RO118598B1

RO118598B1 - Carcasa elicoidala pentru compresor centrifugal

Info

Publication number: RO118598B1
Application number: ROA200101403A
Authority: RO
Inventors: George A Adeff; Christopher S Marr
Original assignee: Allied Signal Inc
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2003-07-30
Also published as: WO2001000996A1; PL352555A1; US6193463B1; HU228101B1; DE60022044D1; CA2378219A1; DE60022044T2; JP2003503631A; KR20020020922A; BR0011957A; ATE302344T1; CN1359452A; AU6066800A; CN1270103C; CA2378219C; HUP0201651A2; KR100668162B1; EP1192360B1; MXPA02000023A; JP4636758B2

Abstract

Inventia se refera la o carcasa elicoidala pentru compresoare centrifugale: in mod particular, inventia prevede turnarea sub presiune si o metoda de realizare a unei carcase elicoidale pentru compresoare centrifugale. Carcasa conform inventiei cuprinde o manta exterioara (10), care include o portiune de perete elicoidala, circumferentiala, partial exterioara, si o prima proeminenta (28) apropiata de o circumferinta a unei deschideri centrale din mantaua exterioara (10), deschiderea centrala, mentionata, fiind concentrica cu o axa de rotatie (A) pentru rotorul cu palete al compresorului, opiesa de racordare (12) avand o prima portiune cu un perete exterior, efectiv cilindric, primit in deschiderea din mantaua exterioara (10) si incluzand o gura de aspiratie a aerului (18), respectiva piesa de racordare (12) mai avand o a doua portiune ce se extinde din prima portiune, radial spre exterior, in raport cu axa mentionata si incluzand o a doua proeminenta (34) de imbinare, pentru cuplare cu prima proeminenta (28) a mantalei exterioare (10), pentru a forma o portiune de perete, elicoidala, circumferentiala, interioara, precum si o placa posterioara (14) avand o a treia proeminenta(38) apropiata de o portiune circumferentiala, exterioara, pentru a forma o portiune de perete elicoidala, circumferentiala, exterioara, aceasta a treia proeminenta (38) fiind primita intr-un relief(40) din mantaua exterioara (10) si completand portiunea de perete, elicoidala, circumferentiala, exterioara, prima proeminenta (28) de pe mantaua exterioara (10) avand o prima fateta care se imbinacu o a doua fateta de pe a doua proeminenta (34) de imbinare, respectivele fatete, prima si a doua, coborand, elicoidal, in raport cu un plan de referinta (45), iar relieful (40) mentionat avand o atreia fateta in relatie de spatiere fata de o a patra fateta de pe cea de a treia proeminenta (38), respectivele fatete, a treia si a patra, coborand, elicoidal, in raport cu planul de referinta (45).

Description

Invenția se referă, în general, la carcase elicoidale pentru compresoare centrifugale:

în mod particular, invenția prevede turnarea sub presiune și o metodă de realizare a unei carcase elicoidale pentru compresoare centrifugale.

Carcasele de compresoare radiale sunt, în mod tipic, piese de aluminiu, turnate, care sunt fabricate folosind o metodă de turnare în formă de nisip sau sub presiune datorită formei elicoidale necesare în conducta de evacuare a compresorului și care asigură performanța aerodinamică. Mai înainte, folosirea turnării sub presiune, nu găsea aplicare, întrucât nu se poate obține o formă elicoidală adecvată fapt care afectează performanța aerodinamică.

Turnarea sub presiune este un procedeu preferat pentru creșterea volumului producției, datorită reproductibilității și stabilității dimensionale a pieselor turnate precum și proprietăților de material ce se obțin cu ajutorul aluminiului turnat sub presiune. Toleranțe și cerințe de formă mai precise pot fi obținute mai ușor prin turnarea sub presiune, spre deosebire de metodele alternative. Turnarea sub presiune asigură, în plus, o capacitate mult 15 mai mare a volumului de producție, comparativ cu alte procedee de turnare. De aceea, este de dorit să se asigure o carcasă de compresor pentru turnare sub presiune, având o formă elicoidală adecvată, în conducta de evacuare.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția este de a defini un profil elicoidal pentru carcasa unui compresor centrifugal ale cărui dimensiuni sunt în funcție de diametrul 20 difuzorului.

Prezenta invenție prezintă o carcasă elicoidală pentru compresoare centrifugale, care include o manta exterioară având o porțiune de perete, sub formă elicoidală, circumferențială, parțial exterioară și o proeminență ce înconjoară circumferința unei deschideri din respectiva manta. O piesă de racordare având o primă porțiune cu un perete exterior, cilin25 dric, este primită în deschiderea din mantaua exterioară și include o gură de aspirație a aerului. Respectivă piesa de racordare are o a doua porțiune ce se extinde radial spre exterior și include o proeminență de îmbinare pentru cuplare cu o proeminență a mantalei exterioare, pentru a forma o porțiune de perete elicoidal, circumferențială, interioară. O placă posterioară are o a treia proeminență apropiată de cicumferința ei exterioară care este pri30 mită într-un relief din mantaua exterioară și completează porțiunea de perete elicoidală, circumferențială, exterioară. Proeminența mantalei exterioare are o primă fațetă care se îmbină cu o a doua fațetă de pe acea proeminență de îmbinare, respectivele fațete, prima și a doua, coborând după o formă elicoidală în raport cu un plan de referință, iar relieful menționat are o a treia fațetă în relație de spațiere față de o a patra fațetă de pe cea de a treia 35 proeminență, respectivele fațete, a treia și a patra, coborând după o formă elicoidală în raport cu planul de referință.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- simplitate constructivă;

- tehnologie simplă de realizare prin turnare sub presiune;

- performanță aerodinamică ridicată.

Detaliile și caracteristicile prezentei invenții vor fi mai clar înțelese din descrierea detaliată ce urmează și în raport cu desenele anexate în care:

- fig.1, reprezintă o vedere laterală, cu secțiune, a carcasei elicoidale, într-o configurație asamblată;

- fig.2, reprezintă o vedere terminală (frontală) a carcasei elicoidale, într-o configurație asamblată;

- fig.3, reprezintă o vedere laterală, cu secțiune, a unei alternative de realizare a carcasei elicoidale, conform invenției.

RO 118598 Β1

Carcasa elicoidală, conform invenției, include o manta 10 exterioară a carcasei, o piesă 12 de racordare a peretelui difuzorului și a gurii de admisie și o placă 14, posterioară. 50

Legătura 16, a gurii de evacuare din carcasa compresorului, este atașată la galeria de aspirație a motorului sau la un alt dispozitiv care primește aerul comprimat. Aerul de comprimat pătrunde printr-o gură 18 de aspirație care se vede cel mai bine, în fig.1.

în afară de gura de aspirație 18 a aerului, piesa 12 de racordare, include o primă porțiune care asigură un perete 20 de aspirare, adiacent cu rotorul cu palete, nereprezentat, al 55 compresorului, și care se rotește în jurul unei axe de rotație A. O a doua porțiune a piesei de racordare 12 este prevăzută cu o suprafață ce se extinde radial, efectiv perpendicular pe axa de rotație A a rotorului cu palete, pentru a forma un perete 24, exterior difuzorului. Această a doua porțiune menționată formează, de asemenea, o porțiune 26 de perete interior, elicoidal și se extinde într-o primă proeminență 28, de îmbinare pe o porțiune a peretelui 60 circumferențial, interior, al carcasei elicoidale. Prima porțiune a piesei de racordare 12 care, în principal, are formă cilindrică, cu o suprafață exterioară în trepte, este primită într-o deschidere 30 centrală, din mantaua exterioară a carcasei, cu un ajustaj cu strângere, în exemplul de realizare arătat, pentru a reține poziția piesei de racordare 12 în raport cu placa posterioară 14, care va fi descrisă mai detaliat în cele ce urmează. Deschiderea 30 este con- 65 centrică cu axa de rotație A pentru alinierea carcasei.

Mantaua exterioară asigură un perete 32 exterior, pentru carcasa elicoidală și încorporează o a doua proeminență 34, de îmbinare care este adiacentă și înconjoară deschiderea 30 ce primește piesa de racordare 12, aceasta a doua proeminență de îmbinare 34, cuplându-se cu prima proeminență 28 de îmbinare, pentru a forma restul porțiunii de perete 70 circumferențial, interior al carcasei elicoidale.

Placa posterioară 14 include un perete 36 interior, de difuzor și încorporează o a treia proeminență 38, de îmbinare care constituie o parte a porțiunii de perete circumferențial, exterior, al carcasei elicoidale. Această a treia proeminență 38 de îmbinare, este primită întrun relief 40 din mantaua exterioară. Pentru exemplu de realizare arătat în desene, o porțiune 75 periferică 42 a mantalei exterioare, se îmbină cu o porțiune 44 periferică a plăcii posterioare 14 într-un plan de referință 45 și este fixată prin șuruburi, nereprezentate, sau alte mijloace de prindere (colier cu bandă în V, adezivi etc.) primite în niște deschideri 46 și 48 ale unor aripi 50 și 52, de flanșă.

Revenind la fig.1 se menționează că suprafețele de îmbinare ale porțiunilor periferice 80 ale mantalei exterioare 10 și plăcii posterioare 14, sunt prelucrate. Porțiunea 42 periferică a mantalei 14 include o ieșitură 54 adiacentă unei caneluri 56 din placa posterioară 14 care se îmbină cu o garnitură 58 inelară sau metalică. O deschidere 60 primește un arbore, care leagă rotorul cu palete nereprezentat, al compresorului, de dispozitivul de acționare, de exemplu, o turbină de supraalimentare sau o transmisie mecanică sau electrică. Pentru 85 exemplul de realizare arătat în desene, placa posterioară 14 include o fațetă de etanșare și niște aripi de prindere cu șurub, nereprezentate, folosite pentru fixarea carcasei compresorului pe o carcasă centrală a turbinei de supraalimentare.

Carcasa elicoidală completă este formată de ansamblul integral format din mantaua exterioară 10, piesa de racordare 12 și placa posterioară 14. Privind, cu titlu de exempli- 90 ficare, porțiunea inferioară din fig.1, începând de la stânga și urmând o deplasare în sensul acelor de ceasornic, se constată că a treia proeminență 38, de pe placa posterioară 14 și

RO 118598 Β1 mantaua exterioară 10 adiacentă reliefului 40, formează porțiunea exterioară circumferențială a peretelui, în formă elicoidală, mantaua exterioară 10, în sine, formează porțiunea exterioară a peretelui, prima proeminență 28 de pe mantaua exterioară 10 și proeminența de îmbinare de pe piesa de racordare 12, formează porțiunea circumferențială interioară a peretelui și în sfârșit, continuarea celei de a doua porțiuni a piesei de racordare 12, formează porțiunea interioară a peretelui.

Făcând referiri din nou la fig.1, se vede că prima proeminență 28 și cea de a doua proeminență 34, se termină în niște fațete, de îmbinare care urmează un traseu ascendent, elicoidal în raport cu un plan de referință 45, dintre mantaua exterioară 10 și placa posterioare 14. în mod similar, a treia proeminență 38 și relieful 40 din mantaua exterioară 10, se termină în niște fațete care urmează un traseu descendent, elicoidal, în raport cu planul de referință 45. Dimensiunile fațetelor pentru prima proeminență 28, a doua proeminență 34 și a treia proeminență 38 și relieful 40, se prezintă asa cum sunt definite de dimensiunile M, N, și R din fig.1 care sunt conturate pentru respectivul exemplu de realizare și sunt prevăzute în tabelul 1. Amplasările sectoriale pentru respectivele referințe dimensionale din tabelul 1, se prezintă pentru creșteri unghiulare de 15° pornind de la un punct de referință de 0°, arătat în fig. 2. în tabelul 1 se prezintă de asemenea, dimensiunea radială a proeminențelor față de axa de rotație A, care sunt notate cu D! și D₂, corespunzător primei proeminențe 28 și celei de a doua proeminențe 34, pe când notațiile B, și B_z corespund cele de a treia proeminențe 38. Domensiunile și C₂ corespund dimensiunii radiale a circumferinței interioare a fațetei reliefului 40, din mantaua exterioară 10. Valorile din tabelul 1 sunt prezentate adimensional, folosind diametrul difuzorului, identificat, în fig.1, cu notația φ, ca divizor.

Fiecare din cele trei elemente ale carcasei elicoidale, conform prezentei invenții, asigură o schiță clară pentru matrița de turnare, corespunzătoare. Urcarea și coborârea fațetelor de îmbinare de pe respectivele elemente, permit să se mențină o formă corespunzătoare unei performanțe aerodinamice maxime a carcasei elicoidale. Fiecare element este turnat ca formă și dimensiune aproape nete, o prelucrare finală, cerută numai atât, cât este necesar pentru etanșare, executându-se pe fațetele de îmbinare, deschiderea de primire a piesei de racordare 12 din mantaua exterioară 10 și suprafețele de îmbinare din porțiunile periferice ale mantalei exterioare 10 și plăcii posterioare 14. Asamblarea se asigură menținând o distanțare între fațetele proeminenței 38 și reliefului 40, astfel, încât fațetele proeminențelor 28 și 34 să vină în contact și să asigure etanșarea carcasei; scurgerea la interfața dintre fațetele proeminenței 38 și reliefului 40, este oprită de o garnitură 58 și de suprafețele porțiunilor periferice ale mantalei exterioare 10 și plăcii posterioare 14.

în fig.3 este arătat un exemplu de realizare, ca alternativă a invenției, care încorporează o gură 78 de admisie a compresorului, ca porțiune a mantalei exterioare 10, iar un gât 80 al piesei de racordare 12, a peretelui difuzorului, este primit în interiorul porțiunii de aspirație a mantalei exterioare 10.

Acum, când invenția descrisă detaliat, așa cum se cere prin regulamentele de brevetare, persoanele de meserie în acest domeniu vor recunoaște modificări și substituiri la exemplele specifice de realizare prezentate aici; astfel de modificări și substituiri se află în limitele de cuprindere și ale conceptului inventiv al prezentei invenții, așa cun sunt definite în revendicări.

Claims

Revendicări

1. Carcasă elicoidală pentru compresoare centrifugale, caracterizată prin aceea că, cuprinde o manta exterioară (10) care include o porțiune de perete elicoidală, circumferențială, parțial exterioară și o primă proeminență (28) apropiată de o circumferință a unei deschideri centrale din mantaua, exterioară (10) deschiderea centrală menționată, fiind concentrică cu o axă de rotație (A) pentru rotorul cu palete al compresorului, o piesă de racordare (12) având o primă porțiune cu un perete exterior, efectiv cilindric, primit în deschiderea din mantaua exterioară (10) și incluzând o gură de aspirație a aerului (18) respectiva piesă de racordare (12) mai având o a doua porțiune ce se extinde din prima porțiune, radiat spre exterior, în raport cu axa menționată și incluzând o a doua proeminență (34) de îmbinare, pentru cuplare cu prima proeminență (28) a mantalei exterioare (10), pentru a forma o porțiune de perete, elicoidală, circumferențială, interioară precum și o placă posterioară (14) având o a treia proeminență (38) apropiată de o porțiune circumferențială, exterioară, pentru a forma o porțiune de perete elicoidală, circumferențială, exterioară, această a treia proeminență (38) fiind primită într-un relief (40) din mantaua exterioară (10) și completând porțiunea de perete, elicoidală, circumferențială, exterioară, prima proeminență (28) de pe mantaua exterioară (10), având o primă fațetă care se îmbină cu o a doua fațetă de pe a doua proeminență (34) de îmbinare, respectivele fațete, prima și a doua, coborând, elicoidal, în raport cu un plan de referință (45), iar relieful (40) menționat, având o a treia fațetă în relație de spațiere față de o a patra fațetă de pe cea de a treia proeminență (38) respectivele fațete, a treia și a patra, coborând, elicoidal, în raport cu planul de referință (45).
2. Carcasă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, cea de a doua porțiune a piesei de racordare (12) mai include un perete exterior pentru un difuzor, iar placa posterioară (14) încorporează o porțiune radială, spre interior de la cea de a treia proeminență (38) care are un perete interior pentru difuzorul menționat.
3. Carcasă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, cea de a doua porțiune a piesei de racordare (12) mai include o porțiune de perete, elicoidală, interioră.
4. Carcasă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, fațetele menționate, prima și a doua, coboară de la planul de referință (45) în sectoare de 15°, cu dimensiuni determinate prin multiplicarea diametrului (φ) difuzorului cu următoarele valori:

2.3058367, 2.2487189, 2.1971003, 2.1489188, 2.1019247,

RO 118598 Β1

2.0561804, 2.0122484, 1.9701912, 1.9282589, 1,8844519,

1.7874015, 1.735908, 1.683789, 1.630921, 1.575178, 1.513685, 1.442944,

1.361579,1.271528, 1.178415, 2.492125, 2.366891 și cea de a patra fațetă coboară de la planul de referință (45) în sectoare de 15°, cu dimensiuni determinate prin multiplicarea diametrului (φ) difuzorului, cu următoarele valori:

1.9716285, 1.9635045,1.9262592. 1.8775153,1.8310211,

1.7885889, 1.7462192, 1.6994750, 1.6482939, 1.5946131,

1.5411823, 1.4887514, 1.43695, 1.383139, 1.325771, 1.263154,

1.195663, 1.125359,1.052993, 0,975253, iar cea de a treia fațetă coboară într-o relație de spațiere față de a patra fațetă.