RU2534646C1 - Centrifugal compressor impeller - Google Patents
Centrifugal compressor impeller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534646C1 RU2534646C1 RU2013132665/06A RU2013132665A RU2534646C1 RU 2534646 C1 RU2534646 C1 RU 2534646C1 RU 2013132665/06 A RU2013132665/06 A RU 2013132665/06A RU 2013132665 A RU2013132665 A RU 2013132665A RU 2534646 C1 RU2534646 C1 RU 2534646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- rivets
- disk
- impeller
- contours
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к конструкции рабочих колес, и может быть использовано при изготовлении центробежных компрессоров или их рабочих колес.The present invention relates to the field of compressor engineering, in particular to the design of impellers, and can be used in the manufacture of centrifugal compressors or their impellers.
Известно рабочее колесо центробежного компрессора, включающее несущий (основной диск), выполненный заодно целое с лопатками, и покрывной диск, соединенные между собой заклепками, которые проходят насквозь через тело несущего диска, лопаток и покрывной диск (Ястребова Н.А., Кондаков А.И., Лубенец В.Д., Виноградов А.Н. Технология компрессоростроения. М., Машиностроение, 1987, с.223, рис.138 а, б, в; с.226, таблица 6).The impeller of a centrifugal compressor is known, including a bearing (main disk), integral with the blades, and a cover disk connected by rivets that pass through the body of the bearing disk, blades and cover disk (N. Yastrebova, A. Kondakov. I., Lubenets V.D., Vinogradov A.N. Technology of compressor engineering.M., Mechanical Engineering, 1987, p. 223, fig. 138 a, b, c; p. 226, table 6).
Известное рабочее колесо характеризуется низкими прочностными характеристиками, обусловленными наличием значительных критических напряжений в покрывном диске и напряжений среза и растяжения, возникающих в теле заклепок в процессе работы рабочего колеса.The known impeller is characterized by low strength characteristics due to the presence of significant critical stresses in the cover disk and shear and tensile stresses arising in the body of the rivets during operation of the impeller.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является рабочее колесо центробежного компрессора, в котором основной диск выполнен с цельновыфрезированными на нем лопатками и цельновыфрезированными из тела лопаток заклепками, а покрывной диск выполнен с отверстиями под заклепки, с помощью которых покрывной диск закреплен на основном диске. Покрывной диск выполнен коническим, а заклепки выполнены в виде цилиндрических штырей с галтелями (Патент UA 66369, F04D 17/08, 29/28, по заявке № u 201110982 от 13.09.2011 г.).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is the impeller of a centrifugal compressor, in which the main disk is made with blades integrally milled on it and rivets completely milled from the body of the blades, and the cover disc is made with rivet holes, with which the cover disc is fixed to mostly drive. The cover disk is made conical, and the rivets are made in the form of cylindrical pins with fillets (Patent UA 66369, F04D 17/08, 29/28, according to application No. u 201110982 of 09/13/2011).
В процессе работы данного рабочего колеса в каждой его части возникает распределенная по объему центробежная сила, действующая в радиальном направлении. При этом напряженно-деформированное состояние, вызываемое действием центробежных сил, пропорционально квадрату окружной скорости колеса, и центробежная сила тем больше, чем дальше точка ее приложения удалена от оси вращения.During the operation of this impeller, in each of its parts, a centrifugal force distributed in volume arises, acting in the radial direction. In this case, the stress-strain state caused by the action of centrifugal forces is proportional to the square of the peripheral speed of the wheel, and the centrifugal force is greater, the farther the point of its application is removed from the axis of rotation.
При этом, учитывая коническую конструкцию покрывного диска, возникает нормальная составляющая центробежной силы, как функция окружной скорости и угла конуса Fцн=f(ω;α), которая создает изгибающие напряжения, повышая при этом внутренние статические напряжения покрывного диска в зоне стыка с лопаткой.Moreover, taking into account the conical design of the casing disk, a normal component of the centrifugal force arises, as a function of the peripheral speed and cone angle Fcn = f (ω; α), which creates bending stresses, while increasing the internal static stresses of the casing disk in the zone of contact with the blade.
Максимальных значений данные напряжения достигают на внутренней поверхности отверстия покрывного диска в месте сопряжения с периферийными заклепками. Снижение конструктивной усталостной прочности в этих сечениях обусловлено высоким уровнем напряжений и наличием концентратора напряжений - отверстий вблизи наружного контура.These stresses reach their maximum values on the inner surface of the hole of the cover disk at the interface with peripheral rivets. The decrease in structural fatigue strength in these sections is due to the high level of stresses and the presence of a stress concentrator - holes near the outer contour.
Как показывает статистика (Райер Г.А. Динамика и прочность центробежных компрессорных машин. Изд. Машиностроение, Ленинград 1968 г. с.108), при эксплуатации рабочих колес подобной конструкции все дефекты зарождаются на внутренней поверхности покрывного диска у кромки периферийных отверстий.According to statistics (G. Rayer, Dynamics and Strength of Centrifugal Compressor Machines. Ed. Mashinostroenie, Leningrad 1968, p. 108), during the operation of impellers of a similar design, all defects are generated on the inner surface of the cover disk at the edge of the peripheral holes.
Еще одним существенным недостатком вышеприведенной конструкции являются напряжения среза и растяжения, возникающие в теле заклепок. Данные напряжения аналогичны напряжениям, возникающим в покрывном диске и эти напряжения тем больше, чем далее удалены заклепки от оси вращения. В абсолютном выражении, возникающие в заклепках напряжения близки к пределу текучести материала данных заклепок, что приводит к их пластической деформации (оконтуриванию) и, как следствие, к поломке.Another significant drawback of the above design are shear and tensile stresses arising in the body of the rivets. These stresses are similar to the stresses occurring in the cover disk and these stresses are greater the further the rivets are removed from the axis of rotation. In absolute terms, stresses arising in rivets are close to the yield strength of the material of these rivets, which leads to their plastic deformation (contouring) and, as a consequence, to breakage.
Известное рабочее колесо 2, как и предыдущее, характеризуется низкими прочностными характеристиками, обуславливающими недостаточно продолжительный ресурс работы рабочих колес.The known
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции рабочего колеса центробежного компрессора, в котором путем изменения формы выполнения элементов рабочего колеса, а также изменения в связи с этим формы выполнения взаимосвязи элементов конструкции между собой обеспечивается возможность достижения максимального уменьшения изгибающих напряжений в покрывном диске, возникающих в поле центробежных сил, а также снижения напряжения среза и растяжения в заклепках в целях улучшения прочности и увеличения ресурса работы рабочего колеса.The basis of the invention is the task of improving the design of the impeller of a centrifugal compressor, in which by changing the form of execution of the elements of the impeller, as well as changes in connection with this form of the relationship of structural elements with each other, it is possible to achieve the maximum reduction of bending stresses in the cover disk that occur in the field centrifugal forces, as well as reducing the shear and tensile stress in rivets in order to improve strength and increase service life impeller.
Поставленная задача решается тем, что в рабочем колесе центробежного компрессора в котором основной диск выполнен с цельновыфрезированными на нем лопатками и цельновыфрезированными из тела лопаток заклепками, а покрывной диск выполнен с отверстиями под заклепки, с помощью которых покрывной диск закреплен на несущем диске, согласно предлагаемому изобретению на внутренней поверхности покрывного диска выполнены выступы, по контурам полностью совпадающие с соответствующими контурами лопаток и образующие между собой пазы, в которых защемлены лопатки, причем средние линии выступов зеркальны средним линиям контуров лопаток основного диска.The problem is solved in that in the impeller of a centrifugal compressor in which the main disk is made with rivets completely machined on it and rivets completely cut from the body of the blades, and the cover disc is made with rivet holes, with which the cover disc is fixed to the carrier disk, according to the invention protrusions are made on the inner surface of the casing disk, along the contours completely coinciding with the corresponding contours of the blades and forming grooves between themselves, in which blade members, and the middle lines of the protrusions are mirrored to the middle lines of the contours of the blades of the main disk.
Выполнение внутренней поверхности покрывного диска с выступами обеспечивает создание в данном рабочем колесе своего рода ребер жесткости, которые значительно компенсируют изгибающие напряжения в покрывном диске, возникающие от действия нормальной составляющей центробежной силы, и, как следствие, разгружают периферийные отверстия в покрывном диске, и позволяют существенно снизить данные напряжения. Учитывая то обстоятельство, что каждая лопатка по всей своей длине защемляется в соответствующий паз, расположенный между выступами на покрывном диске, она воспринимает напряжения среза и растяжения на себя, которые раньше воспринимались заклепками, при этом напряжение среза будет во столько раз меньше, во сколько раз поперечная площадь лопаток больше суммарной площади поперечных сечений заклепок.The implementation of the inner surface of the casing disk with protrusions ensures the creation in this impeller of a kind of stiffening ribs that significantly compensate for the bending stresses in the casing disk arising from the action of the normal component of the centrifugal force, and, as a result, unload the peripheral holes in the casing disk, and allow reduce voltage data. Given the fact that each blade along its entire length is pinched into the corresponding groove located between the protrusions on the cover disk, it perceives shear and tensile stresses that were previously perceived by rivets, while the shear stress will be so many times less the transverse area of the blades is greater than the total cross-sectional area of the rivets.
Конкретная польза предлагаемой конструкции заключается в увеличении прочностных характеристик рабочего колеса, значительном увеличении ресурса его работы за счет увеличения жесткости покрывного диска и значительного уменьшения в нем критических напряжений; разгрузки заклепок посредством передачи напряжений среза и растяжения на лопатки.The specific advantage of the proposed design is to increase the strength characteristics of the impeller, a significant increase in the resource of its work by increasing the stiffness of the cover disk and a significant reduction in critical stresses in it; unloading rivets by transmitting shear stresses and stretching to the blades.
Технический результат предлагаемой конструкции - увеличение прочностных характеристик рабочего колеса, значительное увеличение ресурса его работы.The technical result of the proposed design is an increase in the strength characteristics of the impeller, a significant increase in the resource of its work.
Предлагаемая конструкция рабочего колеса включает следующие элементы:The proposed impeller design includes the following elements:
- основной диск;- main drive;
- покрывной диск;- cover disk;
причем основной диск выполнен с цельновыфрезированными на нем лопатками и цельновыфрезированными и сформированными из тела лопаток заклепками;moreover, the main disk is made with completely milled blades on it and rivets milled and formed from the body of the blades;
- внутренняя поверхность покрывного диска выполнена с выступами, по контурам полностью совпадающими с соответствующими контурами лопаток и образующими между собой пазы, в которых защемлены лопатки, причем средние линии выступов зеркальны средним линиям контуров лопаток основного диска. Покрывной диск выполнен с отверстиями под заклепки, с помощью которых он закреплен на несущем диске. Форма выполнения заклепок сформирована под выступы, расположенные на внутренней поверхности покрывного диска.- the inner surface of the casing disk is made with protrusions along the contours completely coinciding with the corresponding contours of the blades and forming between themselves grooves in which the blades are pinched, and the middle lines of the protrusions are mirrored to the middle lines of the contours of the blades of the main disk. The cover disk is made with holes for rivets, with which it is mounted on a carrier disk. The form of the rivets is formed under the protrusions located on the inner surface of the cover disk.
Предлагаемая конструкция рабочего колеса поясняется чертежом.The proposed design of the impeller is illustrated in the drawing.
Фиг.1 - Фрагмент рабочего колеса, продольный разрез;Figure 1 - A fragment of the impeller, a longitudinal section;
Фиг.2 - Вид сверху Фиг.1;Figure 2 - Top view of Figure 1;
Фиг.3 - Разрез по А-А на Фиг.2;Figure 3 is a section along aa in figure 2;
Фиг.4 - Основной диск;Figure 4 - The main disk;
Фиг.5 - Вид сверху Фиг.4, фрагмент;Figure 5 - Top view of Figure 4, a fragment;
Фиг.6 - Разрез по Б-Б на Фиг.5;Figure 6 is a section along BB in Figure 5;
Фиг.7 - Покрывной диск;7 - Covering disk;
Фиг.8 - Вид снизу Фиг.7, фрагмент;Fig. 8 is a bottom view of Fig. 7, a fragment;
Фиг.9 - Разрез по Д-Д на Фиг.8;Fig.9 is a section along DD in Fig.8;
Фиг.10 - Разрез по Е-Е на Фиг.8.Figure 10 - Section along EE in Figure 8.
На чертежах Фиг.1-10 показаны:In the drawings, Figures 1-10 show:
основной диск 1; покрывной диск 2; лопатки 3; заклепки 4; выступы 5; пазы 6; отверстия 7.
На чертежах Фиг.3, 7, 9 показано, что выступы 5, выполненные на внутренней поверхности покрывного диска 2, по контурам полностью совпадают с соответствующими контурами лопаток 3 и образуют между собой пазы 6, в которых защемлены лопатки, причем средние линии выступов 5 зеркальны средним линиям контуров лопаток 3 основного диска 1.The
На чертежах Фиг.3, 6 показана форма выполнения заклепок 4 под выступы 5, расположенные на внутренней поверхности покрывного диска 2.In the drawings Fig. 3, 6 shows a form of execution of
В процессе сборки рабочего колеса покрывной диск 2 устанавливают на основной диск 1 так, чтобы заклепки 4 прошли в отверстия 7 покрывного диска 2, при этом лопатки 3 защемляются в пазах 6. Выступающие концы заклепок 4 расклепывают для образования замыкающей головки.In the process of assembling the impeller, the
Рабочее колесо работает следующим образом.The impeller operates as follows.
При вращении рабочего колеса лопатки 3 воздействуют на перекачиваемый газ, в результате чего происходит приращение кинетической энергии газа с последующим переходом газа в диффузоры, в которых кинетическая энергия преобразуется в потенциальную, то есть происходит приращение давления.When the impeller rotates, the
В процессе работы рабочего колеса изгибающие напряжения в покрывном диске 2, возникающие от действия нормальной составляющей центробежной силы, повышающей при этом внутренние статические напряжения покрывного диска в зоне стыка с лопатками 3, компенсируются так называемыми ребрами жесткости, сформированными выступами 5, и, как следствие, разгружают периферийные отверстия 7 в покрывном диске 2, и позволяют существенно снизить данные напряжения. Поскольку каждая лопатка 3 по всей своей длине защемляется в соответствующий паз 6, расположенный между выступами 5 на покрывном диске 2, она воспринимает напряжения среза и напряжения растяжения на себя, которые раньше воспринимались заклепками. При этом напряжение среза снижается во столько раз меньше, во сколько раз поперечная площадь лопаток больше суммарной площади поперечных сечений заклепок.During the operation of the impeller, bending stresses in the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132665/06A RU2534646C1 (en) | 2013-07-15 | 2013-07-15 | Centrifugal compressor impeller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132665/06A RU2534646C1 (en) | 2013-07-15 | 2013-07-15 | Centrifugal compressor impeller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2534646C1 true RU2534646C1 (en) | 2014-12-10 |
Family
ID=53285576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013132665/06A RU2534646C1 (en) | 2013-07-15 | 2013-07-15 | Centrifugal compressor impeller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534646C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040005220A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Impeller for centrifugal compressors |
JP2009156122A (en) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Impeller for centrifugal compressor |
UA66369U (en) * | 2011-09-13 | 2011-12-26 | Северодонецкая Научно-Производственная Фирма "Химмаш Компрессорсервис" Общество С Ограниченной Ответственностью | Impeller of a centrifugal compressor |
RU126387U1 (en) * | 2012-12-07 | 2013-03-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL |
-
2013
- 2013-07-15 RU RU2013132665/06A patent/RU2534646C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040005220A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Impeller for centrifugal compressors |
JP2009156122A (en) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Impeller for centrifugal compressor |
UA66369U (en) * | 2011-09-13 | 2011-12-26 | Северодонецкая Научно-Производственная Фирма "Химмаш Компрессорсервис" Общество С Ограниченной Ответственностью | Impeller of a centrifugal compressor |
RU126387U1 (en) * | 2012-12-07 | 2013-03-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10215194B2 (en) | Mistuned fan | |
RU2565138C1 (en) | Turbojet low-pressure compressor rotor impeller blade | |
CN112446146A (en) | Wiring and verification method suitable for high-pressure turbine blade vibration stress measurement test | |
EP2690013A3 (en) | Elastomeric bearing with tapered shims | |
RU2655897C2 (en) | Construction structure for blade and jet engine including such structure | |
US9739159B2 (en) | Method and system for relieving turbine rotor blade dovetail stress | |
US20140234110A1 (en) | Turbine blade tip shroud and mid-span snubber with compound contact angle | |
RU2534646C1 (en) | Centrifugal compressor impeller | |
RU2701677C2 (en) | Turbomachine blade, turbomachine blade assembly, fan rotor and turbomachine | |
RU2561964C2 (en) | Centrifugal compressor impeller | |
KR102270498B1 (en) | Turbomachinery rotor and manufacturing method thereof | |
JP2012530871A (en) | Rotor blade for axial-flow turbomachine and assembly for such rotor blade | |
US20160312629A1 (en) | Apparatus for mounting a blade on a turbine disk | |
JP6577694B2 (en) | Impeller and axial flow fan provided with the impeller | |
US8870543B2 (en) | Lightened axial compressor rotor | |
RU2617752C2 (en) | Working wheel of the fan and compressor and method of its manufacture from composite material | |
CN104374523A (en) | Novel turbine rotor dynamic balancing counterweight structure | |
EP3756786B1 (en) | Treatment process for a central bore through a centrifugal compressor wheel to create a zone of compressive residual hoop stress on a fractional portion of the bore length | |
EP3015654A1 (en) | Turbine assembly | |
UA66369U (en) | Impeller of a centrifugal compressor | |
UA85164C2 (en) | Method for improvement of retention capacity of blade having an asymmetrical hammerhead connection | |
CN204165701U (en) | A kind of turbine rotor dynamic balancing counter weight construction | |
WO2016028501A1 (en) | Exhaust-gas turbocharger | |
RU2581990C1 (en) | Impeller blade of rotor of compressor of low-pressure gas turbine engine | |
CN111699323B (en) | Rotating blade and centrifugal compressor provided with same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180716 |