RU2253759C1 - Управляемое рабочее колесо компрессора - Google Patents
Управляемое рабочее колесо компрессора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253759C1 RU2253759C1 RU2003133169/06A RU2003133169A RU2253759C1 RU 2253759 C1 RU2253759 C1 RU 2253759C1 RU 2003133169/06 A RU2003133169/06 A RU 2003133169/06A RU 2003133169 A RU2003133169 A RU 2003133169A RU 2253759 C1 RU2253759 C1 RU 2253759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- compressor
- ring
- relative
- impeller
- Prior art date
Links
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Рабочее колесо компрессора с автоматически отклоняемыми поворотными рабочими лопатками предназначено для обеспечения устойчивой работы компрессора на всех эксплуатационных режимах с целью повышения надежности. Рабочее колесо содержит оппозитно расположенные пары соединенных с диском 2 грузов 11, имеющих свободу пропорционального радиального перемещения под воздействием центробежных сил с преодолением противодействия связанных с диском 2 пружин 12. При своем перемещении грузы 11 приводят в движение шатуны 13, шарнирно связанные с кольцом 14, вращая его концентрично продольной оси диска 2. В свою очередь, при повороте кольца 14 относительно диска 2, шарнирно соединенные с кольцом тяги 15 поворачивают с помощью кривошипов 5 поворотные рабочие лопатки 4 относительно их продольных осей, автоматически формируя геометрию проточной части компрессора, соответствующую текущему значению частоты вращения ротора. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно высоконапорных, многоступенчатых, обеспечение устойчивой работы которых в широком диапазоне эксплуатационных режимов является сложной задачей. Одним из направлений ее решения является изменение, в зависимости от режима, геометрии проточной части компрессора.
Известны ГТД с управляемыми поворотными спрямляющими аппаратами групп входных и выходных ступеней давления компрессоров, перекладка которых в различные положения обеспечивает газодинамическую устойчивость, высокий напор, заданные расход воздуха и КПД на всех режимах эксплуатации (см., например, Г.С.Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели, М., Машиностроение, 1974, стр.57...59).
Известны также конструкции управляемых рабочих колес многоступенчатых компрессоров, содержащие поворотные рабочие лопатки, укрепленные в ободе диска и имеющие хвостовые части с кривошипами, причем поворот лопаток осуществляется при воздействии на кривошипы приводного кольца, перемещающегося в осевом направлении концентрично валу компрессора (см., например, патент ФРГ DE 2401894 C2 по классу F 04 D 29/32 от 16.01.74).
Обе известные конструкции обладают рядом недостатков. Первая упомянутая конструкция имеет повышенные утечки рабочего тела через сверления корпуса, нетехнологична и склонна к возникновению вибраций. Вторая конструкция, в связи с особенностями приводного устройства, применима, в основном, к вентиляторам ГТД, и обе конструкции требуют мощной гидравлической системы, что снижает надежность и технико-экономические характеристики ГТД.
Задачей изобретения является повышение надежности компрессоров и обеспечение их устойчивой работы в диапазоне режимов работы ГТД от запуска до максимального режима. Указанный технический результат достигается тем, что приводное кольцо шарнирно связано шатунами не менее чем с одной парой оппозитно расположенных грузов, связанных с диском и имеющих свободу радиального перемещения между упорами, ограниченную противодействием пружин, связанных с грузами и диском.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На ободе 1 диска 2 рабочего колеса компрессора в радиально расположенных отверстиях 3 укреплены поворотные рабочие лопатки 4, имеющие свободу вращения относительно обода 1 вокруг своих продольных осей х-х. На корневых частях рабочих лопаток 4 имеются кривошипы 5 с шарнирными законцовками 6. На полотне 7 диска 2 оппозитно укреплена пара центробежных блоков, нижний из которых на чертеже условно не показан. Каждый центробежный блок содержит радиально укрепленный на полотне 7 диска 2 штырь 8, по которому имеет свободу радиального перемещения между внутренним упором 9 и наружным упором 10 груз 11, подгруженный с наружной стороны тарированной пружиной 12. Грузы 11 шарнирно соединены шатунами 13 с укрепленным в кольцевой проточке на полотне 7 диска 2 приводным кольцом 14, имеющим свободу концентричного вращения относительно диска 2 вокруг его продольной оси 0. Приводное кольцо 14 шарнирно соединено тягами 15 с шарнирными законцовками 6 поворотных рабочих лопаток 4.
В системе высоконапорного многоступенчатого компрессора, содержащего группы управляемых рабочих колес входных и выходных ступеней давления, конструкция работает следующим образом.
Перед запуском компрессора ГТД грузы 11 центробежных блоков под действием пружин 12 находятся на внутренних упорах 9 диска 2. Шатуны 13, соединяющие грузы 11 с приводным кольцом 14, находятся в положении, соответствующем точкам А-В. При этом тяги 15, связывающие поворотное кольцо 14 с рабочими лопатками 4 удерживают их для группы входных ступеней в прикрытом, а для группы выходных ступеней - в открытом положении. Положение тяг 15 характеризуется точками С-D. На режимах запуска ГТД такое положение рабочих лопаток формирует геометрию проточной части компрессора, обеспечивающую необходимые запасы газодинамической устойчивости при минимальной потребной мощности стартерного устройства.
После запуска, при выходе ГТД на эксплуатационные режимы частоты вращения ротора, центробежные силы, воздействующие на грузы 11 группы входных ступеней, преодолевают затяжку пружин 12 и грузы 11 начинают перемещаться по штырям 8 к ободу 1, приводя в движение шатуны 13 и вращая возникающей парой сил шарнирно связанное с ними приводное кольцо 14, размещенное в кольцевой проточке на полотне 7 диска 2. Вследствие оппозитного расположения перемещающихся масс и замкнутости кинематической схемы разбалансировки ротора и перекоса приводного кольца 14 при этом не происходит. По мере роста частоты вращения ротора и соосного перемещения приводного кольца 14 относительно диска 2, связанные с приводным кольцом 14 тяги 15 поворачивают рабочие лопатки 4, воздействуя на их кривошипы 5 для группы входных ступеней на открытие, что приводит к потребному увеличению расхода воздуха вплоть до режима, при котором грузы 11 группы входных ступеней становятся на наружные упоры 10, шатуны 13 занимают положение, соответствующее точкам А'-В', а связанные с приводным кольцом 14 тяги 15 и кривошипы 5 рабочих лопаток 4 положение, соответствующее точкам С' и D'. При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора ГТД грузы 11 группы выходных ступеней, в свою очередь, преодолевают затяжку пружины 12, приводя в движение приводное кольцо 14 аналогично действию устройства применительно к уже рассмотренной работе группы входных ступеней компрессора. Однако в этом случае перемещение приводного кольца 14 относительно диска 2 приводит по мере увеличения режима ГТД к повороту рабочих лопаток 4 вокруг осей х-х на закрытие проточной части компрессора в области группы выходных ступеней, что приводит к дополнительному увеличению напорности компрессора при сохранении приемлемых запасов газодинамической устойчивости вплоть до достижения максимального режима ГТД.
При дросселировании режима ГТД и связанного с этим снижения частоты вращения ротора сначала разгружаются ступени выходной группы, раскрывая проточную часть компрессора вплоть до момента возвращения грузов 11 центробежных блоков на внутренние упоры 9, затем разгружаются ступени входной группы, одновременно прикрывая проточную часть компрессора и снижая потребный расход воздуха также до момента установки грузов 11 на внутренние упоры 9 под действием пружин 12.
Такое выполнение конструкции рабочего колеса позволяет решить поставленную задачу обеспечения газодинамической устойчивости высоконапорных компрессоров ГТД в одновальной схеме без усложнения конструкции, связанного с применением многовальных схем, без сложных гидравлических систем регулирования, без дополнительных утечек воздуха при применении поворотных направляющих аппаратов. Также снижается мощность стартерной группы при запуске ГТД.
Claims (1)
- Управляемое рабочее колесо компрессора, содержащее диск с закрепленным на нем венцом поворотных рабочих лопаток, хвостовые части которых связаны с приводным кольцом, расположенным концентрично продольной оси компрессора, отличающееся тем, что приводное кольцо шарнирно связано шатунами не менее чем с одной парой оппозитно расположенных грузов, связанных с диском и имеющих свободу радиального перемещения между упорами, ограниченную противодействием пружин, связанных с грузами и диском.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003133169/06A RU2253759C1 (ru) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Управляемое рабочее колесо компрессора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003133169/06A RU2253759C1 (ru) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Управляемое рабочее колесо компрессора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2253759C1 true RU2253759C1 (ru) | 2005-06-10 |
Family
ID=35834555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003133169/06A RU2253759C1 (ru) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Управляемое рабочее колесо компрессора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2253759C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2523928C2 (ru) * | 2009-02-27 | 2014-07-27 | Снекма | Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки |
-
2003
- 2003-11-14 RU RU2003133169/06A patent/RU2253759C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2523928C2 (ru) * | 2009-02-27 | 2014-07-27 | Снекма | Лопатки вентилятора с изменяемым углом установки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11448235B2 (en) | Axi-centrifugal compressor with variable outlet guide vanes | |
US7189059B2 (en) | Compressor including an enhanced vaned shroud | |
EP2333237B1 (en) | Multistage bladed tip fan | |
EP2333238A2 (en) | Gas turbine engine with outer fans | |
US4810164A (en) | Pitch change arrangement for a variable pitch fan | |
US10935044B2 (en) | Segregated impeller shroud for clearance control in a centrifugal compressor | |
RU2003105836A (ru) | Авиационный газотурбинный двигатель встречного вращения с компрессором с высокой общей степенью повышения давления | |
EP1831521A1 (en) | Variable fan inlet guide vane assembly, turbine engine with such an assembly and corresponding controlling method | |
CN115244303A (zh) | 配备有定子轮叶桨距改变系统的涡轮机模块 | |
CN101649781A (zh) | 一种喷气式发动机 | |
US20090245998A1 (en) | Fluid Flow Machine with Multi-Flow Rotor Arrangement | |
EP3406915B1 (en) | Centrifugal compressor having a variable diffuser with axially translating end wall | |
RU2668185C2 (ru) | Узел турбомашины | |
CN110173441B (zh) | 轴流-离心压缩机 | |
RU2674844C2 (ru) | Радиальный компрессор | |
JP4013752B2 (ja) | 遠心圧縮機 | |
RU2253759C1 (ru) | Управляемое рабочее колесо компрессора | |
WO2016071712A1 (en) | Compressor and turbocharger | |
US2728518A (en) | Method and means for regulating characteristics of multi-stage axial-flow compressors | |
US4279570A (en) | Energy transfer machine | |
EP4023858A2 (en) | Variable vane, gas turbine engine and method for operating a variable vane | |
RU2305789C2 (ru) | Газотурбинная установка | |
US4197051A (en) | Energy transfer machine | |
US2838227A (en) | Preventing or reducing stalling of the early rows of axial-flow compressor blades ofgas turbine engines | |
US2662371A (en) | Internal-combustion turbine with plural generators selectively operable |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071115 |