RU2294462C1

RU2294462C1 - Device forming passage area of intervane channel of centrifugal compressor radial diffuser

Info

Publication number: RU2294462C1
Application number: RU2005129320/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Иванов (RU); Олег Иванович Иванов; Виктор Иванович Милешин (RU); Виктор Иванович МИЛЕШИН; Николай Иванович Огарко (RU); Николай Иванович Огарко
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-02-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; compressors.

SUBSTANCE: invention relates to centrifugal compressors and it is aimed at improving coordination of centrifugal impeller and radial vaned diffuser using standardized units at changing of designed air flow rate and under different operating conditions. According to invention, device contains inserts installed in blading of centrifugal compressor, on outer housing of radial vaneless and vaned diffuser. Each insert has two characteristic sections forming passage area. First section is part of circumference with central angle φ=360°/Z_rvdwhere Z_rvd is number of vanes of radial vaned diffuser. Form of second section is defined by passage part of intervene channel of radial vaned diffuser, being limited from one side by vane negative pressure surface, and from other side, by pressure surface of adjacent vane of radial diffuser.

EFFECT: improved coordination of centrifugal impeller and radial vaned diffuser.

6 dwg

Description

Изобретение относится к центробежным компрессорам и направлено на улучшение согласования центробежного колеса и радиального лопаточного диффузора с использованием унифицированных узлов при изменении расчетного расхода воздуха и при различных условиях эксплуатации.The invention relates to centrifugal compressors and is aimed at improving the alignment of the centrifugal wheel and the radial blade diffuser using standardized units when changing the estimated air flow and under various operating conditions.

При проектировании и эксплуатации центробежных компрессоров, в ряде случаев, возникает проблема создания серии компрессоров с небольшими отличиями расчетного расхода воздуха при специфическом требовании сохранения степени повышения полного давления и физической частоты вращения ротора. Фактически, на практике, это требует необходимости проектирования и создания нового компрессора.In the design and operation of centrifugal compressors, in some cases, the problem arises of creating a series of compressors with slight differences in the estimated air flow with the specific requirement of maintaining the degree of increase in total pressure and physical rotor speed. In fact, in practice, this requires the design and creation of a new compressor.

В первую очередь это относится к классу малоразмерных самолетных и вертолетных газотурбинных двигателей и вспомогательных газотурбинных двигателей (ВГТД).This primarily relates to the class of small-sized aircraft and helicopter gas turbine engines and auxiliary gas turbine engines (VGTD).

В малоразмерных двигателях широко применяются центробежные компрессоры как самостоятельные одно-двухступенчатые компрессоры, так и в комбинации с осевыми ступенями. В ряде случаев, для улучшения согласования ступеней между собой, а также для согласования отдельных элементов центробежной ступени (рабочего колеса и радиального лопаточного диффузора) требуется коррекция величины расчетного расхода воздуха.In small engines, centrifugal compressors are widely used as independent one-two-stage compressors, and in combination with axial stages. In a number of cases, in order to improve the coordination of the steps with each other, as well as to coordinate the individual elements of the centrifugal stage (impeller and radial blade diffuser), a correction of the calculated air flow rate is required.

В зависимости от назначения, объекта применения и условий эксплуатации ВГТД отличаются соотношениями расхода воздуха и свободной мощности на валу турбины компрессора. Кроме того, одна и та же компоновка ВГТД, укомплектованная неизменным узлом компрессора, должна работать и в тропических условиях - при высокой температуре воздуха и в высоких широтах - при низкой температуре воздуха, а также на разных высотах. Различие температур воздуха может достигать 100°С.Depending on the purpose, object of application and operating conditions, the VGTD differ in the ratios of air flow and free power on the compressor turbine shaft. In addition, the same VGTD layout, equipped with an unchanged compressor assembly, should work in tropical conditions - at high air temperature and at high latitudes - at low air temperature, as well as at different heights. The difference in air temperature can reach 100 ° C.

В результате рассогласования элементов компрессора существенно снижается его эффективность. Или, для различных климатических условий необходимо укомплектовывать двигатель различными компрессорами, имеющими различную величину расчетного расхода воздуха. В этом случае практически необходима разработка нового компрессора.As a result of the mismatch of the compressor elements, its efficiency is significantly reduced. Or, for various climatic conditions it is necessary to equip the engine with various compressors having different values of the calculated air flow. In this case, the development of a new compressor is practically necessary.

Поэтому необходимо создание устройства для формирования площади проходного сечения межлопаточного канала радиального диффузора центробежного компрессора для уменьшения расчетной величины расхода воздуха на базе промышленного образца компрессора близкого типоразмера, а также уменьшение объема доводочных работ при создании нового образца компрессора.Therefore, it is necessary to create a device for forming the cross-sectional area of the interscapular channel of the radial diffuser of a centrifugal compressor in order to reduce the calculated air flow rate on the basis of an industrial prototype of a compressor of a similar size, as well as reduce the amount of finishing work when creating a new compressor specimen.

Известно устройство улучшения согласования центробежного колеса и радиального лопаточного диффузора изменением расхода воздуха: "Центробежный компрессор с аэродинамическим регулированием геометрии диффузора", патент США №4815935 от 28.03.1989 г., где расширение диапазона работы по расходу воздуха обеспечивается за счет образования в области критического сечения межлопаточного канала радиального лопаточного диффузора зоны неподвижного воздуха на стороне разрежения лопатки около передней кромки. Эта застойная зона на поверхности лопаток уменьшает площадь критического сечения диффузора, благодаря чему снижается расход воздуха в компрессоре.There is a device for improving the alignment of a centrifugal wheel and a radial blade diffuser by changing the air flow: "Centrifugal compressor with aerodynamic control of the diffuser geometry", US patent No. 4815935 from 03/28/1989, where the expansion of the range of work on air flow is ensured by the formation in the critical section the interscapular channel of the radial blade diffuser of the stationary air zone on the rarefaction side of the blade near the leading edge. This stagnant zone on the surface of the blades reduces the critical cross-sectional area of the diffuser, thereby reducing air flow in the compressor.

Недостатком данного технического решения является снижение КПД и запаса устойчивой работы компрессора вследствие увеличения угла атаки околозвукового потока на лопатки радиального диффузора. Степень повышения полного давления компрессора снижается.The disadvantage of this technical solution is to reduce the efficiency and margin of stable operation of the compressor due to an increase in the angle of attack of the transonic flow on the blades of the radial diffuser. The degree of increase in total compressor pressure is reduced.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому и принятым за прототип является "Устройство уменьшения расхода воздуха центробежного компрессора", патент США №4378194 от 29.03.1983 г.The closest technical solution to the claimed and adopted for the prototype is a "Device for reducing air flow of a centrifugal compressor", US patent No. 4378194 from 03/29/1983

Устройство содержит в наружной стенке радиального безлопаточного диффузора кольцевой элемент, принудительно перемещаемый относительно оси компрессора и изменяющий площадь проходного сечения за центробежным колесом непосредственно на входе в радиальный лопаточный диффузор в критическом сечении межлопаточного канала диффузора.The device comprises an annular element in the outer wall of the radial bladeless diffuser, forcibly moved relative to the axis of the compressor and changing the passage area behind the centrifugal wheel directly at the entrance to the radial blade diffuser in the critical section of the diffuser interscapular channel.

Недостатком данного устройства является резкое, ступенчатое изменение площади проходного сечения за подвижным кольцевым элементом, приводящее к внезапному расширению околозвукового потока в критическом сечении межлопаточного канала диффузора, сопровождаемому повышенными потерями давления и снижением степени повышения полного давления центробежного компрессора.The disadvantage of this device is a sharp, stepwise change in the area of the passage section behind the movable annular element, leading to a sudden expansion of the transonic flow in the critical section of the interscapular diffuser channel, accompanied by increased pressure losses and a decrease in the degree of increase in the total pressure of the centrifugal compressor.

Задачей предлагаемого технического решения является эффективное обеспечение уменьшения расчетного расхода воздуха на базе использования материальной части высокоэффективного центробежного компрессора выбранного ближайшего типоразмера.The objective of the proposed technical solution is to effectively reduce the estimated air flow based on the use of the material of a highly efficient centrifugal compressor of the selected closest size.

Сущность технического решения заключается в том, что в заявляемом устройстве для формирования площади проходного сечения межлопаточного канала радиального диффузора центробежного компрессора, преимущественно с безлопаточным и лопаточным диффузором, которое содержит вставки, установленные в проточной части центробежного компрессора на наружном корпусе радиального безлопаточного и лопаточного диффузора, каждая вставка имеет два характерных участка, формирующих площадь проходного сечения, при этом первый участок является частью окружности с центральным углом φ=360°/Z_рлд, где Z_рлд - число лопаток радиального лопаточного диффузора и ограничен дугой окружности с диаметром, равным входному диаметру безлопаточного диффузора, радиальными отрезками, равными радиальной протяженности безлопаточного диффузора, а форма второго участка определена проточной частью межлопаточного канала радиального лопаточного диффузора, и ограничена с одной стороны формой поверхности разрежения лопатки, с другой стороны - формой поверхности давления соседней лопатки радиального диффузора. Причем выходная граница каждой вставки выполнена перпендикулярно к поверхностям соседних лопаток, образующих межлопаточный канал радиального диффузора или по дуге окружности, при этом первый участок от второго отделяется дугой окружности диаметром, равным входному диаметру радиального лопаточного диффузора. Первый участок каждой вставки имеет переменную толщину, плавно возрастающую, а толщина второго участка каждой вставки от входного диаметра радиального лопаточного диффузора до критического сечения межлопаточного канала постоянна, а от критического сечения до выходной границы каждой вставки плавно уменьшается или остается постоянной до выхода из радиального лопаточного диффузора.The essence of the technical solution lies in the fact that in the inventive device for forming the area of the bore of the interscapular channel of the radial diffuser of a centrifugal compressor, mainly with a bladeless and blade diffuser, which contains inserts installed in the flow part of the centrifugal compressor on the outer casing of the radial bladeless and blade diffuser, each the insert has two characteristic sections forming the area of the bore, the first section being part of approx uzhnosti with a central angle φ = 360 ° / Z _RLD where Z _RLD - the number of blades of the radial vane diffuser and is bounded by a circular arc having a diameter equal to the inlet diameter bezlopatochnogo diffuser, the radial lengths equal to the radial extent bezlopatochnogo diffuser, and the shape of the second portion is determined by flow part the interscapular channel of the radial blade diffuser, and is limited on the one hand by the shape of the rarefaction surface of the blade, on the other hand, by the shape of the pressure surface of the adjacent blade of the radial diffuser . Moreover, the output boundary of each insert is made perpendicular to the surfaces of adjacent blades that form the interscapular channel of the radial diffuser or along an arc of a circle, while the first section from the second is separated by a circular arc with a diameter equal to the input diameter of the radial blade diffuser. The first section of each insert has a variable thickness that gradually increases, and the thickness of the second section of each insert from the input diameter of the radial blade diffuser to the critical section of the interscapular channel is constant, and from the critical section to the exit border of each insert smoothly decreases or remains constant until the radial blade diffuser exits .

То есть для уменьшения расчетной величины расхода воздуха центробежного компрессора необходимо уменьшить площадь проходного критического сечения межлопаточного канала радиального лопаточного диффузора базового компрессора, что достигается путем изменения формы меридиональной образующей наружной поверхности проточной части диффузора. А уменьшение площади критического сечения достигается плавным уменьшением ширины проточной части радиального безлопаточного диффузора от выходного сечения центробежного колеса до критического сечения радиального лопаточного диффузора. Далее ширину проточной части либо плавно увеличивают до размера ширины проходного канала радиального лопаточного диффузора базового компрессора, либо сохраняют постоянной. Увеличение ширины канала радиального диффузора может занимать всю радиальную протяженность лопаточного диффузора, а может быть ограниченной, меньше радиальной длины лопаточного диффузора.That is, to reduce the calculated value of the air flow rate of the centrifugal compressor, it is necessary to reduce the area of the critical passage section of the interscapular channel of the radial blade diffuser of the base compressor, which is achieved by changing the shape of the meridional generatrix of the outer surface of the diffuser flow path. A decrease in the critical section area is achieved by smoothly reducing the width of the flowing part of the radial bladeless diffuser from the output section of the centrifugal wheel to the critical section of the radial blade diffuser. Further, the width of the flow part is either gradually increased to the width of the passage channel of the radial blade diffuser of the base compressor, or kept constant. The increase in the channel width of the radial diffuser can occupy the entire radial length of the blade diffuser, and can be limited, less than the radial length of the blade diffuser.

На фиг.1 приведено меридиональное сечение проточной части центробежного компрессора, содержащего устройство для формирования площади проходного сечения межлопаточного канала, имеющего вставки в радиальном диффузоре.Figure 1 shows the meridional section of the flow part of a centrifugal compressor containing a device for forming the area of the passage section of the interscapular channel having inserts in the radial diffuser.

На фиг.2 приведена конфигурация вставки, установленной в проточную часть радиального канала безлопаточного и лопаточного диффузоров центробежного компрессора.Figure 2 shows the configuration of the insert installed in the flow part of the radial channel of the bladeless and blade diffusers of a centrifugal compressor.

На фиг.3 приведен вид проточной части радиального диффузора центробежного компрессора со вставкой переменной толщины ограниченной длины.Figure 3 shows a view of the flow part of the radial diffuser of a centrifugal compressor with an insert of variable thickness of a limited length.

На фиг.4 приведен вид проточной части радиального диффузора центробежного компрессора со вставкой переменной толщины, расположенной по всей длине лопаточного диффузора.Figure 4 shows a view of the flow part of a radial diffuser of a centrifugal compressor with an insert of variable thickness located along the entire length of the blade diffuser.

На фиг.5 приведен вид проточной части радиального диффузора центробежного компрессора со вставкой постоянной толщины, расположенной по всей длине лопаточного диффузораFigure 5 shows a view of the flow part of a radial diffuser of a centrifugal compressor with an insert of constant thickness located along the entire length of the blade diffuser

На фиг.6 представлено технологическое кольцо для изготовления вставок.Figure 6 presents the technological ring for the manufacture of inserts.

На фиг.1, где приведено меридиональное сечение проточной части центробежного компрессора, содержащего устройство для формирования площади проходного сечения межлопаточного канала, имеющего вставки в радиальном диффузоре, схематично изображен корпус 1 с размещенным в нем центробежным колесом 2 с лопатками 3, радиальный безлопаточный диффузор 4, радиальный лопаточный диффузор 5 с лопатками 6 и спрофилированными вставками 7, изменяющими форму меридиональной образующей наружной поверхности проточной части безлопаточного и лопаточного радиальных диффузоров.Figure 1, which shows the meridional section of the flowing part of a centrifugal compressor containing a device for forming the area of the passage section of the interscapular channel with inserts in the radial diffuser, schematically shows the housing 1 with the centrifugal wheel 2 with blades 3 placed in it, a radial bezelless diffuser 4, radial blade diffuser 5 with blades 6 and profiled inserts 7, changing the shape of the meridional generatrix of the outer surface of the flowing part of the bladeless and blade radius al diffusers.

При этом каждая вставка 7 на фиг.3 - 5 в радиальном диффузоре на наружном корпусе безлопаточной и лопаточной частей, плавно изменяет ширину проходного сечения диффузора, уменьшая ее до критического сечения радиального лопаточного диффузора и плавно увеличивая до ширины радиального канала исходного базового типоразмера компрессора.In this case, each insert 7 in Figs. 3 - 5 in the radial diffuser on the outer casing of the bladeless and blade parts smoothly changes the width of the diffuser passage section, decreasing it to the critical section of the radial blade diffuser and gradually increasing to the width of the radial channel of the original compressor base size.

Каждая вставка 7, как показано на фиг.2, имеет два характерных участка I и II, формирующих площадь проходного сечения межлопаточного канала радиального диффузора.Each insert 7, as shown in figure 2, has two characteristic sections I and II, forming the area of the passage section of the interscapular channel of the radial diffuser.

Участок I (заштрихован ///) является, например, частью кольца с центральным углом φ=360°/Z_рлд, где Z_рлд - число лопаток радиального лопаточного диффузора.Section I (shaded ///) is, for example, part of a ring with a central angle φ = 360 ° / Z _rld , where Z _rld is the number of blades of the radial blade diffuser.

Участок I ограничен дугой 8 окружности диаметром, равным входному диаметру безлопаточного диффузора D₁ и радиальными отрезками 9, равными радиальной протяженности безлопаточного диффузора 4.Section I is bounded by an arc 8 of a circle with a diameter equal to the input diameter of the bladeless diffuser D ₁ and radial segments 9 equal to the radial length of the bladeless diffuser 4.

Форма участка II (заштрихована III) определяется проточной частью межлопаточного канала радиального лопаточного диффузора 5 и ограничена с одной стороны формой 10 поверхности разрежения лопатки 6, а с другой стороны - формой 11 поверхности давления соседней лопатки 6 радиального диффузора 5. Сторона 12 - выходная граница каждой вставки 7 выполняется перпендикулярно к поверхностям соседних лопаток 6, образующих межлопаточный канал радиального лопаточного диффузора 5 или по дуге 13 окружности.The shape of section II (shaded III) is determined by the flowing part of the interscapular channel of the radial blade diffuser 5 and is limited on one side by the shape 10 of the rarefaction surface of the blade 6, and on the other hand by the shape 11 of the pressure surface of the adjacent blade 6 of the radial diffuser 5. Side 12 is the outlet boundary of each insert 7 is perpendicular to the surfaces of adjacent blades 6, forming the interscapular channel of the radial blade diffuser 5 or along an arc 13 of a circle.

Участки I и II отделяются дугой окружности диаметром, равным входному диаметру радиального лопаточного диффузора D₂.Sections I and II are separated by an arc of a circle with a diameter equal to the input diameter of the radial blade diffuser D ₂ .

Участок I каждой вставки 7 имеет переменную толщину, плавно возрастающую от 0.1...0.2 мм на диаметре D₁ до толщины Δ на диаметре D₂. Толщина Δ задается условием необходимого уменьшения проходной площади критического сечения межлопаточного канала диффузора для получения требуемого расчетного расхода воздуха в компрессоре.Section I of each insert 7 has a variable thickness, gradually increasing from 0.1 ... 0.2 mm in diameter D ₁ to thickness Δ in diameter D ₂ . The thickness Δ is set by the condition for the necessary reduction in the passage area of the critical section of the interscapular diffuser channel to obtain the required calculated air flow in the compressor.

Как показано на фиг.2, толщина участка II каждой вставки 7 от диаметра D₂ до критического сечения межлопаточного канала "К" - постоянна и равна Δ. Далее, от критического сечения "К" - до выходной границы стороны 12 или дуги 13 окружности, толщина каждой вставки 7 либо плавно уменьшается, например, до 0.1...0.2 мм, либо остается постоянной до выхода из радиального лопаточного диффузора 5.As shown in figure 2, the thickness of section II of each insert 7 from the diameter D ₂ to the critical section of the interscapular channel "K" is constant and equal to Δ. Further, from the critical section “K” to the exit boundary of the side 12 or circular arc 13, the thickness of each insert 7 either gradually decreases, for example, to 0.1 ... 0.2 mm, or remains constant until it leaves the radial blade diffuser 5.

Площадь проходного сечения сохраняется непосредственно на выходе центробежного колеса базового компрессора.The cross-sectional area is stored directly at the output of the centrifugal wheel of the base compressor.

С уменьшением расчетного расхода воздуха через компрессор при наличии уменьшенной площади критического сечения лопаточного диффузора скорость относительного потока на выходе из колеса снижается. И при угле выхода относительного потока из колеса β<90° возрастает окружная составляющая скорости абсолютного потока и повышается напор центробежного компрессора. Далее, в радиальном безлопаточном диффузоре, благодаря плавному уменьшению ширины проточной части скорость абсолютного потока увеличивается, достигая на входе в лопатки радиального лопаточного диффузора и в критическом сечении расчетной величины исходного базового компрессора. В результате на входе в лопатки радиального лопаточного диффузора обеспечивается расчетное число М натекающего абсолютного потока и расчетный угол натекания абсолютного потока на лопатки диффузора. За критическим сечением диффузора, в отличие от решения в принятом прототипе, происходит плавное, без внезапного расширения, торможение околозвукового абсолютного потока с минимальными потерями.With a decrease in the estimated air flow through the compressor in the presence of a reduced critical cross-sectional area of the blade diffuser, the relative flow velocity at the wheel exit decreases. And at the angle of exit of the relative flow from the wheel β <90 °, the peripheral component of the absolute flow velocity increases and the pressure of the centrifugal compressor increases. Further, in the radial bladeless diffuser, due to a smooth decrease in the width of the flowing part, the absolute flow rate increases, reaching at the entrance to the blades of the radial blade diffuser and in the critical section the calculated value of the original base compressor. As a result, at the inlet of the blades of the radial blade diffuser, a calculated number M of the inflowing absolute flow and a calculated angle of inflow of the absolute flow onto the diffuser blades are provided. Behind the critical cross section of the diffuser, in contrast to the solution in the adopted prototype, there is a smooth, without sudden expansion, braking of the transonic absolute flow with minimal losses.

Вставки 7 плавно уменьшают ширину проходного сечения проточной части безлопаточного диффузора 4 от выхода из центробежного колеса 2 до входа в лопатки радиального лопаточного диффузора 5 и далее плавно увеличивают ширину проточной части в радиальном лопаточном диффузоре 5 на ограниченной радиальной длине межлопаточного канала диффузора (см. фиг.3), или на всей длине лопаточного диффузора (см. фиг.4), или сохраняют уменьшенную ширину проточной части лопаточного диффузора (см. фиг.5).The inserts 7 smoothly reduce the width of the flow section of the flowing part of the bladeless diffuser 4 from the exit of the centrifugal wheel 2 to the entrance to the blades of the radial blade diffuser 5 and then smoothly increase the width of the flowing part in the radial blade diffuser 5 over the limited radial length of the diffuser duct (see Fig. 3), or along the entire length of the blade diffuser (see figure 4), or save the reduced width of the flow part of the blade diffuser (see figure 5).

Вставки заявляемого устройства для формирования площади проходного сечения межлопаточного канала радиального диффузора центробежного компрессора устанавливают в уже готовую, выполненную конструкцию или в конструкцию, создаваемую по готовым производственно-технологическим документам базового компрессора выбранного типоразмера.The inserts of the inventive device for forming the area of the passage section of the interscapular channel of the radial diffuser of the centrifugal compressor are installed in an already completed, completed structure or in a structure created according to the finished production and technological documents of the base compressor of the selected size.

Существующие компоновки радиальных лопаточных диффузоров с силовыми боковыми корпусными стенками не позволяют изготовить вставку в радиальный диффузор в виде цельного кольца, поэтому для осуществления предлагаемого технического решения разработан вариант изготовления и установки вставок в радиальный диффузор.The existing configurations of radial blade diffusers with power side housing walls do not allow the insert into the radial diffuser to be in the form of a single ring, therefore, to implement the proposed technical solution, an option has been developed for the manufacture and installation of inserts in the radial diffuser.

Изготовление вставок в радиальный безлопаточный и лопаточный диффузоры осуществляется, например, из технологического кольца.The manufacture of inserts in the radial bladeless and blade diffusers is carried out, for example, from the technological ring.

На фиг.6 приведен эскиз технологического кольца для изготовления вставок. Кольцо имеет плавно возрастающую толщину, например, от 0.1 до 0.2 мм на радиусе D₁ до толщины Δ на диаметре D₂. От D₁ до D₂ толщина кольца постоянная и равная Δ. Диаметр D₂ определяется выбранной длиной вставки в межлопаточном канале радиального диффузора. Диаметр D₃ равен диаметру выхода из радиального лопаточного диффузора.Figure 6 shows a sketch of the technological ring for the manufacture of inserts. The ring has a gradually increasing thickness, for example, from 0.1 to 0.2 mm on a radius D ₁ to a thickness Δ on a diameter D ₂ . From D ₁ to D _{2 the} thickness of the ring is constant and equal to Δ. The diameter D _{2 is} determined by the selected insert length in the interscapular channel of the radial diffuser. The diameter D ₃ is equal to the diameter of the exit from the radial blade diffuser.

Из технологического кольца нарезаются вставки числом, равным числу лопаток радиального диффузора и формой, приведенной на фиг.2. Наружная сторона 10 каждой вставки 7 определяется координатами стороны разрежения лопатки 6 радиального лопаточного диффузора 5, а внутренняя сторона 11 каждой вставки 7 - координатами стороны давления.From the technological ring, inserts are cut with a number equal to the number of blades of the radial diffuser and the shape shown in figure 2. The outer side 10 of each insert 7 is determined by the coordinates of the rarefaction side of the blades 6 of the radial blade diffuser 5, and the inner side 11 of each insert 7 is determined by the coordinates of the pressure side.

От узкого, критического сечения "К" - на входе в межлопаточный канал радиального лопаточного диффузора 5 толщина каждой вставки 7 плавно уменьшается (см. фиг.3 и 4) или сохраняется постоянной (фиг.5).From a narrow, critical section "K" - at the entrance to the interscapular channel of the radial blade diffuser 5, the thickness of each insert 7 gradually decreases (see Figs. 3 and 4) or remains constant (Fig. 5).

Таким образом, вставки, установленные в проточную часть центробежного компрессора на наружном корпусе радиального безлопаточного и лопаточного диффузора уменьшают площадь критического проходного сечения лопаточного диффузора. На расчетной частоте вращения оптимальный режим согласования совместной работы радиального диффузора и центробежного компрессора сместится на меньший расход воздуха по сравнению с базовым компрессором без вставок в диффузоре. Абсолютная скорость потока, натекающего на лопатки радиального диффузора, и угол натекания на оптимальном режиме остаются расчетными. В центробежном колесе торможение потока несколько увеличивается, что приведет к повышению напора в центробежном компрессоре с реактивным центробежным колесом (β_2л<90°).Thus, the inserts installed in the flow part of the centrifugal compressor on the outer casing of the radial bladeless and blade diffuser reduce the critical passage area of the blade diffuser. At the calculated speed, the optimal mode of coordination of the joint operation of the radial diffuser and the centrifugal compressor will shift to a lower air consumption compared to the base compressor without inserts in the diffuser. The absolute velocity of the flow flowing onto the blades of the radial diffuser, and the angle of leakage in the optimal mode remain calculated. In a centrifugal wheel, flow inhibition is somewhat increased, which will lead to an increase in pressure in a centrifugal compressor with a reactive centrifugal wheel (β _2l <90 °).

В результате газодинамическая характеристика центробежного компрессора на расчетной частоте вращения сместится на меньшие расходы воздуха относительно исходного базового компрессора без снижения напора.As a result, the gas-dynamic characteristic of the centrifugal compressor at the calculated speed will shift to lower air flow rates relative to the original base compressor without reducing the pressure.

Claims

A device for forming the cross-sectional area of the interscapular channel of the radial diffuser of a centrifugal compressor, mainly with a bladeless and blade diffuser, characterized in that it contains inserts installed in the flow part of the centrifugal compressor on the outer casing of the radial bladeless and blade diffuser, each insert has two characteristic sections forming the area of the passage section, the first section being part of a circle with a central angle φ = 360 ° / Z _rld , Z _{p ld} is the number of blades of the radial blade diffuser, and is bounded by an arc of a circle with a diameter equal to the input diameter of the bladeless diffuser, radial segments equal to the radial length of the bladeless diffuser, and the shape of the second section is determined by the flow part of the interscapular channel of the radial blade diffuser and is limited on one side by the shape of the rarefaction surface vanes, on the other hand, by the shape of the pressure surface of the adjacent vanes of the radial diffuser, the outlet boundary of each insert being it is perpendicular to the surfaces of adjacent vanes forming the interscapular channel of the radial diffuser, or along an arc of a circle, while the first section from the second is separated by an arc of a circle with a diameter equal to the input diameter of the radial blade diffuser, and the first section of each insert has a variable thickness, gradually increasing, and the thickness the second section of each insert from the input diameter of the radial blade diffuser to the critical section of the interscapular channel is constant, and from the critical section to the output the boundaries of each insert smoothly decreases or remains constant until the radial blade diffuser exits.