RU2296245C1 - Рабочее колесо центробежной машины - Google Patents
Рабочее колесо центробежной машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296245C1 RU2296245C1 RU2005133032/06A RU2005133032A RU2296245C1 RU 2296245 C1 RU2296245 C1 RU 2296245C1 RU 2005133032/06 A RU2005133032/06 A RU 2005133032/06A RU 2005133032 A RU2005133032 A RU 2005133032A RU 2296245 C1 RU2296245 C1 RU 2296245C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- impeller
- blades
- layer
- centrifugal machine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к рабочим колесам (РК) центробежных машин. РК центробежной машины содержит диск с расположенными на нем лопатками. На поверхности диска, противоположной лопаткам, закреплен слой материала, у которого отношение модуля упругости к его плотности меньше, чем у материала диска, например слой стеклопластика. Слой аналогичного материала размещен вблизи наружного диаметра полотна покрывного и основного дисков в зоне межлопаточных каналов. При упругих колебаниях дисков РК в местах контакта материалов возникает внутреннее трение, рассеивание энергии колебаний и снижение их амплитуды, что благоприятно сказывается на стойкости РК к циклическим нагрузкам и позволяет обеспечивать необходимые динамические прочностные характеристики РК при относительно высоких окружных скоростях вращения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к центробежным машинам, а именно к конструкции рабочего колеса.
Для рабочих колес центробежных машин характерна высокая статическая напряженность деталей колеса, обусловленная, главным образом, окружной скоростью их вращения, величина которой часто определяет конструкцию колеса.
При работе компрессора от внешнего переменного силового поля, преимущественно от действия аэродинамических сил, в деталях вращающегося колеса появляются свободные затухающие колебания, сопровождающиеся переменными динамическими напряжениями. При числах оборотов, кратных собственным частотам колебаний элементов колеса, возможно изменение интенсивности колебаний, и процесс может оказаться резонансным, так как подвод энергии в систему происходит при каждом обороте колеса.
На практике наиболее частые усталостные поломки возникают, в основном, вблизи наружного диаметра полотна покрывного и основного дисков, так как интенсивные резонансные колебания в деталях колеса возбуждаются лишь вблизи выхода газового потока из межлопаточных участков - в самом слабом месте полотен дисков с точки зрения динамической прочности.
Устранение вибрационных напряжений в деталях может быть осуществлено конструктивными мероприятиями путем создания детали другой формы, или с другими геометрическими размерами, или с другими связями, обуславливающими другую частоту колебаний.
Известна компрессорная составная лопатка (Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. М.: Машиностроение. 1969. Стр.297. Рис.7.32), состоящая из двух частей, позволяющая увеличить демпфирование колебаний. Дополнительное трение получается за счет того, что составные части лопатки соединены в предварительно напряженном состоянии в замковой части заклепками, а в рабочей части (перо лопатки) - сильно демпфирующим специальным цементом. Вибрация вызывает перемещение составных частей лопатки друг относительно друга, и возникающее трение по поверхностям их соединения ограничивает амплитуду колебаний и уменьшает внутренние напряжения.
Недостатком данного технического решения является конструктивная сложность соединения, необходимость обеспечения высокой точности выполнения поверхностей сопряжения частей лопатки и, как следствие, дороговизна ее изготовления.
Известно также, что каждый материал имеет свой логарифмический декремент колебания, не связанный с другими обычными механическими или физическими свойствами материала (логарифмический декремент колебания - натуральный логарифм отношения амплитуд последующего и предыдущего колебаний).
Известно, что частота собственных колебаний лопаток зависит от отношения Е/ρ - модуля упругости материала к его плотности, которое определяется свойствами материала диска.
В качестве ближайшего аналога выбрано рабочее колесо турбодетандера (а.с. №1337623, F 25 B 11/004), у которого диск со стороны, противоположной лопаткам, снабжен резьбовыми деталями, имеющими определенную длину, и планками с отверстиями для крепежа. Резьбовые детали выполнены из материала, модуль упругости которого больше модуля упругости материала диска не менее чем на 8%.
Недостатком такого технического решения является наличие локальных резьбовых отверстий, которые в силу своей специфики формообразования имеют ярко выраженную зону концентрации напряжений, например, в виде винтовой линии резьбовой поверхности. При этом плохая полировка (из-за трудного доступа) к поверхности материала детали в местах перехода от одной поверхности к другой, например в вершинах гребней резьбовой поверхности, уменьшает усталостную прочность материала.
Технической задачей заявляемого технического решения является повышение надежности за счет возрастания величины усталостной прочности дисков рабочего колеса в условиях воздействия переменных динамических напряжений.
Технический результат достигается тем, что в рабочем колесе центробежной машины, содержащем диск с расположенными на нем лопатками и деталями, закрепленными на диске со стороны, противоположной лопаткам, и выполненными из материала, имеющего модуль упругости, отличный от модуля упругости материала диска, в качестве деталей использован слой композиционного материала, у которого отношение модуля упругости к его плотности меньше, чем у материала диска, например слой стеклопластика. Слой материала размещен вблизи наружного диаметра полотна покрывного и основного дисков в зоне межлопаточных каналов.
На чертеже показан продольный разрез рабочего колеса центробежной машины.
Рабочее колесо центробежной машины содержит основной рабочий диск 1 и покрывной диск 2, соединенные с лопатками 3. С внешней стороны на дисках 1, 2 размещены слои композиционного материала 4, например стеклопластика, с присоединением одним из известных способов, например склейкой. Слои композиционного материала 4 размещены вблизи наружного диаметра полотна основного и покрывного дисков 1 и 2 в зоне межлопаточных каналов.
При вращении колеса в составе компрессора осуществляется процесс перетекания рабочего тела (газа) в каждом межлопаточном канале колеса и во внешних зазорах статорных элементов компрессора (на фигуре не показаны) с наружными поверхностями дисков 1, 2.
Возникает аэродинамическое взаимодействие поверхностей статорных элементов компрессора с поверхностями элементов вращающегося ротора, в частности с наружной поверхностью рабочего колеса, приводящее к колебаниям различного характера вращающегося ротора и его составляющих элементов.
Переменное силовое поле, воздействующее на участки (сегменты) дисков 1, 2 межлопаточного канала колеса с одновременным воздействием массовых сил инерции, возбуждает совместные упругие изгибные колебания дисков 1, 2 и слоев композиционного материала 4.
Колебания участка полотна диска между лопатками одновременно вовлекают и слои композиционного материала 4 с декрементом затухания колебаний, отличным от декремента затухания материала дисков 1, 2. При этом в местах контакта разных материалов возникает эффект взаимодействия внутреннего трения, что под действием циклической нагрузки приводит к фазовому сдвигу между нагрузкой и деформацией, рассеиванию энергии колебаний и снижению их амплитуды, что благоприятно сказывается на стойкости к циклическим нагрузкам.
Такое выполнение колеса позволяет обеспечивать необходимые динамические прочностные характеристики колес при относительно высоких окружных скоростях вращения.
Claims (2)
1. Рабочее колесо центробежной машины, содержащее диск с расположенными на нем лопатками и деталями, закрепленными на диске со стороны, противоположной лопаткам, и выполненными из материала, имеющего модуль упругости, отличный от модуля упругости материала диска, отличающееся тем, что в нем в качестве деталей использован слой композиционного материала, у которого отношение модуля упругости к его плотности меньше чем у материала диска, например, слой стеклопластика.
2. Рабочее колесо центробежной машины по п.1, отличающееся тем, что слой материала размещен вблизи наружного диаметра полотна покрывного и основного дисков в зоне межлопаточных каналов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005133032/06A RU2296245C1 (ru) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Рабочее колесо центробежной машины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005133032/06A RU2296245C1 (ru) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Рабочее колесо центробежной машины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2296245C1 true RU2296245C1 (ru) | 2007-03-27 |
Family
ID=37999196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005133032/06A RU2296245C1 (ru) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Рабочее колесо центробежной машины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2296245C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2511956C1 (ru) * | 2012-01-12 | 2014-04-10 | Северодонецкая Научно-Производственная Фирма "Химмаш" Компрессор-Сервис" - Общество С Ограниченной Ответственностью | Рабочее колесо центробежного компрессора |
RU2551909C2 (ru) * | 2009-11-23 | 2015-06-10 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Центробежное рабочее колесо и турбомашина |
US9797255B2 (en) | 2011-12-14 | 2017-10-24 | Nuovo Pignone S.P.A. | Rotary machine including a machine rotor with a composite impeller portion and a metal shaft portion |
US9810235B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-11-07 | Massimo Giannozzi | Mold for a centrifugal impeller, mold inserts and method for building a centrifugal impeller |
US9810230B2 (en) | 2009-05-08 | 2017-11-07 | Nuovo Pignone Srl | Impeller for a turbomachine and method for attaching a shroud to an impeller |
US11162505B2 (en) | 2013-12-17 | 2021-11-02 | Nuovo Pignone Srl | Impeller with protection elements and centrifugal compressor |
-
2005
- 2005-10-26 RU RU2005133032/06A patent/RU2296245C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9810230B2 (en) | 2009-05-08 | 2017-11-07 | Nuovo Pignone Srl | Impeller for a turbomachine and method for attaching a shroud to an impeller |
RU2551909C2 (ru) * | 2009-11-23 | 2015-06-10 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Центробежное рабочее колесо и турбомашина |
US9810235B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-11-07 | Massimo Giannozzi | Mold for a centrifugal impeller, mold inserts and method for building a centrifugal impeller |
US9816518B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-11-14 | Massimo Giannozzi | Centrifugal impeller and turbomachine |
US9797255B2 (en) | 2011-12-14 | 2017-10-24 | Nuovo Pignone S.P.A. | Rotary machine including a machine rotor with a composite impeller portion and a metal shaft portion |
RU2511956C1 (ru) * | 2012-01-12 | 2014-04-10 | Северодонецкая Научно-Производственная Фирма "Химмаш" Компрессор-Сервис" - Общество С Ограниченной Ответственностью | Рабочее колесо центробежного компрессора |
US11162505B2 (en) | 2013-12-17 | 2021-11-02 | Nuovo Pignone Srl | Impeller with protection elements and centrifugal compressor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2296245C1 (ru) | Рабочее колесо центробежной машины | |
JP5035138B2 (ja) | ターボ機械のステータのための減衰装置 | |
JP5543032B2 (ja) | ブレード配列、及び当該ブレード配列を具備するガスタービン | |
RU2597932C2 (ru) | Гашение колебаний ведущего зубчатого колеса с помощью вязкоупругой накладки | |
US10443502B2 (en) | Rotor damper | |
US4480957A (en) | Dynamic response modification and stress reduction in dovetail and blade assembly | |
RU2484260C2 (ru) | Полный вал газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель, содержащий по меньшей мере упомянутый вал | |
RU2417323C2 (ru) | Система лопаток | |
RU2471077C2 (ru) | Рычаг приведения во вращение вокруг поворотной оси лопатки статора турбомашины с изменяемым углом установки | |
Kuang et al. | The effect of blade crack on mode localization in rotating bladed disks | |
RU2626523C1 (ru) | Длинная пустотелая широкохордная лопатка вентилятора и способ ее изготовления | |
JP2011530038A (ja) | ターボ機械ブレードアタッチメント用振動減衰装置、関連ターボ機械、および関連エンジン | |
JP2007270839A (ja) | 非金属製充填材を空洞部に機械的に保持するタービンブレード | |
JPH02286802A (ja) | ガスタービンエンジン、慣性ダンパ及びガスタービンエンジンのロータアセンブリ | |
US7931443B1 (en) | High twist composite blade | |
RU2305799C1 (ru) | Рабочее колесо центробежной машины | |
RU2387883C1 (ru) | Рабочее колесо центробежного компрессора | |
RU2602643C1 (ru) | Рабочее колесо турбомашины с демпфером для лопаток | |
US20160298457A1 (en) | Rotor damper | |
RU2395725C1 (ru) | Рабочее колесо вентилятора | |
RU2663559C1 (ru) | Широкохордная лопатка вентилятора газотурбинного двигателя | |
RU2661437C1 (ru) | Широкохордная лопатка вентилятора газотурбинного двигателя | |
RU2663609C1 (ru) | Широкохордная лопатка вентилятора газотурбинного двигателя | |
Sarfaraz et al. | The Effect of Material Damping on In-Plane Vibration Characteristics of Rotating Disk | |
CN114026312B (zh) | 用于涡轮机的组件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081027 |