnie jest prosta, w przekroju osiowym, w postaci tworzącej stożka ściętego o kącie nachylenia C względem osi środkowej 12 równym połowie kąta wierzchołkowego tego stożka. Kąt nachylenia C jest znacznie większy od odpowiednich kątów nachylenia części przedniej 32b i części tylnej 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32. Dzięki temu, części przednia 32b i tylna 32a mają ograniczone nachylenie, czyli zbieżność, przy czym większa część tej zbieżności jest usytuowana nad częścią pośrednią 32c od środka cięciwy do obrzeża końcówek 22 łopatek 14.
Część przednia 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 jest, korzystnie, prosta w przekroju osiowym, przy czym rozciąga się nad krawędziami natarcia 26 łopatek 14 ze stałą średnicą wewnętrzną, albo niewielką zbieżnością. Korzystne jest, jeśli część przednia 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 przechodzi w profil osiowo łukowaty, w miejscu, w którym łączy się z częścią pośrednią 32c powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32. Dzięki temu część przednia 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 jest, w przekroju osiowym, prosta w swojej części przedniej nad krawędziami natarcia 26, i jest, korzystnie, wklęsła w przekroju osiowym w swojej części tylnej usytuowanej korzystnie przy stożkowej części pośredniej 32c powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32. Część tylna 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 ma profil, w przekroju osiowym, wypukły dla zamknięcia zmiennego profilu powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 otaczającej wieniec końcówek 22 łopatek 14, od ich krawędzi natarcia 26 do spływu 28.
Jak wspomniano powyżej, profil osiowy końcówek 22 łopatek 14 jest dopasowany do profilu odpowiednich części powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32. Analogicznie profil osiowy części przedniej 22b końcówek 22 łopatek 14 zmienia się od prostego do wypukłego, w celu dopasowania do profilu osiowego części przedniej 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32, który zmienia się od prostego do wklęsłego. Części pośrednie 22c końcówek 22 łopatek 14 mają profil współosiowych stożków dopasowanych do mającej profil współosiowego z nimi stożka części pośredniej 32c powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32. Części tylne 22a końcówek 22 łopatek 14 są osiowo wklęsłe i dopasowane do osiowo wypukłej części tylnej 32a powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32.
Dzięki temu, profil osiowy powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 nad końcówkami 22 łopatek 14 od ich krawędzi natarcia 26 do spływu 28, zmienny z korzystnymi rezultatami w opisany poprzednio sposób, powoduje osiowy rozkład ciśnienia statycznego pożądany do zmniejszenia lokalnej dyfuzji wirów wierzchołkowych 30v i do zmniejszenia siły normalnej fali uderzeniowej podczas pracy naddźwiękowej.
Jak to pokazano na fig. 4, wewnętrzna powierzchnia 33 obudowy 32 ma ponadto pierścieniową część wlotową 32d usytuowaną przed częścią przednią 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 na zewnątrz krawędzi natarcia 26 łopatek 14. Część wlotowa 32d może być cylindryczna, stożkowo rozbieżna lub stożkowo zbieżna, ale jest wykonana współosiowo z innymi częściami powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 w celu skanalizowania w niej przepływu powietrza 30. Na fig. 4, część wlo8
PL 200 472 B1 towa 32d jest, osiowo rozbieżna i łagodnie przechodzi w, stanowiącą zamknięcie aerodynamiczne, część przednią 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 dla zwiększenia obszaru indukcyjnego 40a.
W drugim przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5 część wlotowa 32d ma zmniejszoną średnicę wewnętrzną względem współosiowej z nią części przedniej 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 i połączona jest z nią poprzez usytuowany promieniowo na zewnątrz stopień 42, który stanowi skuteczne zamknięcie aerodynamiczne przy końcówkach 22 łopatek 14. Zamknięcie aerodynamiczne ze stopniem 42 jest znane, lecz może być zastosowane z osiowym ukształtowaniem powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32, według wynalazku, dla poprawienia osiągów sprężarki 10.
Przykłady wykonania przedstawione na fig. 1, 2, 3, 4 i 5 pokazują sprężarkę 10 o stosunkowo długich łopatkach 14, która spręża powietrze 30 dla odprowadzenia z silnika turbowentylatorowego i w celu wytwarzania napędowej siły ciągu. Wynalazek jednakże, ma zastosowanie również w innych typach sprężarek, na przykład w przedstawionej schematycznie na fig. 6 sprężarce osiowej z łopatką 14B.
Łopatka 14B osiowej sprężarki 10 z fig. 6 usytuowana jest konwencjonalnie promieniowo na zewnątrz od tarczy wspornikowej, czyli wirnika typu bębnowego 38a w jednym z osiowych stopni wirnika i kierownicy sprężarki 10. Przed wieńcem łopatek 14B sprężarki 10 znajduje się wieniec łopatek 44 kierownicy, które naprowadzają strumień powietrza 30 do łopatek 14B sprężarki 10.
Przepływ powietrza 30 jest ukierunkowany osiowo w sprężarce 10 od łopatki 44 kierownicy do łopatki 14B w wielu stopniach sprężarki 10, i jest odchylany promieniowo na zewnątrz i do wewnątrz przez ściany końcowe drogi przepływu. Obudowa 32 tworzy ścianę zewnętrzną, a wirnik typu bębnowego 38a stanowi ścianę wewnętrzną, pomiędzy którymi usytuowane są płaty aerodynamiczne łopatek 44 kierownicy i łopatek 14B w sprężarce 10. Łopatki 44 kierownicy sprężarki 10 usytuowane są z odstępem od ściany wewnętrznej umoż liwiającym względny ruch obrotowy.
W tej odmianie wykonania wynalazku powierzchnia wewnętrzna 33 obudowy 32 ma stykające się osiowo części tylną 32a i przednią 32b nad łopatkami 14B sprężarki 10. Cała powierzchnia wewnętrzna 33 obudowy 32 nad i pomiędzy krawędziami natarcia 26 i spływu 28 łopatek 14B jest, w przekroju osiowym, wypukł a w celu zmniejszenia dyfuzji wirów wierzchoł kowych 30v i lokalnego zwiększenia wydajności pompowania, poprzez zmniejszenie blokowania przepływu i strat ciśnienia.
W tej odmianie wykonania, pierścieniowa część wlotowa 32d powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 jest osiowo połączona od strony dopływowej z częścią przednią 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 i jest zbieżna zgodnie z kierunkiem przepływu albo w postaci prostej, albo w postaci krzywej wklęsłej, jak na fig. 6.
Końcówki 22 łopatek 14B sprężarki 10 mają profil dopasowany do wypukłego, w przekroju osiowym, profilu powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32, dla utworzenia równomiernej szczeliny wierzchołkowej B, stanowiącej promieniowy odstęp między nimi. Odpowiednio, sąsiadujące części przednia 22b i tylna 22a końcówki 22 łopatki 14B są, w przekroju osiowym, wklęsłe dla dopasowania do wypukłego, w przekroju osiowym profilu powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 nad nimi.
Wydajność sprężarki 10 można dodatkowo zwiększyć przez wykonanie w obudowie obwodowych szczelin lub rowków. W znanych rozwiązaniach, takie rowki mogą rozszerzyć margines dławienia wirnika, lecz zwykle powodują pogorszenie jego sprawności.
Jednakże takie rowki wraz z opisanym powyżej wypukłym profilem powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32 zapewniają uzyskanie dodatkowej korzyści, inaczej nieosiągalnej. Na fig. 4 dodatkowo przedstawiono pojedynczy obwodowy rowek 46 usytuowany w części przedniej 32b powierzchni wewnętrznej 33 obudowy 32, i otwarty w stronę końcówki 22 łopatki 14. Rowek 46 i wypukły profil końcówki 22 łopatki 14 dopasowane są do siebie nawzajem dla zwiększenia osiągów i poprawienia stabilności.
Rowek 46 poprawia stabilność i umożliwia bardziej agresywne dobieranie wypukłego profilu końcówki 22 łopatki 14, niż byłoby to możliwe bez niego. Nieciągłość wprowadzona przez rowek 46 umożliwia rozszerzenie obszarów indukcyjnych 40a i dławienia, przy równoczesnym zwiększeniu wypukłych krzywizn części tylnej 32a powierzchni wewnętrznej 33. W obudowy 32, po jej stronie odpływowej. Z drugiej strony, bez rowka 46, kanał przepływowy 40 przy obudowie 32 mógłby mieć większą krzywiznę wklęsłą w miejscu rowka 46, która mogłaby pogorszyć osiągi i stabilność.
Straty osiągów związane zwykle ze stosowaniem rowków 46 w obudowie 32 można zmniejszyć stosując niewiele rowków 46, na przykład jeden, i osiągając korzystniejszy rozkład ciśnienia statycznego przy końcówkach 22 łopatek 14 narzucony kształtem obudowy 32.
W opisanych powyżej odmianach wykonania wynalazku osiąga się poprawę wydajno ści pompowania i sprawności sprężania. Ponieważ odmiana wykonania przedstawiona na fig. 6 ma jedynie
PL 200 472 B1 wypukłą, w przekroju osiowym, wewnętrzną powierzchnię 33 obudowy 32, to nie daje ona wszystkich korzyści opisanych powyżej w pierwszej odmianie wykonania wynalazku.
Jednakże opisane powyżej przykłady wykonania wynalazku pozwalają na minimalne zmiany układu geometrycznego obudowy 32 i łopatki 14, 14B dla osiągnięcia lepszej charakterystyki pracy łopatek 14, 14B sprężarki 10, bez zmiany ogólnych rozmiarów stopni sprężarki 10. Dla danych parametrów konstrukcyjnych, ukształtowana w przekroju osiowym obudowa 32 i dopasowane do niej końcówki 22 łopatek 14, 14B umożliwiają istotną poprawę osiągów, w przeciwnym wypadków niemożliwą. Tę nowe właściwości można, gdzie jest to wykonalne, włączyć w istniejące konstrukcje, dla podwyższenia osiągów sprężarek 10, albo w warunkach pracy pod i naddźwiękowej.
Chociaż wynalazek został opisany i zilustrowany w korzystnych przykładach jego wykonania, to dla specjalisty jest oczywiste, że możliwe są inne modyfikacje wynalazku wynikające z niniejszego opisu, a zatem objęte załączonymi zastrzeżeniami, jako zgodne z istotą i zakresem wynalazku.

Claims (20)

1. Łopatka wirnika sprężarki mocowana promieniowo na zewnątrz tarczy wirnika i wewnątrz obudowy sprężarki, mająca strony tłoczącą i ssącą rozciągające się ze skręceniem promieniowo od stopki do końcówki łopatki i wzdłuż cięciwy od krawędzi natarcia do spływu łopatki, przy czym końcówka łopatki ma osiowo rozmieszczone części przednią, pośrednią oraz tylną i jest promieniowo wklęsła do wewnątrz pomiędzy krawędziami natarcia a spływu łopatki, co najmniej w części tylnej końcówki przy krawędzi spływu łopatki, znamienna tym, że końcówka (22) łopatki (14, 14B) jest zbieżna osiowo od krawędzi natarcia (26) łopatki (14, 14B) do ujścia (40b) kanału przepływowego (40) z sąsiadując ą ł opatką (14, 14B) rozcią gając ą się prostopadle do strony ssą cej (18) ł opatki (14, 14B) przy krawędzi natarcia (26) sąsiadującej łopatki (14, 14B).
2. Łopatka według zastrz. 1, znamienna tym, że części przednia (22b) i pośrednia (22c) końcówki (22) łopatki (14, 14B) wraz z jej częścią tylną (22a) tworzą między krawędziami natarcia (26) a spływu (28) łopatki (14, 14B) zmienny profil, przy czym część pośrednia (22c) końcówki (22) jest promieniowo zbieżna do wewnątrz pomiędzy częściami przednią (22b) a tylną (22a).
3. Sprężarka z łopatkami wirnika zawierająca obudowę i umieszczony w niej współosiowo wirnik z ł opatkami, przy czym obudowa ma powierzchnię wewnętrzną osiowo co najmniej częściowo wypukłą i otaczającą wieniec łopatek wirnika od krawędzi natarcia do krawędzi spływu łopatek, zaś każda z łopatek jest mocowana promieniowo na zewnątrz tarczy wirnika i wewnątrz obudowy sprężarki, ma strony tłoczącą i ssącą rozciągające się ze skręceniem promieniowo od stopki do końcówki łopatki i wzdłuż cięciwy od krawędzi natarcia do spływu łopatki, a końcówka łopatki ma osiowo rozmieszczone części przednią, pośrednią oraz tylną i jest promieniowo wklęsła do wewnątrz pomiędzy krawędziami natarcia a spływu łopatki, co najmniej w części tylnej końcówki przy krawędzi spływu łopatki, przy czym pomiędzy wieńcem łopatek a powierzchnią wewnętrzną jest ukształtowana promieniowo szczelina wierzchołkowa, znamienna tym, że końcówka (22) łopatki (14, 14B) jest zbieżna osiowo od krawędzi natarcia (26) łopatki (14, 14B) do ujścia (40b) kanału przepływowego (40) z sąsiadującą łopatką (14, 14B) rozciągającą się prostopadle do strony ssącej (18) łopatki (14, 14B) przy krawędzi natarcia (26) sąsiadującej łopatki (14, 14B).
4. Sprężarka według zastrz. 3, znamienna tym, że części przednia (22b) i pośrednia (22c) końcówki (22) łopatki (14, 14B) wraz z jej częścią tylną (22a) tworzą między krawędziami natarcia (26) a spływu (28) łopatki (14, 14B) zmienny profil, przy czym część pośrednia (22c) końcówki (22) jest promieniowo zbieżna do wewnątrz pomiędzy częściami przednią (22b) a tylną (22a).
5. Sprężarka według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że powierzchnia wewnętrzna (33) obudowy (32) jest osiowo wypukła co najmniej w swojej części tylnej (32a) nad końcówkami (22) łopatek (14, 14B) przy ich krawędziach spływu (28).
6. Sprężarka według zastrz. 5, znamienna tym, że powierzchnia wewnętrzna (33) obudowy (32) ma część przednią (32b) usytuowaną przed częścią tylną (32a) i nad końcówkami (22) łopatek (14, 14B) przy ich krawędziach natarcia (26), przy czym powierzchnia wewnętrzna (33) jest osiowo wypukła w części przedniej (32b).
PL 200 472 B1
7. Sprężarka według zastrz. 6, znamienna tym, że powierzchnia wewnętrzna (33) obudowy (32) ma zbieżną w kierunku przepływu część wlotową (32d) połączoną współosiowo z częścią przednią (32b).
8. Sprężarka według zastrz. 7, znamienna tym, że część wlotowa (32d) jest osiowo wklęsła.
9. Sprężarka według zastrz. 3, znamienna tym, że powierzchnia wewnę trzna (33) obudowy (32) ma część przednią (32b) usytuowaną przed częścią tylną (32a) i nad końcówkami (22) łopatek (14, 14B), przy czym średnica części przedniej (32b) nad krawędziami natarcia (26) łopatek (14, 14B) jest większa niż średnica części tylnej (32a).
10. Sprężarka według zastrz. 9, znamienna tym, że powierzchnia wewnętrzna (33) ma zbieżną część pośrednią (32c) usytuowaną między częściami przednią (32b) i tylną (32a).
11. Sprężarka według zastrz. 10, znamienna tym, że zbieżność części pośredniej (32c) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest większa niż części przedniej (32b) i tylnej (32a).
12. Sprężarka według zastrz. 11, znamienna tym, że profil części tylnej (32a) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest osiowo łukowaty.
13. Sprężarka według zastrz. 11, znamienna tym, że profil części pośredniej (32c) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest osiowo prosty.
14. Sprężarka według zastrz. 11, znamienna tym, że profil części przedniej (32b) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest osiowo prosty.
15. Sprężarka według zastrz. 11, znamienna tym, że profil części przedniej (32b) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest osiowo łukowaty.
16. Sprężarka według zastrz. 11, znamienna tym, że profil części przedniej (32b) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest, w swojej części przedniej, osiowo prosty, a w swojej części tylnej wklęsły.
17. Sprężarka według zastrz. 11, znamienna tym, że część przednia (32b) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest osiowo wklęsła, część pośrednia (32c) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest stożkowa, a część tylna (32a) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest osiowo wypukła.
18. Sprężarka według zastrz. 17, znamienna tym, że powierzchnia wewnętrzna (33) obudowy (32) ma część wlotową (32d) współosiowo połączoną z częścią przednią (32b) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) z ukształtowanym promieniowo na zewnątrz stopniem (42).
19. Sprężarka według zastrz. 6, znamienna tym, że pomiędzy końcówkami (22) łopatek (14, 14B) a częścią przednią (32b) i częścią tylną (32a) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest ukształtowana promieniowo równomierna szczelina wierzchołkowa (B).
20. Sprężarka według zastrz. 11 albo 17, znamienna tym, że pomiędzy końcówkami (22) łopatek (14, 14B) a częściami przednią (32b), tylną (32a) i pośrednią (32c) powierzchni wewnętrznej (33) obudowy (32) jest ukształtowana promieniowo równomierna szczelina wierzchołkowa (B).
PL345840A 2000-02-18 2001-02-14 Sprężarka, obudowa sprężarki i łopatka wirnika sprężarki PL200472B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/507,409 US6338609B1 (en) 2000-02-18 2000-02-18 Convex compressor casing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL345840A1 PL345840A1 (en) 2001-08-27
PL200472B1 true PL200472B1 (pl) 2009-01-30

Family

ID=24018535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL345840A PL200472B1 (pl) 2000-02-18 2001-02-14 Sprężarka, obudowa sprężarki i łopatka wirnika sprężarki

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6338609B1 (pl)
EP (1) EP1126133A3 (pl)
JP (1) JP5235253B2 (pl)
BR (1) BR0100566B1 (pl)
CA (1) CA2333809C (pl)
PL (1) PL200472B1 (pl)
RU (1) RU2247867C2 (pl)

Families Citing this family (80)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6508630B2 (en) 2001-03-30 2003-01-21 General Electric Company Twisted stator vane
JP3927886B2 (ja) * 2002-08-09 2007-06-13 本田技研工業株式会社 軸流圧縮機
US8550775B2 (en) 2002-08-13 2013-10-08 Honeywell International Inc. Compressor
FR2851798B1 (fr) * 2003-02-27 2005-04-29 Snecma Moteurs Aube en fleche de turboreacteur
DE10352253A1 (de) * 2003-11-08 2005-06-09 Alstom Technology Ltd Verdichterlaufschaufel
CA2569026C (en) * 2004-09-24 2009-10-20 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Wall configuration of axial-flow machine, and gas turbine engine
US7217096B2 (en) * 2004-12-13 2007-05-15 General Electric Company Fillet energized turbine stage
US7195456B2 (en) * 2004-12-21 2007-03-27 United Technologies Corporation Turbine engine guide vane and arrays thereof
US7134842B2 (en) * 2004-12-24 2006-11-14 General Electric Company Scalloped surface turbine stage
US7249933B2 (en) * 2005-01-10 2007-07-31 General Electric Company Funnel fillet turbine stage
US20060198726A1 (en) * 2005-03-07 2006-09-07 General Electric Company Apparatus for eliminating compressor stator vibration induced by tip leakage vortex bursting
GB0506685D0 (en) * 2005-04-01 2005-05-11 Hopkins David R A design to increase and smoothly improve the throughput of fluid (air or gas) through the inlet fan (or fans) of an aero-engine system
US7374403B2 (en) 2005-04-07 2008-05-20 General Electric Company Low solidity turbofan
US7476086B2 (en) * 2005-04-07 2009-01-13 General Electric Company Tip cambered swept blade
US7220100B2 (en) * 2005-04-14 2007-05-22 General Electric Company Crescentic ramp turbine stage
US20060237168A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-26 Belady Christian L Air mover with thermally coupled guide vanes
US7811053B2 (en) * 2005-07-22 2010-10-12 United Technologies Corporation Fan rotor design for coincidence avoidance
GB0620769D0 (en) * 2006-10-19 2006-11-29 Rolls Royce Plc A fan blade
US7624787B2 (en) * 2006-12-06 2009-12-01 General Electric Company Disposable insert, and use thereof in a method for manufacturing an airfoil
US20080135721A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 General Electric Company Casting compositions for manufacturing metal casting and methods of manufacturing thereof
US7938168B2 (en) * 2006-12-06 2011-05-10 General Electric Company Ceramic cores, methods of manufacture thereof and articles manufactured from the same
US8413709B2 (en) 2006-12-06 2013-04-09 General Electric Company Composite core die, methods of manufacture thereof and articles manufactured therefrom
US8884182B2 (en) 2006-12-11 2014-11-11 General Electric Company Method of modifying the end wall contour in a turbine using laser consolidation and the turbines derived therefrom
US7487819B2 (en) * 2006-12-11 2009-02-10 General Electric Company Disposable thin wall core die, methods of manufacture thereof and articles manufactured therefrom
GB0712561D0 (en) * 2007-06-28 2007-08-08 Rolls Royce Plc A blade mounting
RU2381388C1 (ru) * 2008-07-07 2010-02-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Рабочая лопата вентилятора или компрессора
EP2146053A1 (de) * 2008-07-17 2010-01-20 Siemens Aktiengesellschaft Axialturbomaschine mit geringen Spaltverlusten
EP2146054A1 (de) * 2008-07-17 2010-01-20 Siemens Aktiengesellschaft Axialturbine für eine Gasturbine
US8061980B2 (en) * 2008-08-18 2011-11-22 United Technologies Corporation Separation-resistant inlet duct for mid-turbine frames
FR2940374B1 (fr) * 2008-12-23 2015-02-20 Snecma Carter de compresseur a cavites optimisees.
US8657570B2 (en) 2009-06-30 2014-02-25 General Electric Company Rotor blade with reduced rub loading
US8662834B2 (en) 2009-06-30 2014-03-04 General Electric Company Method for reducing tip rub loading
CA2766534C (en) * 2009-06-30 2017-12-12 General Electric Company Rotor blade and method for reducing tip rub loading
US8393872B2 (en) * 2009-10-23 2013-03-12 General Electric Company Turbine airfoil
GB201006449D0 (en) * 2010-04-19 2010-06-02 Rolls Royce Plc Blades
US8668459B2 (en) * 2010-05-28 2014-03-11 Hamilton Sundstrand Corporation Turbine blade walking prevention
FR2961564B1 (fr) * 2010-06-17 2016-03-04 Snecma Compresseur et turbomachine a rendement optimise
GB2483059A (en) * 2010-08-23 2012-02-29 Rolls Royce Plc An aerofoil blade with a set-back portion
US8668446B2 (en) 2010-08-31 2014-03-11 General Electric Company Supersonic compressor rotor and method of assembling same
US9022730B2 (en) 2010-10-08 2015-05-05 General Electric Company Supersonic compressor startup support system
JP5502695B2 (ja) * 2010-10-14 2014-05-28 株式会社日立製作所 軸流圧縮機
US8864454B2 (en) 2010-10-28 2014-10-21 General Electric Company System and method of assembling a supersonic compressor system including a supersonic compressor rotor and a compressor assembly
US8657571B2 (en) 2010-12-21 2014-02-25 General Electric Company Supersonic compressor rotor and methods for assembling same
US8827640B2 (en) 2011-03-01 2014-09-09 General Electric Company System and methods of assembling a supersonic compressor rotor including a radial flow channel
US8777793B2 (en) 2011-04-27 2014-07-15 United Technologies Corporation Fan drive planetary gear system integrated carrier and torque frame
US8550770B2 (en) 2011-05-27 2013-10-08 General Electric Company Supersonic compressor startup support system
US8770929B2 (en) 2011-05-27 2014-07-08 General Electric Company Supersonic compressor rotor and method of compressing a fluid
EP2530330B1 (de) * 2011-06-01 2016-05-25 MTU Aero Engines AG Laufschaufel für einen Verdichter einer Turbomaschine, Verdichter sowie Turbomaschine
US9102397B2 (en) * 2011-12-20 2015-08-11 General Electric Company Airfoils including tip profile for noise reduction and method for fabricating same
FR2986285B1 (fr) * 2012-01-30 2014-02-14 Snecma Aube pour soufflante de turboreacteur
US9038366B2 (en) 2012-01-31 2015-05-26 United Technologies Corporation LPC flowpath shape with gas turbine engine shaft bearing configuration
US8863491B2 (en) 2012-01-31 2014-10-21 United Technologies Corporation Gas turbine engine shaft bearing configuration
US10400629B2 (en) 2012-01-31 2019-09-03 United Technologies Corporation Gas turbine engine shaft bearing configuration
US20130192198A1 (en) 2012-01-31 2013-08-01 Lisa I. Brilliant Compressor flowpath
US9085983B2 (en) 2012-03-29 2015-07-21 General Electric Company Apparatus and method for purging a gas turbine rotor
WO2013163150A1 (en) 2012-04-23 2013-10-31 General Electric Company Turbine airfoil with local wall thickness control
US9121285B2 (en) 2012-05-24 2015-09-01 General Electric Company Turbine and method for reducing shock losses in a turbine
FR2993927B1 (fr) * 2012-07-27 2014-08-22 Snecma Piece de modification du profil d'une veine aerodynamique
CN103062113A (zh) * 2013-01-23 2013-04-24 薛文义 一种用于涡轮风扇发动机的风扇机构
EP2971521B1 (en) 2013-03-11 2022-06-22 Rolls-Royce Corporation Gas turbine engine flow path geometry
US9879540B2 (en) 2013-03-12 2018-01-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Compressor stator with contoured endwall
JP6012519B2 (ja) * 2013-03-21 2016-10-25 三菱重工業株式会社 タービン、及びこれを備えた回転機械
US9245851B2 (en) * 2013-07-18 2016-01-26 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
FR3021706B1 (fr) * 2014-05-28 2020-05-15 Safran Aircraft Engines Turbopropulseur d'aeronef comportant deux helices coaxiales.
US9470093B2 (en) 2015-03-18 2016-10-18 United Technologies Corporation Turbofan arrangement with blade channel variations
KR101981922B1 (ko) * 2015-04-15 2019-08-28 로베르트 보쉬 게엠베하 프리-팁형 축류 팬 조립체
JP6421091B2 (ja) * 2015-07-30 2018-11-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 軸流圧縮機、それを備えたガスタービン、及び軸流圧縮機の静翼
US10808539B2 (en) 2016-07-25 2020-10-20 Raytheon Technologies Corporation Rotor blade for a gas turbine engine
US10458426B2 (en) 2016-09-15 2019-10-29 General Electric Company Aircraft fan with low part-span solidity
EP3530957B1 (en) * 2017-02-08 2021-05-12 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Compressor and turbocharger
USD911512S1 (en) 2018-01-31 2021-02-23 Carrier Corporation Axial flow fan
US11739766B2 (en) 2019-05-14 2023-08-29 Carrier Corporation Centrifugal compressor including diffuser pressure equalization feature
IT201900007935A1 (it) * 2019-06-04 2020-12-04 R E M Holding S R L Ventilatore con virola migliorata
DE102020203966A1 (de) 2020-03-26 2021-09-30 MTU Aero Engines AG Verdichter für eine Gasturbine und Gasturbine
GB202112576D0 (en) * 2021-09-03 2021-10-20 Cummins Ltd Impeller element for compressor
CN114251130B (zh) * 2021-12-22 2022-12-02 清华大学 一种用于控制叶顶泄漏流的鲁棒性转子结构和动力系统
CN114517794B (zh) * 2022-03-01 2024-07-09 大连海事大学 一种跨音速轴流压气机联合机匣处理结构
US12352284B2 (en) 2023-02-20 2025-07-08 General Electric Company Turbine engine with composite airfoils
US12345177B2 (en) 2023-02-20 2025-07-01 General Electric Company Turbine engine with composite airfoils
US12331661B2 (en) 2023-02-20 2025-06-17 General Electric Company Turbine engine with composite airfoils

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2735612A (en) * 1956-02-21 hausmann
CH216489A (de) * 1940-04-04 1941-08-31 Sulzer Ag Mehrstufiger Axialverdichter.
US2830753A (en) * 1951-11-10 1958-04-15 Edward A Stalker Axial flow compressors with circular arc blades
US2788172A (en) * 1951-12-06 1957-04-09 Stalker Dev Company Bladed structures for axial flow compressors
US2847941A (en) * 1953-11-02 1958-08-19 William M Jackson Axial flow pumps
US2952403A (en) * 1954-04-22 1960-09-13 Edward A Stalker Elastic fluid machine for increasing the pressure of a fluid
US2846137A (en) * 1955-06-03 1958-08-05 Gen Electric Construction for axial-flow turbomachinery
US2974858A (en) * 1955-12-29 1961-03-14 Thompson Ramo Wooldridge Inc High pressure ratio axial flow supersonic compressor
US3173605A (en) * 1963-06-21 1965-03-16 Rotron Mfg Co Fan housing
CH541065A (de) * 1972-01-20 1973-08-31 Bbc Brown Boveri & Cie Verdrillte Laufschaufel einer axial durchströmten Turbomaschine
US4131389A (en) * 1975-11-28 1978-12-26 The Garrett Corporation Centrifugal compressor with improved range
US4213736A (en) * 1978-06-05 1980-07-22 Innerspace Corporation Turbomachinery and method of operation
DE3329563A1 (de) * 1983-08-16 1985-03-07 Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch, 6710 Frankenthal Axialluefter
FR2603350B1 (fr) * 1986-09-02 1991-03-29 Cogema Ventilateur helicoide a gaine de guidage
US4726737A (en) 1986-10-28 1988-02-23 United Technologies Corporation Reduced loss swept supersonic fan blade
JPS63124900A (ja) * 1986-11-14 1988-05-28 Yasuaki Kohama 軸流送風機
SU1560812A1 (ru) * 1987-05-13 1990-04-30 Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского Осевой компрессор
US5167489A (en) 1991-04-15 1992-12-01 General Electric Company Forward swept rotor blade
US5385447A (en) * 1993-03-26 1995-01-31 Marine Pollution Control Axial flow pump for debris-laden oil
JP3118136B2 (ja) * 1994-03-28 2000-12-18 株式会社先進材料利用ガスジェネレータ研究所 軸流圧縮機のケーシング
US5642985A (en) 1995-11-17 1997-07-01 United Technologies Corporation Swept turbomachinery blade
GB9607316D0 (en) 1996-04-09 1996-06-12 Rolls Royce Plc Swept fan blade
US5735673A (en) 1996-12-04 1998-04-07 United Technologies Corporation Turbine engine rotor blade pair
US5913661A (en) * 1997-12-22 1999-06-22 General Electric Company Striated hybrid blade

Also Published As

Publication number Publication date
JP5235253B2 (ja) 2013-07-10
EP1126133A3 (en) 2003-10-15
BR0100566B1 (pt) 2010-01-26
JP2001280295A (ja) 2001-10-10
RU2247867C2 (ru) 2005-03-10
CA2333809C (en) 2006-04-18
US6338609B1 (en) 2002-01-15
BR0100566A (pt) 2001-10-09
CA2333809A1 (en) 2001-08-18
EP1126133A2 (en) 2001-08-22
PL345840A1 (en) 2001-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL200472B1 (pl) Sprężarka, obudowa sprężarki i łopatka wirnika sprężarki
JP3578769B2 (ja) 回転機械の圧縮領域のための流れ配向アッセンブリ
CN100395432C (zh) 用于涡轮压缩机的循环结构
JP4679017B2 (ja) 遠心圧縮機のための渦流除去装置
US7186072B2 (en) Recirculation structure for a turbocompressor
US7665964B2 (en) Turbine
PL200265B1 (pl) Sprężarka
CA2937298C (en) Diffuser pipe with vortex generators
US4431374A (en) Vortex controlled radial diffuser for centrifugal compressor
US8834116B2 (en) Fluid flow machine with peripheral energization near the suction side
CN101560987A (zh) 带有喘振控制的离心式压缩机及有关方法
JP2003065299A (ja) ガスタービンエンジンの圧縮機用アセンブリ
GB2260787A (en) Cooling air stator to rotor flow inducer in gas turbine engines
US4222703A (en) Turbine engine with induced pre-swirl at compressor inlet
CN105909319A (zh) 涡轮增压器扩散器中心体
JP2016539276A (ja) 遠心圧縮機の湾曲した拡散流路部
US20070258813A1 (en) Rotor for a Power Plant
US10823195B2 (en) Diffuser pipe with non-axisymmetric end wall
EP3708804B1 (en) Impeller tip cavity
US6200094B1 (en) Wave augmented diffuser for centrifugal compressor
US3837760A (en) Turbine engine
JP2023164527A (ja) 遠心圧縮機のインペラ及び遠心圧縮機
JPH0874603A (ja) 圧縮機の流体抽出機構
CN117716135A (zh) 离心式加速稳定器
GB2041149A (en) Centrifugal and axial-flow compressors