RU2327060C1 - Centrifugal compressor - Google Patents

Centrifugal compressor Download PDF

Info

Publication number
RU2327060C1
RU2327060C1 RU2006141310/06A RU2006141310A RU2327060C1 RU 2327060 C1 RU2327060 C1 RU 2327060C1 RU 2006141310/06 A RU2006141310/06 A RU 2006141310/06A RU 2006141310 A RU2006141310 A RU 2006141310A RU 2327060 C1 RU2327060 C1 RU 2327060C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
toroidal
diffuser
compressor
chamber
Prior art date
Application number
RU2006141310/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Иванович Иванов (RU)
Олег Иванович Иванов
Виктор Иванович Милешин (RU)
Виктор Иванович МИЛЕШИН
Николай Иванович Огарко (RU)
Николай Иванович Огарко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority to RU2006141310/06A priority Critical patent/RU2327060C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2327060C1 publication Critical patent/RU2327060C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

FIELD: compressors.
SUBSTANCE: centrifugal compressor incorporates an outer casing with impeller (1) arranged therein, a radial bladeless diffuser (2), a radial blade diffuser (3) and an axial flow straightener (4), an air transfer toroidal chamber (5) arranged at the said flow straightener outlet and an air pressurisation toroidal chamber (6) arranged on the said radial bladeless diffuser ahead of the radial blade diffuser, the air transfer toroidal chamber and the toroidal air pressurisation chamber being connected via, at least, one air duct (7).
EFFECT: high-efficiency and stable operation in a wide operating range.
4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к центробежным компрессорам авиационных, транспортных и энергетических газотурбинных установок, в особенности к компрессорам авиационных вспомогательных газотурбинных двигателей, с регулированием расхода воздуха, обеспечивающем эффективную и устойчивую работу в широком диапазоне режимов.The invention relates to centrifugal compressors of aircraft, transport and energy gas turbine units, in particular to compressors of aircraft auxiliary gas turbine engines, with air flow control, providing efficient and stable operation in a wide range of modes.

Увеличение диапазона изменения расхода воздуха при сохранении устойчивой работы является важнейшим приоритетным направлением эксплуатационного совершенствования центробежных компрессоров, особенно высоконапорных.Increasing the range of changes in air flow while maintaining stable operation is the most important priority area of operational improvement of centrifugal compressors, especially high-pressure ones.

Наиболее распространенным способом регулирования производительности центробежного компрессора является применение поворотных лопаток входного направляющего аппарата (ВНА), который описан в авторском свидетельстве №914815 от 16.06.1980 г.The most common way to control the performance of a centrifugal compressor is to use the rotary blades of the inlet guide vane (VNA), which is described in copyright certificate No. 914815 of 06.16.1980.

Изменяя угол установки лопаток ВНА (внешним электрическим, гидравлическим или механическим приводом), регулируют расход воздуха и частично напор компрессора. Для уменьшения расхода воздуха и смещения границы устойчивой работы компрессора в сторону малых расходов воздуха лопатки ВНА поворачивают (прикрывают) в сторону увеличения закрутки абсолютного потока в направлении вращения центробежного колеса. Увеличение положительной закрутки абсолютного потока на входе в рабочее колесо снижает напор компрессора.By changing the angle of installation of the VNA blades (external electric, hydraulic or mechanical drive), regulate the air flow and partially the compressor head. To reduce air flow and shift the boundary of stable operation of the compressor to the side of low air flow, VNA blades rotate (cover) in the direction of increasing the absolute flow swirl in the direction of rotation of the centrifugal wheel. An increase in the positive twist of the absolute flow at the inlet to the impeller reduces the compressor head.

Недостатком данного технического решения является существенное прогрессивное снижение эффективности центробежного компрессора при уменьшении угла установки лопаток ВНА. Обтекание прикрытых лопаток ВНА происходит с большими углами атаки, равными углу поворота лопаток от расчетного положения, что приводит к срывному обтеканию лопаток. Появляется окружная неоднородность потока за входным направляющим аппаратом на входе в центробежное колесо.The disadvantage of this technical solution is a significant progressive decrease in the efficiency of the centrifugal compressor with a decrease in the angle of installation of the VNA blades. The flow of covered VNA blades occurs with large angles of attack equal to the angle of rotation of the blades from the calculated position, which leads to a stall flow around the blades. A circular flow heterogeneity appears behind the inlet guide vane at the inlet of the centrifugal wheel.

В результате лопатки рабочего колеса и радиального диффузора обтекаются нестационарным потоком, снижается коэффициент полезного действия, возрастают вибрации машинной линии и ухудшаются акустические характеристики центробежного компрессора.As a result, the blades of the impeller and the radial diffuser are surrounded by an unsteady flow, the efficiency is reduced, the vibrations of the machine line increase, and the acoustic characteristics of the centrifugal compressor deteriorate.

Кроме того, необходимость применения в конструкции центробежного компрессора дополнительного сложного узла поворотных лопаток входного направляющего аппарата и механизма его управления увеличивает число деталей, усложняет конструкцию изделия и повышает его стоимость. Дополнительно, конструкцию усложняет необходимость обогрева лопаток входного аппарата против их обледенения.In addition, the need to use an additional complex assembly of rotary blades of the input guide vane and its control mechanism in the design of the centrifugal compressor increases the number of parts, complicates the design of the product and increases its cost. Additionally, the design is complicated by the need to heat the blades of the inlet apparatus against icing.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению и принятому за прототип является «Центробежный компрессор (варианты) и способ регулирования центробежного компрессора», патент RU №2138692 от 05.06.96 г.Closest to the claimed technical solution and adopted for the prototype is "Centrifugal compressor (options) and a method for controlling a centrifugal compressor", patent RU No. 2138692 from 05.06.96,

В указанном патенте описан центробежный компрессор, применяемый в холодильных установках, содержащий рабочее колесо и радиальный трубчатый диффузор. За трубчатым диффузором расположена сборная камера, а в покрывающей крышке, окружающей рабочее колесо, выполнена камера повышенного давления. Между сборной камерой и камерой повышенного давления на наружной поверхности радиального трубчатого диффузора установлен ряд специально спрофилированных лопаток, расположенных по окружности вокруг рабочего колеса. Эти лопатки образуют первую группу каналов, выпрямляющих поток, поступающий из сборной камеры в камеру повышенного давления. В периферийной части покрывной крышки рабочего колеса по окружности выполнен второй ряд лопаток, образующих каналы для ввода потока в проточную часть на выходе из рабочего колеса. Оба лопаточных венца в сочетании друг с другом служат для приведения скорости и направления потока приблизительно к скорости и направлению потока на выходе из колеса.This patent describes a centrifugal compressor used in refrigeration units, comprising an impeller and a radial tubular diffuser. An assembly chamber is located behind the tubular diffuser, and an overpressure chamber is made in the covering cover surrounding the impeller. Between the collection chamber and the pressure chamber on the outer surface of the radial tubular diffuser there are a number of specially profiled blades located around the circumference around the impeller. These blades form the first group of channels that straighten the flow coming from the collection chamber into the pressure chamber. In the peripheral part of the covering cover of the impeller, a second row of blades is made around the circumference, forming channels for introducing the flow into the flowing part at the outlet of the impeller. Both blade rings in combination with each other serve to bring the speed and direction of flow to approximately the speed and direction of flow at the exit of the wheel.

В связи с торможением потока в радиальном лопаточном диффузоре, статическое давление потока в диффузоре увеличивается от входа в лопаточный диффузор до выхода в сборную камеру. Под действием перепада статического давления часть потока рабочей среды из сборной камеры через первый лопаточный венец поступает в камеру повышенного давления. Из камеры повышенного давления через второй ряд выпрямляющих лопаточных каналов поток вводится в периферийный участок на выходе из работающего колеса перед входом в радиальный лопаточный диффузор. При этом обеспечивается циркуляция части рабочей среды из сборной камеры обратно на выход из рабочего колеса.Due to the inhibition of flow in the radial blade diffuser, the static flow pressure in the diffuser increases from the entrance to the blade diffuser to the exit to the collection chamber. Under the influence of a static pressure drop, part of the flow of the working medium from the collection chamber through the first blade rim enters the pressure chamber. From the pressure chamber through the second row of straightening scapular channels, the flow is introduced into the peripheral section at the exit of the working wheel before entering the radial scapular diffuser. This ensures that part of the working medium is circulated from the collection chamber back to the exit of the impeller.

Компрессор содержит специальное управляющее устройство для регулирования интенсивности перетекания рабочей среды из сборной камеры в камеру повышенного давления. Устройство выполнено в виде цилиндрического кольца, соосного с осью компрессора и установленного перед выпрямляющими лопатками первого ряда.The compressor contains a special control device for regulating the intensity of the flow of the working medium from the collection chamber to the pressure chamber. The device is made in the form of a cylindrical ring, coaxial with the axis of the compressor and installed in front of the straightening blades of the first row.

Управляющее устройство содержит средства его привода, служащие для его применения от положения полностью открытого до положения полностью закрытого, когда перетекание потока из сборной камеры в камеру повышенного давления и далее в периферийную часть рабочего колеса полностью прекращается.The control device comprises means for its drive, which serve for its application from the fully open to fully closed positions when the flow from the collection chamber to the pressure chamber and further to the peripheral part of the impeller is completely stopped.

Регулируемое перетекание потока из сборной камеры в проточную часть компрессора позволяет поддерживать постоянный расход через радиальный диффузор по мере понижения расхода рабочей среды на выходе из компрессора, обеспечивая стабильную работу с исключением вероятности возникновения неустойчивой работы. Такой центробежный компрессор и способ его регулирования имеют недостатки, заключающиеся в существенном увеличении числа деталей компрессора, увеличении числа технологически сложных деталей, усложнении конструкции центробежного компрессора, низкой эффективности управляющего устройства и, наконец, существовании шаговой неравномерности по окружности потока, вдуваемого в выходной участок колеса.The adjustable flow of the flow from the collection chamber to the flow part of the compressor allows you to maintain a constant flow rate through the radial diffuser as the flow rate of the working medium at the compressor outlet decreases, ensuring stable operation with the exception of the possibility of unstable operation. Such a centrifugal compressor and its regulation method have drawbacks consisting in a significant increase in the number of compressor parts, an increase in the number of technologically complex parts, complication of the design of the centrifugal compressor, low efficiency of the control device and, finally, the existence of stepwise irregularity around the circumference of the stream blown into the wheel exit section.

Число деталей увеличено за счет применения двух дополнительных лопаточных венцов, установленных между сборной камерой повышенного давления и выходом из рабочего колеса. Лопаточные венцы являются технологически очень сложными узлами, имеющими тонкие профилированные изогнутые выпрямляющие лопатки.The number of parts is increased due to the use of two additional blade crowns installed between the pressure chamber and the exit of the impeller. Blade crowns are technologically very complex units having thin profiled curved straightening blades.

На наружной поверхности покрывного диска рабочего колеса находится камера повышенного давления конструктивно, связанная с корпусом первого дополнительного лопаточного венца.On the outer surface of the casing disk of the impeller is a pressure chamber structurally associated with the housing of the first additional blade rim.

Управляющее устройство выполнено в виде кольца над верхней поверхностью первого выпрямляющего лопаточного венца и перемещаемого вдоль оси компрессора. Приводом кольца является реечная передача с электродвигателем. Такое устройство очень ненадежно в работе. Односторонний реечный привод может привести к перекосу регулирующего кольца и его заклиниванию в уплотнительных кольцах направляющих поверхностей. Особенно это свойственно высоконапорным центробежным компрессорам с высокой температурой рабочей среды и неравномерным нагревом конструктивных деталей. Второй дополнительный лопаточный венец, установленный в покрывной крышке на выходе из рабочего колеса, создает окружную неравномерность вдуваемого потока с шагом, равным числу лопаток дополнительного лопаточного венца z. Эта шаговая неравномерность оказывает силовое воздействие на периферийный участок выходной кромки лопатки рабочего колеса с частотой возбуждения z·n/60 герц, где n - частота вращения рабочего колеса, об/мин. При определенных условиях это возбуждение может привести к поломке выходной кромки рабочей лопатки. Потери полного давления в двух внешних выпрямляющих лопаточных венцах существенно снижают эффективность перетекания потока из сборной камеры компрессора в выходное сечение рабочего колеса.The control device is made in the form of a ring above the upper surface of the first straightening blade rim and moved along the axis of the compressor. The ring drive is a rack and pinion gear with an electric motor. Such a device is very unreliable in operation. A single-sided rack drive can cause the control ring to skew and jam in the sealing rings of the guide surfaces. This is especially characteristic of high-pressure centrifugal compressors with a high temperature of the working environment and uneven heating of structural parts. The second additional blade rim installed in the cover plate at the exit of the impeller creates a circular unevenness of the injected flow with a step equal to the number of blades of the additional blade rim z. This step irregularity exerts a force effect on the peripheral portion of the outlet edge of the impeller blade with an excitation frequency z · n / 60 hertz, where n is the impeller rotation frequency, rpm. Under certain conditions, this excitation can lead to a breakdown of the outlet edge of the rotor blade. The total pressure loss in the two external straightening vanes significantly reduces the efficiency of the flow from the compressor assembly chamber to the outlet section of the impeller.

Данный центробежный компрессор имеет очень большое число дополнительных деталей. Причем деталей повышенной сложности, таких как профилированные выпрямляющие лопаточные венцы, расположенные по внешней поверхности корпуса компрессора вокруг радиального диффузора и рабочего колеса. Фактически в рассмотренном компрессоре число лопаточных венцов удвоено.This centrifugal compressor has a very large number of additional parts. Moreover, parts of increased complexity, such as profiled straightening blade crowns located on the outer surface of the compressor housing around the radial diffuser and impeller. In fact, in the compressor under consideration, the number of scapular crowns doubled.

В результате повышается трудоемкость изготовления центробежного компрессора и увеличивается масса компрессора. Усложнение конструкции компрессора снижает надежность эксплуатации и снижает ее эффективность. Возникает вероятность отрыва концов рабочих лопаток.As a result, the complexity of manufacturing a centrifugal compressor increases and the mass of the compressor increases. Complicating the design of the compressor reduces the reliability of operation and reduces its effectiveness. There is a possibility of separation of the ends of the working blades.

Задачей заявляемого технического решения является усовершенствование центробежных компрессоров авиационных газотурбинных двигателей, в первую очередь, авиационных вспомогательных газотурбинных установок, обеспечивающее получение нового качества, заключающегося в существенном расширении диапазона устойчивой работы за счет изменения расхода воздуха при постоянной частоте вращения рабочего колеса компрессора, при значительном сокращении числа деталей, упрощении конструкции и повышении надежности и безаварийной эксплуатации.The objective of the proposed technical solution is to improve centrifugal compressors of aircraft gas turbine engines, primarily aircraft auxiliary gas turbine units, providing a new quality, which consists in significantly expanding the range of stable operation by changing the air flow rate at a constant speed of the compressor impeller, with a significant reduction in the number parts, simplifying the design and improving reliability and trouble-free operation.

Технический результат достигается в заявляемом центробежном компрессоре, содержащем наружный корпус с размещенным в нем рабочим колесом с лопатками, радиальным безлопаточным диффузором, радиальным лопаточным диффузором и осевым спрямляющим аппаратом, причем согласно изобретению он содержит торообразную камеру перепуска воздуха, установленную на выходе из осевого спрямляющего аппарата, и торообразную камеру наддува воздуха, установленную на радиальном безлопаточном диффузоре перед радиальным лопаточным диффузором, при этом торообразная камера перепуска воздуха и торообразная камера наддува воздуха соединены воздушным трубопроводом.The technical result is achieved in the inventive centrifugal compressor, comprising an outer casing with an impeller with blades placed therein, a radial bladeless diffuser, a radial blade diffuser and an axial straightening device, and according to the invention it comprises a toroidal air bypass chamber mounted at the outlet of the axial straightening device, and a toroidal pressurization chamber mounted on a radial bladeless diffuser in front of the radial blade diffuser, while a different air bypass chamber and a toroidal pressurization chamber are connected by an air pipe.

Торообразная камера перепуска воздуха установлена на выходе из осевого спрямляющего аппарата на внешней поверхности наружного корпуса компрессора и сообщена с проточной частью компрессора через кольцевые щели, выполненные в наружном корпусе компрессора, причем кольцевые щели выполнены или сплошными круговыми, или в виде перфораций.A toroidal air bypass chamber is installed at the outlet of the axial straightening apparatus on the outer surface of the compressor outer casing and communicates with the compressor flow through annular slots made in the compressor outer casing, and the annular slots are either continuous circular or in the form of perforations.

Торообразная камера наддува воздуха установлена на внешней поверхности наружного корпуса в безлопаточном диффузоре и сообщена с проточной частью компрессора через кольцевые щели, выполненные в наружном корпусе компрессора, причем кольцевые щели выполнены или сплошными круговыми, или в виде перфораций.A toroidal pressurization chamber is mounted on the outer surface of the outer casing in a bladeless diffuser and is in communication with the compressor flow through annular slots made in the outer casing of the compressor, and the annular slots are either continuous circular or in the form of perforations.

Торообразная камера перепуска воздуха и торообразная камера наддува воздуха связаны между собой по меньшей мере одним воздушным трубопроводом, имеющим заслонку(и), обеспечивающую регулирование воздушного потока в воздушном трубопроводе.The toroidal air bypass chamber and the toroidal air pressurization chamber are interconnected by at least one air pipe having a shutter (s) for controlling the air flow in the air pipe.

Таким образом, обеспечивается организация регулируемого перепуска воздуха из-за осевого спрямляющего аппарата в проточную часть радиального безлопаточного диффузора на входе в лопатки радиального лопаточного диффузора.Thus, the organization of controlled air bypass due to the axial straightening apparatus into the flow part of the radial bladeless diffuser at the entrance to the blades of the radial blade diffuser is ensured.

На фиг.1 представлена схема центробежного компрессора.Figure 1 presents a diagram of a centrifugal compressor.

Центробежный компрессор на фиг.1 содержит центробежное рабочее колесо 1 с лопатками, радиальный безлопаточный диффузор 2, радиальный лопаточный диффузор 3, осевой спрямляющий аппарат 4, торообразную камеру 5 перепуска воздуха, торообразную камеру 6 наддува воздуха, воздушный трубопровод 7, связывающий торообразную камеру 5 перепуска воздуха и торообразную камеру 6 наддува воздуха и содержащий регулируемую заслонку 8 с электрическим или механическим приводом 12.The centrifugal compressor of FIG. 1 comprises a centrifugal impeller 1 with vanes, a radial bladeless diffuser 2, a radial blade diffuser 3, an axial straightening device 4, a toroidal air bypass chamber 5, a toroidal air pressurization chamber 6, an air pipe 7 connecting the torus bypass chamber 5 air and a toroidal chamber 6 of the pressurization of air and containing an adjustable damper 8 with electric or mechanical drive 12.

Торообразная камера 5 перепуска воздуха кольцевыми щелями 9 в наружном корпусе 10 компрессора сообщается с его проточной частью за осевым спрямляющим аппаратом 4.The toroidal chamber 5 bypass air annular slots 9 in the outer housing 10 of the compressor communicates with its flowing part behind the axial straightening device 4.

Торообразная камера 6 наддува воздуха кольцевыми щелями 11 в наружном корпусе 10 компрессора сообщается с его проточной частью в радиальном безлопаточном диффузоре 2.The toroidal chamber 6 of the air pressurization by annular slots 11 in the outer casing 10 of the compressor communicates with its flowing part in the radial bezobochny diffuser 2.

Кольцевые щели 9 и 11 могут быть выполнены или сплошными круговыми, или в виде перфорации.The annular slots 9 and 11 can be made either continuous circular, or in the form of perforations.

На фиг.2, 3 и 4 представлен вид по стрелке А кольцевой щели 11 наддува в радиальном безлопаточном диффузоре 2 между центробежным колесом 1 и радиальным лопаточным диффузором 3.Figures 2, 3 and 4 show a view along arrow A of the annular slot 11 of the boost in the radial bezelless diffuser 2 between the centrifugal wheel 1 and the radial blade diffuser 3.

На фиг.2 представлена кольцевая щель 11 - сплошная круговая.Figure 2 presents the annular gap 11 is a continuous circular.

На фиг.3 представлена кольцевая щель 11 в виде отдельных участков, например, с перемычками 12.Figure 3 presents the annular gap 11 in the form of separate sections, for example, with jumpers 12.

На фиг.4 представлена кольцевая щель 11 в виде перфорации 13.Figure 4 presents the annular gap 11 in the form of perforations 13.

На фиг.5, 6 и 7 представлен вид по стрелке Б кольцевой щели 9 перепуска за осевым спрямляющим аппаратом 4.Figure 5, 6 and 7 presents a view along arrow B of the annular gap 9 of the bypass behind the axial rectifier 4.

На фиг.5 представлена кольцевая щель 9 - сплошная круговая.Figure 5 presents the annular gap 9 is a continuous circular.

На фиг.6 представлена кольцевая щель 9 в виде отдельных участков, например, с перемычками 14.Figure 6 presents the annular gap 9 in the form of separate sections, for example, with jumpers 14.

На фиг.7 представлена кольцевая щель 9 в виде перфорации 15.Figure 7 presents the annular gap 9 in the form of perforations 15.

На фиг.8 представлена экспериментальная характеристика высоконапорного центробежного компрессора с предлагаемым устройством увеличения диапазона устойчивой работы при постоянной частоте вращения рабочего колеса для различного перепуска воздуха, а именно полностью закрытого перепуска, полностью открытого перепуска, 25% и 50% перепуска.On Fig presents the experimental characteristics of a high-pressure centrifugal compressor with the proposed device to increase the range of stable operation at a constant rotational speed of the impeller for various air bypasses, namely, completely closed bypass, completely open bypass, 25% and 50% bypass.

Видно, что перепуск воздуха из-за осевого спрямляющего аппарата в безлопаточный диффузор приводит к существенному изменению минимального расхода воздуха, определяющего границу аэродинамической устойчивости компрессора. Минимальный расход воздуха от полностью закрытого перепуска до полностью открытого уменьшился с 1.25 кг/с до 0.85 кг/с, т.е. на ~47%.It can be seen that the air bypass due to the axial rectifier into the bladeless diffuser leads to a significant change in the minimum air flow, which determines the boundary of the aerodynamic stability of the compressor. The minimum air flow rate from a completely closed bypass to a completely open bypass decreased from 1.25 kg / s to 0.85 kg / s, i.e. ~ 47%.

Степень повышения полного давления компрессора при этом практически сохранилась.The degree of increase in total compressor pressure was practically preserved.

Одновременно отмечается увеличение максимального расхода воздуха в компрессоре при открытом дросселе.At the same time, an increase in the maximum air flow in the compressor with an open throttle is noted.

При полностью открытом перепуске максимальный расход воздуха увеличился на 14% относительно максимального расхода при отсутствии перепуска.With a completely open bypass, the maximum air flow rate increased by 14% relative to the maximum flow rate in the absence of a bypass.

Относительный диапазон устойчивой работы центробежного компрессора (Gmax-Gmin)/Gmin при полностью открытом перепуске в 8.3 раза превышает диапазон устойчивой работы при закрытом перепуске.The relative range of stable operation of a centrifugal compressor (G max -G min ) / G min with a fully open bypass is 8.3 times higher than the range of stable operation with a closed bypass.

Работа заявляемого центробежного компрессора осуществляется следующим образом.The operation of the inventive centrifugal compressor is as follows.

При работе центробежного компрессора на расчетном режиме скорость потока в радиальном безлопаточном диффузоре 2 в значительной мере превышает скорость потока на выходе из осевого спрямляющего аппарата 4. В центробежном компрессоре современного газотурбинного двигателя скорость потока в безлопаточном диффузоре на входе в лопатки лопаточного диффузора не менее чем в 10 раз выше скорости потока за осевым спрямляющим аппаратом. А давление в потоке за спрямляющим аппаратом в ~2 раза больше давления в безлопаточном диффузоре. Под действием этого перепада давления часть расхода воздуха компрессора через кольцевые щели 9, торообразную камеру 5 перепуска воздуха, воздушный трубопровод 7 с заслонкой 8 перетекает в торообразную камеру 6 наддува воздуха и через кольцевые щели 11 вдувается в радиальный безлопаточный диффузор 2 перед лопатками радиального лопаточного диффузора 3.When the centrifugal compressor operates in the design mode, the flow rate in the radial bladeless diffuser 2 is significantly higher than the flow rate at the outlet of the axial straightening apparatus 4. In a centrifugal compressor of a modern gas turbine engine, the flow velocity in the bladeless diffuser at the entrance to the blades of the blade diffuser is not less than 10 times higher than the flow rate behind the axial straightener. And the pressure in the flow behind the rectifier is ~ 2 times greater than the pressure in the bladeless diffuser. Under the influence of this pressure differential, part of the compressor air flow through the annular slots 9, the toroidal air bypass chamber 5, the air pipe 7 with the shutter 8 flows into the toroidal chamber 6 of the charge air and through the annular slots 11 is blown into the radial bezobochny diffuser 2 in front of the blades of the radial blade diffuser 3 .

Вдуваемый воздух автоматически поджимает поток перед радиальным лопаточным диффузором и уменьшает проходную площадь критического сечения межлопаточного канала радиального лопаточного диффузора - площадь «горла».Injected air automatically compresses the flow in front of the radial blade diffuser and reduces the passage area of the critical section of the interscapular channel of the radial blade diffuser - the area of the "throat".

Возникающая циркуляция потока в воздушном трубопроводе вокруг диффузора и спрямляющего аппарата уменьшает расход воздуха на выходе из компрессора, сохраняя его практически неизменным на входе в рабочее колесо компрессора.The resulting circulation of the flow in the air pipe around the diffuser and rectifier reduces the air flow at the outlet of the compressor, keeping it virtually unchanged at the inlet to the compressor impeller.

Заслонкой 8 в воздушном трубопроводе 7 циркуляция потока регулируется от полного ее отсутствия - заслонка 8 закрыта до ее максимума - заслонка 8 открыта.The shutter 8 in the air pipe 7, the flow circulation is regulated from its complete absence - the shutter 8 is closed to its maximum - the shutter 8 is open.

Несомненным достоинством предлагаемого устройства является возможность регулирования диапазона работы компрессора без вмешательства в проточную часть, без применения поворотных лопаток входного направляющего аппарата, радиального лопаточного диффузора или иных механических устройств.The undoubted advantage of the proposed device is the ability to control the range of the compressor without interfering with the flow part, without the use of rotary blades of the inlet guide vane, radial blade diffuser or other mechanical devices.

Устройство обеспечивает равное расширение диапазона устойчивой работы по расходу воздуха по сравнению с регулированием входным направляющим аппаратом, но при сохранении напора компрессора.The device provides an equal extension of the range of stable operation in terms of air consumption compared with the regulation of the input guide vane, but while maintaining the pressure of the compressor.

Заявляемый центробежный компрессор предназначен преимущественно для применения на вспомогательных газотурбинных установках.The inventive centrifugal compressor is intended primarily for use on auxiliary gas turbine plants.

Вспомогательная газотурбинная установка, имеющая заявляемый центробежный компрессор, обеспечивающий расширение диапазона устойчивой работы в широком диапазоне изменения расхода воздуха при постоянной частоте вращения рабочего колеса и при сохранении степени повышения давления, обладает повышенной экономичностью в связи с отсутствием необходимости перепуска части неиспользованного воздуха повышенного давления в выхлопную систему двигателя.The auxiliary gas turbine installation having the inventive centrifugal compressor, which provides an extension of the range of stable operation in a wide range of air flow at a constant speed of the impeller and while maintaining the degree of pressure increase, has increased efficiency due to the absence of the need to transfer part of unused high pressure air to the exhaust system engine.

Claims (4)

1. Центробежный компрессор, содержащий наружный корпус с размещенным в нем рабочим колесом с лопатками, радиальным безлопаточным диффузором, радиальным лопаточным диффузором и осевым спрямляющим аппаратом, отличающийся тем, что он содержит торообразную камеру перепуска воздуха, установленную на выходе из осевого спрямляющего аппарата, и торообразную камеру наддува воздуха, установленную на радиальном безлопаточном диффузоре перед радиальным лопаточным диффузором, при этом тороборазная камера перепуска воздуха и торообразная камера наддува воздуха соединены воздушным трубопроводом.1. A centrifugal compressor comprising an outer casing with an impeller with blades placed therein, a radial bladeless diffuser, a radial blade diffuser and an axial straightening device, characterized in that it contains a toroidal air bypass chamber installed at the outlet of the axial straightening apparatus, and toroidal a pressurization chamber mounted on a radial bladeless diffuser in front of the radial blade diffuser, while a toroidal bypass air chamber and a toroidal chamber air boost connected by an air pipe. 2. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что торообразная камера перепуска воздуха установлена на выходе из осевого спрямляющего аппарата на внешней поверхности наружного корпуса компрессора и сообщена с проточной частью компрессора через кольцевые щели, выполненные в наружном корпусе компрессора, причем кольцевые щели выполнены или сплошными круговыми, или в виде перфораций.2. The centrifugal compressor according to claim 1, characterized in that the toroidal air bypass chamber is installed at the outlet of the axial straightener on the outer surface of the compressor outer casing and is in communication with the compressor flow through annular slots made in the compressor outer casing, and the annular slots are made or continuous circular, or in the form of perforations. 3. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что торообразная камера наддува воздуха установлена на радиальном безлопаточном диффузоре перед радиальным лопаточным диффузором и сообщена с проточной частью компрессора через кольцевые щели, выполненные в наружном корпусе компрессора, причем кольцевые щели выполнены или сплошными круговыми, или в виде перфораций.3. The centrifugal compressor according to claim 1, characterized in that the toroidal pressurization chamber is mounted on a radial bladeless diffuser in front of the radial blade diffuser and is in communication with the compressor flow through annular slots made in the outer casing of the compressor, and the annular slots are made or continuous circular, or in the form of perforations. 4. Центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что торообразная камера перепуска воздуха и торообразная камера наддува воздуха связаны между собой по меньшей мере одним воздушным трубопроводом, имеющим заслонку(и), обеспечивающую регулирование воздушного потока в воздушном трубопроводе.4. The centrifugal compressor according to claim 1, characterized in that the toroidal air bypass chamber and the toroidal pressurization chamber are interconnected by at least one air pipe having a shutter (s) providing air flow regulation in the air pipe.
RU2006141310/06A 2006-11-23 2006-11-23 Centrifugal compressor RU2327060C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006141310/06A RU2327060C1 (en) 2006-11-23 2006-11-23 Centrifugal compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006141310/06A RU2327060C1 (en) 2006-11-23 2006-11-23 Centrifugal compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2327060C1 true RU2327060C1 (en) 2008-06-20

Family

ID=39637443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006141310/06A RU2327060C1 (en) 2006-11-23 2006-11-23 Centrifugal compressor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2327060C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020190250A1 (en) * 2019-03-15 2020-09-24 Герман ЯКОВЛЕВ Reverse flow compressor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020190250A1 (en) * 2019-03-15 2020-09-24 Герман ЯКОВЛЕВ Reverse flow compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2975269B1 (en) Centrifugal compressor
RU2419731C2 (en) Centrifugal compressor
EP2960526B1 (en) Centrifugal compressor with intake resistive element
CA2658914C (en) Impulse turbine for use in bi-directional flows
EP3018355B1 (en) Adjustable-trim centrifugal compressor, and turbocharger having same
EP2803866B1 (en) Centrifugal compressor with casing treatment for surge control
WO2002042642A1 (en) Bladeless turbocharger
JP2004044576A (en) Compressor
US9856886B2 (en) Multistage radial compressor baffle
US4243357A (en) Turbomachine
CN103362863A (en) Centrifugal vapor compressor
JP2003013898A (en) Axial-flow type fluid machine
AU2010363355A1 (en) Centrifugal compressor with fluid injector diffuser
RU2327060C1 (en) Centrifugal compressor
US6200094B1 (en) Wave augmented diffuser for centrifugal compressor
CN211370769U (en) High-speed centrifugal blower
US4321008A (en) Wide range compressor
JP2018135836A (en) Centrifugal compressor
CN205823750U (en) Radially adjustable inlet guide vane for radial-flow gas turbine
CN206054382U (en) A kind of spiral case and application have the centrifugal blower of the spiral case
US2814434A (en) Diffuser
RU2301389C2 (en) Device for convective heating or cooling of metal
AU2013200683B2 (en) Impulse turbine for use in bi-directional flows
CN114458613B (en) Flow adjusting method and device of supersonic speed axial flow compressor
RU2246045C1 (en) Method of control of air flow rate of centrifugal compressor and device for realization of this method

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20100316

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121124

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161124

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180320

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20210716