RU2199680C2 - Turbomachine overrotor device - Google Patents

Turbomachine overrotor device Download PDF

Info

Publication number
RU2199680C2
RU2199680C2 RU2001102377/06A RU2001102377A RU2199680C2 RU 2199680 C2 RU2199680 C2 RU 2199680C2 RU 2001102377/06 A RU2001102377/06 A RU 2001102377/06A RU 2001102377 A RU2001102377 A RU 2001102377A RU 2199680 C2 RU2199680 C2 RU 2199680C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
rotor blades
path
duct
edges
Prior art date
Application number
RU2001102377/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001102377A (en
Inventor
А.А. Иноземцев
Е.Т. Гузачев
В.Н. Климов
Ю.Е. Кириевский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
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 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2001102377/06A priority Critical patent/RU2199680C2/en
Publication of RU2001102377A publication Critical patent/RU2001102377A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2199680C2 publication Critical patent/RU2199680C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: invention relates to inlet stages of axial flow compressors designed for power plants and gas transfer stations. Proposed device contains ring duct wall with space outside the duct and rotor blade rim. Radial clearance is formed between peripheral ends of blades of blade rim. Holes are made in duct wall with tilting to generatrix to place through flow duct in communication with space outside the duct. Holes in duct wall are made in form of ring row of ring channels orientated in projection to axis of rotation of rotor along chords at periphery of rotor blades. Edges of slot channels located above along flow coincide with leading edges of rotor blades. Duct wall is made solid from leading edges of rotor blades above in direction of flow. Length of space outside the duct along axis of rotation of rotor is equal to axial distance between leading and trailing edges at periphery of rotor blades, and volume of slot channels is from 0.08 to 0.25 of volume of space outside the duct. EFFECT: reduced aerodynamic noise and increased efficiency of turbomachine compressor at preservation of gas dynamic stability. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано во входных ступенях осевых компрессоров турбомашин, преимущественно для энергоустановок и газоперекачивающих станций. The invention relates to the field of turbine construction and can be used in the input stages of axial compressors of turbomachines, mainly for power plants and gas pumping stations.

Известна ступень осевого компрессора, содержащая направляющие и роторные лопатки, размещенные с зазором в корпусе, имеющем кольцевую замкнутую полость, ограниченную со стороны проточной части ступени статорным кольцом с щелями, расположенными наклонно к радиусу корпуса по направлению вращения роторных лопаток и сообщающими кольцевую полость с проточной частью. Каждая щель имеет форму дуги с закругленными краями, а в плоскости, перпендикулярной радиусу статорного кольца, углы, образованные продольной осью ступени осевого компрессора и касательные к средней линии щели в точках пересечения линии с диаметральными сечениями кольца на противоположных концах щели, соответственно равны углам установки лопаток предыдущего направляющего аппарата и роторных лопаток [1]. Known stage axial compressor containing guides and rotor blades placed with a gap in the housing having an annular closed cavity bounded on the side of the duct part of the stage by a stator ring with slots located obliquely to the radius of the housing in the direction of rotation of the rotor blades and communicating the annular cavity with the flow part . Each slot has the shape of an arc with rounded edges, and in the plane perpendicular to the radius of the stator ring, the angles formed by the longitudinal axis of the axial compressor stage and tangent to the midline of the gap at the intersection points of the line with the diametrical sections of the ring at opposite ends of the gap are respectively equal to the angles of the blades previous guide vane and rotor blades [1].

Недостатком известной конструкции является неполное использование возможностей повышения кпд компрессора и снижения аэродинамического шума при сохранении диапазона устойчивой работы входных ступеней осевых турбомашин наземных энергоустановок, например диагональной ступени компрессора низкого давления, расположенной первой по потоку на входе в компрессор. Это объясняется потерями давления высокотурбулентного рециркулирующего течения потока воздуха через полость вне тракта на вход роторных лопаток, интенсивными низкочастотными пульсациями полного давления на частоте прохождения роторных лопаток. A disadvantage of the known design is the incomplete use of opportunities to increase the efficiency of the compressor and reduce aerodynamic noise while maintaining the range of stable operation of the input stages of the axial turbomachines of ground-based power plants, for example, the diagonal stage of the low-pressure compressor, located first downstream at the compressor inlet. This is explained by the pressure loss of the highly turbulent recirculating air flow through the cavity outside the path to the entrance of the rotor blades, by the intense low-frequency pulsations of the total pressure at the frequency of passage of the rotor blades.

Наиболее близкой к заявляемому устройству является ступень турбомашины, содержащая кольцевую трактовую стенку с полостью вне тракта и лопаточный венец ротора, между периферийными торцами лопаток которого имеется радиальный зазор, а в трактовой стенке выполнены кольцевые ряды наклонных к образующей отверстий, сообщающих проточный тракт с полостью вне тракта. В известной ступени турбомашины трактовая стенка перфорирована круглыми отверстиями, которые выполнены двумя поясами, причем отверстиями, расположенными перед входными кромками лопаток, образован передний пояс, и оси указанных отверстий направлены внутрь газовоздушного тракта в сторону передних кромок лопаточного венца под углом к образующей трактовой стенки в диаметральной плоскости и в окружном направлении под углом, равным углу потока в абсолютном движении в сечении на входе лопатки. Задний пояс отверстий расположен от входной кромки до точки горла межлопаточного канала по спинке профиля, причем оси отверстий заднего пояса направлены из газовоздушного тракта внутрь внетрактовой полости под углом к образующей трактовой стенки в диаметральной плоскости и в окружном направлении под углом потока в абсолютном движении в сечении горла межлопаточного канала. Осевая протяженность внетрактовой полости выполнена не менее суммарной ширины переднего и заднего поясов перфорации, а высота внетрактовой полости выполнена обеспечивающей проходную кольцевую площадь не менее суммарной площади всех отверстий заднего пояса перфорации [2]. Closest to the claimed device is a turbomachine stage containing an annular path wall with a cavity outside the path and a rotor blade wreath, between the peripheral ends of the blades of which there is a radial clearance, and in the path wall there are made circular rows of holes inclined to the generatrix, communicating the flow path with the cavity outside the path . In a known stage of a turbomachine, the path wall is perforated with round holes that are made of two belts, with holes located in front of the input edges of the blades, a front belt is formed, and the axes of these holes are directed inside the gas duct towards the front edges of the blade crown at an angle to the generatrix of the path wall in the diametrical plane and in the circumferential direction at an angle equal to the angle of the flow in absolute motion in the section at the inlet of the scapula. The rear belt of the holes is located from the input edge to the throat point of the interscapular canal along the profile back, and the axis of the holes of the rear belt are directed from the gas duct into the extra-cavity at an angle to the generatrix of the path wall in the diametrical plane and in the circumferential direction at an angle of flow in absolute motion in the throat section interscapular canal. The axial extent of the extra-duct cavity is made not less than the total width of the front and rear perforation belts, and the height of the extra-duct cavity is made providing an annular passage area of not less than the total area of all openings of the posterior perforation belt [2].

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является неполное использование возможностей повышения кпд компрессора и снижения аэродинамического шума при сохранении диапазона его устойчивой работы. Это объясняется тем, что из-за интенсивных перетеканий воздуха из межлопаточных каналов сквозь ряды наклонных к образующей отверстий заднего пояса в трактовой стенке, полость вне тракта и далее сквозь перфорированные отверстия переднего пояса в проточный тракт на вход роторных лопаток реализуется течение с высокотурбулентным потоком и с интенсивными низкочастотными пульсациями полного давления, а также с отдельными дискретными гармониками, соответствующими частоте прохождения роторных лопаток. Из-за потерь давления рециркулирующего течения потока воздуха и интенсивных пульсаций давления кпд компрессора уменьшается при увеличении запаса газодинамической устойчивости, при этом в роторных лопатках возбуждаются повышенные вибронапряжения, снижающие ресурс лопаток. Кроме того, в известной ступени турбомашины не реализуются возможности дополнительного уменьшения аэродинамического шума из-за сложности настройки рециркулирующих потоков воздуха на частоте прохождения роторных лопаток. A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the incomplete use of opportunities to increase the efficiency of the compressor and reduce aerodynamic noise while maintaining the range of its stable operation. This is due to the fact that due to the intensive flow of air from the interscapular channels through the rows of openings of the back girdle inclined to the generatrix in the path wall, the cavity outside the path and further through the perforated openings of the front girdle into the flow path to the inlet of the rotor blades, a flow with a highly turbulent flow and from intense low-frequency pulsations of the total pressure, as well as with individual discrete harmonics corresponding to the frequency of passage of the rotor blades. Due to pressure losses in the recirculating air flow and intense pressure pulsations, the compressor efficiency decreases with an increase in the gas-dynamic stability margin, and increased vibratory stresses are excited in the rotor blades, which reduce the resource of the blades. In addition, in the known stage of the turbomachine, the possibilities of further reducing aerodynamic noise are not realized due to the difficulty of setting up the recirculating air flows at the frequency of passage of the rotor blades.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении аэродинамического шума, в повышении кпд компрессора турбомашины при сохранении запаса газодинамической устойчивости, в повышении ресурса роторных лопаток путем исключения рециркулирующих течений из полости вне тракта на вход роторных лопаток, уменьшения неравномерности потока текучей среды: пульсаций и амплитуд импульсов потока в пограничных с трактовой стенкой слоях и снижения вибронапряжений в лопатках. The technical problem to which the claimed invention is directed is to reduce aerodynamic noise, to increase the efficiency of the turbomachine compressor while maintaining a supply of gas-dynamic stability, to increase the resource of rotor blades by eliminating recirculating flows from the cavity outside the path to the entrance of the rotor blades, and to reduce the unevenness of the fluid flow : pulsations and amplitudes of flow pulses in the layers bordering the path wall and the reduction of vibration stresses in the blades.

Сущность технического решения заключается в том, что в надроторном устройстве турбомашины, содержащем кольцевую трактовую стенку с полостью вне тракта и лопаточный венец ротора, между периферийными торцами лопаток которого имеется радиальный зазор, а в трактовой стенке выполнены наклонные к образующей отверстия, сообщающие проточный тракт с полостью вне тракта, согласно изобретению отверстия в трактовой стенке выполнены в виде кольцевого ряда щелевых каналов, ориентированных в проекции на ось вращения ротора вдоль хорд на периферии роторных лопаток, края щелевых каналов, расположенные выше по потоку, совпадают с входными кромками роторных лопаток, а выше по потоку от входных кромок роторных лопаток трактовая стенка выполнена сплошной, при этом вдоль оси вращения ротора протяженность полости вне тракта равна по меньшей мере осевому расстоянию между входными и выходными кромками на периферии роторных лопаток, а объем щелевых каналов составляет 0,08... 0,25 объема полости вне тракта. Длина каждого из щелевых каналов не превышает ширины горла межлопаточных каналов на периферии роторных лопаток. Ширина каждого из щелевых каналов превышает максимальную толщину периферийных торцов роторных лопаток. Внетрактовая полость ниже по потоку от ряда щелевых каналов содержит тупиковую кольцевую полость. Поверхность кольцевой трактовой стенки над роторными лопатками выполнена конически расширяющейся по потоку. The essence of the technical solution lies in the fact that in the rotor device of the turbomachine containing an annular path wall with a cavity outside the path and a blade blade of the rotor, there is a radial clearance between the peripheral ends of the blades, and holes are made inclined to the generatrix of the path, communicating the flow path with the cavity outside the path, according to the invention, the holes in the path wall are made in the form of an annular row of slotted channels oriented in projection onto the axis of rotation of the rotor along the chords at the periphery p otor blades, the edges of the slotted channels located upstream coincide with the inlet edges of the rotor blades, and upstream of the inlet edges of the rotor blades the path wall is solid, while along the axis of rotation of the rotor the length of the cavity outside the path is at least the axial distance between input and output edges on the periphery of the rotor blades, and the volume of the slotted channels is 0.08 ... 0.25 of the volume of the cavity outside the tract. The length of each of the slotted channels does not exceed the width of the throat of the interscapular channels on the periphery of the rotor blades. The width of each of the slotted channels exceeds the maximum thickness of the peripheral ends of the rotor blades. The extra-tract cavity downstream of a number of slotted channels contains a dead-end annular cavity. The surface of the annular path wall above the rotor blades is made conically expanding downstream.

Выполнение отверстий в трактовой стенке в виде кольцевого ряда щелевых каналов, ориентированных в проекции на ось вращения ротора вдоль хорд на периферии роторных лопаток, а краев щелевых каналов - совпадающими с входными кромками роторных лопаток, позволяет проводить "слив" пограничного с трактовой стенкой слоя и отбор вращающихся вихрей вдоль линий равных уровней статического давления в межлопаточных каналах над периферийной частью роторной ступени. Это позволяет пассивно управлять турбулентностью в пограничном с трактовой стенкой слое воздушного потока и снижает потери давления в межлопаточных каналах роторной ступени. The holes in the path wall in the form of an annular row of slotted channels oriented in the projection onto the axis of rotation of the rotor along the chords on the periphery of the rotor blades, and the edges of the slotted channels coincide with the input edges of the rotor blades, allow the layer to be drained and selected rotating vortices along lines of equal levels of static pressure in the interscapular channels above the peripheral part of the rotor stage. This allows you to passively control turbulence in the layer of air flow bordering the path wall and reduces pressure losses in the interscapular channels of the rotor stage.

Выполнение трактовой стенки выше по потоку от входных кромок роторных лопаток сплошной исключает рециркуляцию высокотурбулентных вихрей из полости вне тракта на вход роторных лопаток. При этом внетрактовая полость из проточной (рециркулируемой) превращается в резонаторную камеру Гельмгольца (H. Heimhoitz), а кпд ступени и компрессора повышается за счет исключения рециркуляционных потерь давления сжатого в ступени компрессора воздуха. Газодинамическая устойчивость ступени и компрессора при этом сохраняется и обеспечивается за счет синхронизации волнового сжатия воздуха в поперечном сечении воздушного тракта на соответствующей частоте прохождения роторных лопаток. The execution of the path wall upstream from the input edges of the rotor blades solid eliminates the recirculation of highly turbulent vortices from the cavity outside the path to the entrance of the rotor blades. In this case, the off-path cavity from the flowing (recirculated) cavity is converted into the Helmholtz resonator chamber (H. Heimhoitz), and the efficiency of the stage and compressor is increased by eliminating the recirculation pressure loss of the compressed air in the compressor stage. The gas-dynamic stability of the stage and the compressor is maintained and ensured by synchronizing the wave compression of air in the cross section of the air path at the corresponding frequency of passage of the rotor blades.

Выполнение полости вне тракта вдоль оси вращения ротора протяженностью, равной по меньшей мере осевому расстоянию между входными и выходными кромками на периферии роторных лопаток, а объема щелевых каналов, составляющего 0,08. ..0,25 объема полости вне тракта, обеспечивает требуемый запас газодинамической устойчивости на заданных режимах работы турбомашины при максимальных значениях кпд ступени компрессора за счет уменьшения турбулизации вращающихся вихрей вдоль трактовой стенки в межлопаточных каналах ротора. Это снижает потери давления за счет синхронизации волнового перемещения сжатого роторными лопатками воздуха в поперечном сечении тракта по отношению к скорости волн, зависящей от частоты вращающегося срыва над первой по потоку ступенью роторных лопаток. The implementation of the cavity outside the path along the axis of rotation of the rotor with a length equal to at least the axial distance between the input and output edges on the periphery of the rotor blades, and the volume of the slotted channels is 0.08. ..0.25 the volume of the cavity outside the tract, provides the required margin of gas-dynamic stability at the specified operating modes of the turbomachine at the maximum values of the compressor stage efficiency by reducing the turbulization of the rotating vortices along the path wall in the interscapular channels of the rotor. This reduces pressure losses due to the synchronization of the wave movement of compressed air by the rotor blades in the cross section of the tract with respect to the wave velocity, which depends on the frequency of the rotating stall above the first stage of the rotor blades.

Выполнение длины каждого из щелевых каналов в проекции на ось вращения ротора, не превышающей ширины горла межлопаточных каналов на периферии роторных лопаток, дополнительно уменьшает неравномерность потока текучей среды: пульсаций и амплитуд импульсов потока в пограничных с трактовой стенкой слоях и снижает вибронапряжения в роторных лопатках. The implementation of the length of each of the slotted channels in the projection onto the axis of rotation of the rotor, not exceeding the width of the neck of the interscapular channels on the periphery of the rotor blades, further reduces the unevenness of the fluid flow: pulsations and amplitudes of the flow pulses in the layers bordering the path wall and reduces vibration stresses in the rotor blades.

Выполнение ширины каждого из щелевых каналов превышающей максимальную толщину периферийных торцов роторных лопаток обеспечивает более точную настройку внетрактовой полости в зависимости от частоты вращающегося срыва над первой по потоку ступенью роторных лопаток за счет пассивного демпфирования вращающихся вихрей, снижения пульсаций и амплитуд потока в пограничных с трактовой стенкой слоях, что расширяет границы газодинамической устойчивости компрессора, а также снижает уровень аэродинамического шума. The implementation of the width of each of the slotted channels exceeding the maximum thickness of the peripheral ends of the rotor blades provides a more accurate adjustment of the extra-path cavity depending on the frequency of the rotating stall above the first step of the rotor blades due to the passive damping of the rotating vortices, reducing ripples and flow amplitudes in the layers bordering the path wall , which expands the boundaries of the gas-dynamic stability of the compressor, and also reduces the level of aerodynamic noise.

Выполнение внетрактовой полости ниже по потоку от ряда щелевых каналов с тупиковой кольцевой щелью упрощает настройку полости вне тракта на соответствующей частоте прохождения роторных лопаток и обеспечивает требуемый тембр аэродинамического шума. The implementation of the extra-duct cavity downstream of a number of slotted channels with a dead-end annular slot simplifies the adjustment of the cavity outside the path at the appropriate frequency of passage of the rotor blades and provides the required timbre of aerodynamic noise.

Выполнение поверхности кольцевой трактовой стенки над роторными лопатками конически расширяющейся по потоку дополнительно уменьшает потери давления от вращающихся вихрей, демпфируемых во внетрактовой полости и возвращаемых в межлопаточные каналы за спинками профиля роторных лопаток, а также снижает уровень шума компрессора. The execution of the surface of the annular path wall above the rotor blades conically expanding in the flow further reduces pressure losses from rotating vortices damped in the extra-duct cavity and returned to the interscapular channels behind the backs of the profile of the rotor blades, and also reduces the noise level of the compressor.

На фиг.1 изображено надроторное устройство турбомашины; на фиг.2 - элемент I на фиг.1. на фиг.3 - вид на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3. Figure 1 shows the rotor device of a turbomachine; figure 2 - element I in figure 1. figure 3 is a view of figure 2; figure 4 is a section bB in figure 3.

Надроторное устройство турбомашины содержит кольцевую трактовую стенку 1 с полостью вне тракта 2 и лопаточный венец ротора 3, между периферийными торцами 4 лопаток 5 которого имеется радиальный зазор α. В трактовой стенке 1 выполнены наклонные к образующей отверстия 6, сообщающие проточный тракт 7 с полостью вне тракта 2, см. фиг.2-4. Полость вне тракта 2 образована корпусом 8 компрессора низкого давления и кольцевой трактовой стенкой 1. Отверстия 6 в трактовой стенке 1 выполнены в виде кольцевого ряда щелевых каналов 9, ориентированных в проекции на ось вращения 10 ротора 3 вдоль хорд 11 на периферии роторных лопаток 5 (фиг.3). Края 12 щелевых каналов 9, расположенные выше по потоку 13, совпадают с входными кромками 14 роторных лопаток 5, а выше по потоку 13 от входных кромок 14 роторных лопаток 5 трактовая стенка 1 выполнена сплошной, т.е. без отверстий (фиг.2). Вдоль оси вращения 10 ротора 3 протяженность L полости вне тракта 2 равна по меньшей мере осевому расстоянию К между входными кромками 14 и выходными кромками 15 на периферии роторных лопаток 5, а К1 - хорда 11 на периферии роторных лопаток 5 в проекции на ось вращения 10 ротора 3. Объем щелевых каналов 9 составляет 0,08. ..0,25 объема полости вне тракта 2. Длина Т каждого из щелевых каналов 9 не превышает ширины горла Г межлопаточных каналов М на периферии 4 роторных лопаток 5, а Т1 - осевое расстояние между краями каждого из щелевых каналов 9 (фиг. 3). Ширина Щ каждого из щелевых каналов 9 превышает максимальную толщину Z периферийных торцов 4 роторных лопаток 5 (фиг.4). Внетрактовая полость 2 ниже по потоку 13 от ряда щелевых каналов 9 содержит тупиковую кольцевую щель Н (фиг.2). Поверхность кольцевой трактовой стенки 1 над роторными лопатками 5 выполнена конически расширяющейся по потоку 13 под углом γ (фиг.2). Кроме того, поз.16 - окружная составляющая потока воздуха на входе в полость вне тракта 2 (фиг.4). The rotor device of the turbomachine contains an annular path wall 1 with a cavity outside the path 2 and a blade ring of the rotor 3, between the peripheral ends 4 of the blades 5 of which there is a radial clearance α. In the path wall 1, holes 6 are made inclined to the generatrix, communicating the flow path 7 with a cavity outside the path 2, see Figs. 2-4. The cavity outside the path 2 is formed by the housing 8 of the low-pressure compressor and the annular path wall 1. The holes 6 in the path wall 1 are made in the form of an annular row of slotted channels 9 oriented in the projection onto the axis of rotation 10 of the rotor 3 along the chords 11 on the periphery of the rotor blades 5 (FIG. .3). The edges 12 of the slotted channels 9, located upstream 13, coincide with the input edges 14 of the rotor blades 5, and upstream 13 from the input edges 14 of the rotor blades 5, the path wall 1 is solid, i.e. without holes (figure 2). Along the axis of rotation 10 of the rotor 3, the length L of the cavity outside the path 2 is equal to at least the axial distance K between the input edges 14 and the output edges 15 at the periphery of the rotor blades 5, and K1 is the chord 11 at the periphery of the rotor blades 5 in the projection on the rotational axis of the rotor 10 3. The volume of the slotted channels 9 is 0.08. ..0.25 the volume of the cavity outside the tract 2. The length T of each of the slotted channels 9 does not exceed the width of the throat Г of the interscapular channels M at the periphery of 4 rotor blades 5, and T1 is the axial distance between the edges of each of the slotted channels 9 (Fig. 3) . The width Щ of each of the slotted channels 9 exceeds the maximum thickness Z of the peripheral ends 4 of the rotor blades 5 (Fig. 4). Extracavity cavity 2 downstream 13 from a number of slotted channels 9 contains a dead-end annular gap H (figure 2). The surface of the annular path wall 1 above the rotor blades 5 is made conically expanding along the stream 13 at an angle γ (figure 2). In addition, pos.16 - the circumferential component of the air flow at the entrance to the cavity outside the path 2 (Fig.4).

Надроторное устройство работает следующим образом. Пульсации давления в проточном тракте 7 вниз по потоку 13 от роторных лопаток 5 имеют вид сложных колебаний, спектр частот которых состоит из сплошной части и отдельных составляющих в виде лопаточной частоты, модулированной частотой вращающегося срыва. Вращающийся вихрь над периферийными кромками 4 роторных лопаток 5 вытесняется в направлении поз.16 в полость вне тракта 2 вдоль хорд 11 роторных лопаток 5. При этом втекание, вытекание и демпфирование вращающегося вихря вовне трактовой полости 2, а также слив пограничного с трактовой стенкой 1 слоя происходит вдоль линий равных уровней статического давления в межлопаточных каналах М над периферийной частью 4 роторных лопаток 5, вдоль которых ориентированы щелевые каналы 9. Вращающийся вихрь при движении вдоль щелевых каналов 9 создает низкоинтенсивную турбулентность, а при обратных токах из внетрактовой полости 2, настроенной резонатором камеры Гельмгольца, устраняет возникновение интенсивных дискретных гармоник на частоте вращающегося срыва над первой по потоку ступенью роторных лопаток 5. При этом "запирания", т. е. уменьшения расхода воздуха, предшествующего помпажу, не происходит, потери давления в резонаторной полости вне тракта 2 меньше потерь давления по сравнению с внетрактовой полостью с рециркуляцией потоков, снижаются пульсации и амплитуды импульсов потоков в пограничных с трактовой стенкой 1 слоях потока 13. Надроторное устройство турбомашины позволяет существенно (от 1,5 до 3%) повысить кпд ступени при сохранении запасов газодинамической устойчивости, снизить вибронапряжения в роторных лопатках и аэродинамический шум. Nadrotorny device operates as follows. Pressure pulsations in the flow path 7 downstream of 13 from the rotor blades 5 have the form of complex vibrations, the frequency spectrum of which consists of a solid part and individual components in the form of a blade frequency modulated by the frequency of a rotating stall. The rotating vortex above the peripheral edges 4 of the rotor blades 5 is displaced in the pos. 16 direction into the cavity outside the path 2 along the chords 11 of the rotor blades 5. In this case, the rotating vortex flows into, outflows and damps outside the path cavity 2, as well as the boundary layer drains from the path wall 1 occurs along lines of equal levels of static pressure in the interscapular channels M above the peripheral part 4 of the rotor blades 5, along which the slotted channels 9 are oriented. A rotating vortex when moving along the slotted channels 9 creates a lowint intensive turbulence, and with reverse currents from the off-channel cavity 2 tuned by the Helmholtz chamber resonator, it eliminates the occurrence of intense discrete harmonics at the frequency of the rotating stall above the first stage of the rotor blades 5. In this case, “locking”, that is, reducing the air flow preceding I’m surging, it doesn’t happen, the pressure loss in the resonator cavity outside the path 2 is less than the pressure loss compared to the extra-path cavity with recirculation of flows, the pulsations and amplitudes of the flow pulses in the burst are reduced -border with Traktovaya wall 1 13. The layers flow turbomachine Nadrotornoe device allows considerably (from 1.5 to 3%) to improve efficiency while maintaining the inventory level dynamic stability, reduce resonant stresses in the rotor blades and aerodynamic noise.

Источники информации
1. RU, патент 2066402, МКИ F 04 D 19/00, 1993 г.
Sources of information
1. RU, patent 2066402, MKI F 04 D 19/00, 1993

2. RU, патент 2148732, МКИ F 04 D 29/66, 1998 г. - прототип. 2. RU, patent 2148732, MKI F 04 D 29/66, 1998 - prototype.

Claims (5)

1. Надроторное устройство турбомашины, содержащее кольцевую трактовую стенку с полостью вне тракта и лопаточный венец ротора, между периферийными концами лопаток которого имеется радиальный зазор, а в трактовой стенке выполнены наклонные к образующей отверстия, сообщающие проточный тракт с полостью вне тракта, отличающееся тем, что отверстия в трактовой стенке выполнены в виде кольцевого ряда щелевых каналов, ориентированных в проекции на ось вращения ротора вдоль хорд на периферии роторных лопаток, края щелевых каналов, расположенные выше по потоку, совпадают с входными кромками роторных лопаток, а выше по потоку от входных кромок роторных лопаток трактовая стенка выполнена сплошной, при этом вдоль оси вращения ротора протяженность полости вне тракта равна по меньшей мере осевому расстоянию между входными и выходными кромками на периферии роторных лопаток, а объем щелевых каналов составляет 0,08...0,25 объема полости вне тракта. 1. Nadrotorny device of the turbomachine, containing an annular tract wall with a cavity outside the path and the blade vane of the rotor, between the peripheral ends of the blades of which there is a radial clearance, and in the path wall there are openings inclined to the generatrix, communicating the flow path with a cavity outside the path, characterized in that the holes in the path wall are made in the form of an annular row of slotted channels oriented in projection onto the axis of rotation of the rotor along the chords on the periphery of the rotor blades, the edges of the slotted channels located upstream, coincide with the input edges of the rotor blades, and upstream of the input edges of the rotor blades the path wall is solid, while along the axis of rotation of the rotor the length of the cavity outside the path is at least the axial distance between the input and output edges on the periphery of the rotor blades and the volume of the slotted channels is 0.08 ... 0.25 of the volume of the cavity outside the tract. 2. Надроторное устройство турбомашины по п.1, отличающееся тем, что длина каждого их щелевых каналов не превышает ширины горла межлопаточных каналов на периферии роторных лопаток. 2. The rotor device of the turbomachine according to claim 1, characterized in that the length of each of their slotted channels does not exceed the width of the neck of the interscapular channels on the periphery of the rotor blades. 3. Надроторное устройство турбомашины по п.1, отличающееся тем, что ширина каждого из щелевых каналов превышает максимальную толщину периферийных торцов роторных лопаток. 3. The rotor device of the turbomachine according to claim 1, characterized in that the width of each of the slotted channels exceeds the maximum thickness of the peripheral ends of the rotor blades. 4. Надроторное устройство турбомашины по п.1, отличающееся тем, что полость вне тракта ниже по потоку от ряда щелевых каналов содержит тупиковую кольцевую щель. 4. Nadrotorny device of a turbomachine according to claim 1, characterized in that the cavity outside the path downstream of a number of slotted channels contains a dead end ring slot. 5. Надроторное устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность кольцевой трактовой стенки над роторными лопатками выполнена конически расширяющейся по потоку. 5. Nadrotorny device according to claim 1, characterized in that the surface of the annular path wall above the rotor blades is made conically expanding in the flow.
RU2001102377/06A 2001-01-26 2001-01-26 Turbomachine overrotor device RU2199680C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001102377/06A RU2199680C2 (en) 2001-01-26 2001-01-26 Turbomachine overrotor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001102377/06A RU2199680C2 (en) 2001-01-26 2001-01-26 Turbomachine overrotor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001102377A RU2001102377A (en) 2003-01-20
RU2199680C2 true RU2199680C2 (en) 2003-02-27

Family

ID=20245303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001102377/06A RU2199680C2 (en) 2001-01-26 2001-01-26 Turbomachine overrotor device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2199680C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2269021C1 (en) * 2004-06-29 2006-01-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Intermediate housing of compressor of double-flow turbojet engine
RU2395010C2 (en) * 2005-02-16 2010-07-20 Снекма Compressor of turbo-machine and turbo-machine including this compressor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2606891A1 (en) * 1975-03-12 1976-09-23 Stal Laval Turbin Ab Method of fixing blades to axial-flow turbine rotors - peripheral lacing wire secures interlocking blades positively, root shoulder is peened over
US4595340A (en) * 1984-07-30 1986-06-17 General Electric Company Gas turbine bladed disk assembly
RU2066402C1 (en) * 1993-11-30 1996-09-10 Акционерное общество "Авиадвигатель" Stage of axial-flow compressor
RU2148732C1 (en) * 1998-05-05 2000-05-10 Открытое акционерное общество Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова Turbo-machine stage
RU2162164C1 (en) * 1999-12-10 2001-01-20 Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Turbocompressor
RU2162165C1 (en) * 1999-12-10 2001-01-20 Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Turbocompressor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2606891A1 (en) * 1975-03-12 1976-09-23 Stal Laval Turbin Ab Method of fixing blades to axial-flow turbine rotors - peripheral lacing wire secures interlocking blades positively, root shoulder is peened over
US4595340A (en) * 1984-07-30 1986-06-17 General Electric Company Gas turbine bladed disk assembly
RU2066402C1 (en) * 1993-11-30 1996-09-10 Акционерное общество "Авиадвигатель" Stage of axial-flow compressor
RU2148732C1 (en) * 1998-05-05 2000-05-10 Открытое акционерное общество Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова Turbo-machine stage
RU2162164C1 (en) * 1999-12-10 2001-01-20 Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Turbocompressor
RU2162165C1 (en) * 1999-12-10 2001-01-20 Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Turbocompressor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2269021C1 (en) * 2004-06-29 2006-01-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") Intermediate housing of compressor of double-flow turbojet engine
RU2395010C2 (en) * 2005-02-16 2010-07-20 Снекма Compressor of turbo-machine and turbo-machine including this compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6312222B1 (en) Centrifugal fluid machine
US10480531B2 (en) Axial flow compressor, gas turbine including the same, and stator blade of axial flow compressor
JP5649758B2 (en) Centrifugal compressor
US6540481B2 (en) Diffuser for a centrifugal compressor
EP3564537B1 (en) Centrifugal compressor and turbocharger
CN101743406B (en) Outflow device of radial compressors and exhaust driven supercharger
CN102705266B (en) Compressor device
RU2148732C1 (en) Turbo-machine stage
CN102428282A (en) Compressor for exhaust turbo-charger
JP2017519154A (en) Diffuser for centrifugal compressor
CN102410249B (en) Supersonic compressor rotor and its assemble method
US20100068066A1 (en) System and method for generating modulated pulsed flow
RU2192564C2 (en) Turbomachine overrotor device
US5167486A (en) Turbo-machine stage having reduced secondary losses
RU2199680C2 (en) Turbomachine overrotor device
US12480530B2 (en) Centrifugal acceleration stabilizer
WO1998045601A1 (en) Centrifugal fan with flow control vanes
KR20030016175A (en) Vortex flow fan
RU2261372C1 (en) Device for aerodynamic sealing of clearance between butt ends of axial-flow compressor rotor blades and turbine shell
JP3912331B2 (en) Centrifugal fluid machine
GB2253443A (en) Gas turbine nozzle guide vane arrangement
RU2066402C1 (en) Stage of axial-flow compressor
US12196103B2 (en) Radial turbine impeller
JP2009174350A (en) Centrifugal compressor and diffuser used therefor
RU2776734C1 (en) Fan and guide apparatus for a fan

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20051206

PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20090209

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20051206

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110331

PD4A Correction of name of patent owner