RU2557818C1 - Radial-swirl turbo-machine - Google Patents
Radial-swirl turbo-machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557818C1 RU2557818C1 RU2014129988/06A RU2014129988A RU2557818C1 RU 2557818 C1 RU2557818 C1 RU 2557818C1 RU 2014129988/06 A RU2014129988/06 A RU 2014129988/06A RU 2014129988 A RU2014129988 A RU 2014129988A RU 2557818 C1 RU2557818 C1 RU 2557818C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- vortex chamber
- confuser
- tangential
- radial
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбомашин, в частности к радиальным вентиляторам, насосам, компрессорам. The invention relates to the field of turbomachines, in particular to radial fans, pumps, compressors.
Известна радиально-вихревая турбомашина, содержащая спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с несущим, покрывным дисками и расположенными между ними лопатками, имеющими на рабочей и тыльной поверхностях в области выходной части продольный и дополнительный выступы, образующие в области задней кромки лопатки кольцевую цилиндрическую вихревую камеру, закрепленную на несущем и покрывном дисках, с осью, параллельной задней кромке лопатки, тангенциальным входным каналом со стороны ее рабочей поверхности и перфорированной поверхностью цилиндрической обечайки, установленной с зазором таким образом, что касательная к ней по линии пересечения плоскости, проходящей через ось камеры и заднюю кромку лопатки, параллельна касательной к рабочей и тыльной поверхностям лопатки на ее задней кромке (Патент 2430274 (Россия). Кл. F04D 29/28. Радиально-вихревая турбомашина / Косарев Н.П., Макаров Н.В., Макаров В.Н., опубл. 27.09.2011).Known radial vortex turbomachine containing a spiral casing, an impeller installed in it with a bearing, cover discs and blades located between them, having longitudinal and additional protrusions on the working and rear surfaces in the area of the output part, forming an annular cylindrical vortex in the region of the trailing edge of the blade a camera mounted on a carrier and cover discs, with an axis parallel to the trailing edge of the blade, a tangential inlet channel from the side of its working surface and perforated the surface of the cylindrical shell, installed with a gap so that the tangent to it along the line of intersection of the plane passing through the axis of the chamber and the trailing edge of the blade is parallel to the tangent to the working and back surfaces of the blade on its trailing edge (Patent 2430274 (Russia). Cl. F04D 29/28. Radial-vortex turbomachine / Kosarev NP, Makarov NV, Makarov VN, publ. 09/27/2011).
Такая конструкция лопатки рабочего колеса радиально-вихревой турбомашины способствует поступлению части потока, представляющего собой управляющий поток, из межлопаточного канала рабочего колеса через тангенциальный входной канал в вихревую камеру и его закрутке в направлении вращения рабочего колеса. Перфорированная поверхность кольцевой цилиндрической вихревой камеры обеспечивает эффективную передачу энергии циркуляции управляющего потока основному потоку в межлопаточном канале рабочего колеса, способствуя увеличению угла его поворота вокруг цилиндрической обечайки вихревой камеры, то есть угла выхода потока из рабочего колеса. Это способствует росту давления развиваемого радиально-вихревой турбомашиной, то есть его аэродинамической нагруженности.This design of the blade of the impeller of a radial vortex turbomachine contributes to the flow of a part representing the control flow from the interscapular channel of the impeller through the tangential inlet channel to the vortex chamber and twists it in the direction of rotation of the impeller. The perforated surface of the annular cylindrical vortex chamber provides an efficient transfer of the circulation energy of the control flow to the main stream in the interscapular channel of the impeller, helping to increase the angle of rotation around the cylindrical shell of the vortex chamber, i.e., the angle of exit of the flow from the impeller. This contributes to the increase in pressure developed by the radial-vortex turbomachine, that is, its aerodynamic loading.
Однако низкий уровень энергии вращения управляющего потока позволяет незначительно увеличить угол выхода потока из рабочего колеса турбомашины, что приводит к недостаточному повышению давления, развиваемого радиально-вихревой турбомашиной, т.е. ее аэродинамической нагруженности.However, the low level of rotational energy of the control flow makes it possible to slightly increase the angle of exit of the flow from the impeller of the turbomachine, which leads to an insufficient increase in the pressure developed by the radial-vortex turbomachine, i.e. its aerodynamic loading.
Наиболее близкими по исполнению к предлагаемому техническому решению является радиально-вихревая турбомашина, содержащая спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с несущим и покрывным дисками, расположенные между ними загнутые назад профильные лопатки, каждая из которых в области выходной части снабжена установленным с конфузорным зазором по отношению к ее рабочей поверхности накрылком с вогнутой рабочей, выпуклой торцевой поверхностями и имеющим вихревую камеру, сообщающуюся тангенциально с конфузорным зазором, выпускные конфузорные каналы на его выпуклую торцевую поверхность из вихревой камеры и впускные конфузорные каналы с тангенциальным входом в нее с вогнутой рабочей поверхности накрылка (Патент 2525037 (Россия). Кл. F04Д 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора. Косарев Н.П., Макаров Н.В., Макаров В.Н., опубл. 08.04.2014).The closest in execution to the proposed technical solution is a radial-vortex turbomachine, containing a spiral casing, an impeller installed in it with a bearing and cover discs, profile blades located between them, each of which is equipped with a confuser gap installed in the outlet area relative to its working surface with a cover with a concave working, convex end surfaces and having a vortex chamber communicating tangentially with the confuser gap, confuser channels to its convex end surface from the vortex chamber and inlet confuser channels with a tangential entry into it from the concave working surface of the cover (Patent 2525037 (Russia). Cl. F04D 29/28. Impeller of a centrifugal fan. Kosarev NP, Makarov N.V., Makarov V.N., publ. 04/08/2014).
Данная конструктивная схема за счет дополнительной подачи управляющего потока из межлопаточных каналов в вихревые камеры через впускные конфузорные каналы частично устраняет недостатки ранее описанной конструкции, т.е. повышает аэродинамическую нагруженность радиально-вихревой турбомашины.This design scheme due to the additional supply of the control flow from the interscapular channels to the vortex chambers through the inlet confuser channels partially eliminates the disadvantages of the previously described design, i.e. increases the aerodynamic loading of a radial vortex turbomachine.
Однако такое выполнение выходной части загнутой назад профильной лопатки рабочего колеса радиально-вихревой турбомашины не в полной мере обеспечивает рост энергии вращения управляющего потока, закручиваемого в вихревой камере, улучшение структуры основного потока на рабочей вогнутой поверхности накрылка, что не позволяет существенно повысить аэродинамическую нагруженность радиально-вихревой турбомашины, поскольку не обеспечивает существенного роста перепада давления потока между рабочей и тыльной поверхностями лопатки.However, this embodiment of the output part of the backward-curved profile blade of the impeller of a radial-vortex turbomachine does not fully provide the increase in the energy of rotation of the control flow swirling in the vortex chamber, and improves the structure of the main flow on the working concave surface of the lining, which does not significantly increase the aerodynamic loading of the radially a vortex turbomachine, since it does not provide a significant increase in the pressure drop of the flow between the working and back surfaces of the blade.
Задача изобретения заключается в повышении аэродинамической нагруженности радиально-вихревой турбомашины за счет существенного увеличения кинетической энергии вращения управляющего потока, закручиваемого в вихревой камере, то есть формирование высокоэнергетического «вихревого жгута», его воздействия на основной поток на выпуклой торцевой и вогнутой рабочей поверхностях накрылка лопатки, тем самым увеличивая угол выхода потока из рабочего колеса и перепад давления потока между рабочей и тыльной поверхностями лопатки.The objective of the invention is to increase the aerodynamic loading of a radial vortex turbomachine due to a significant increase in the kinetic energy of rotation of the control flow swirling in the vortex chamber, that is, the formation of a high-energy "vortex tourniquet", its impact on the main flow on the convex end and concave working surfaces of the blade lining, thereby increasing the angle of exit of the flow from the impeller and the pressure drop of the flow between the working and back surfaces of the blade.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемой радиально-вихревой турбомашине, содержащей спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо, несущий и покрывной диски, расположенные между ними загнутые назад профильные лопатки, каждая из которых в области выходной части снабжена установленным с конфузорным зазором по отношению к ее рабочей поверхности накрылком с вогнутой рабочей, выпуклой торцевую поверхностями и имеющим вихревую камеру, сообщающуюся тангенциально с конфузорным зазором, выпускные конфузорные каналы на его выпуклую торцевую поверхность из вихревой камеры и впускные конфузорные каналы с тангенциальным входом в нее с вогнутой рабочей поверхности накрылка, согласно изобретению в спиральном корпусе на несущем диске в вихревую камеру каждого накрылка выполнен тангенциальный входной конфузорный канал, а на покрывном диске из вихревой камеры каждого накрылка выполнен тангенциальный выходной конфузорный канал.The technical result is achieved by the fact that in the proposed radial-vortex turbomachine, comprising a spiral casing, an impeller installed therein, a bearing and a cover disc, profile blades located between them, each of which is provided in the outlet area with a confuser gap set in relation to to its working surface with a lining with a concave working, convex end surfaces and having a vortex chamber communicating tangentially with a confuser gap, outlet confuser channels and its convex end surface from the vortex chamber and inlet confuser channels with a tangential entry into it from the concave working surface of the napkin, according to the invention, in the spiral housing on the carrier disk into the vortex chamber of each napkin, a tangential entrance confuser channel is made, and on the cover disk of each vortex chamber the lining is made tangential output confuser channel.
На фиг. 1 изображен поперечный разрез радиально-вихревой турбомашины. На фиг. 2 изображен продольный разрез радиально-вихревой турбомашины. На фиг. 3 изображена входная часть назад загнутой профильной лопатки с накрылком. На фиг. 4 изображено сечение А-А на фиг. 2. На фиг. 5 изображено сечение Б-Б на фиг. 2.In FIG. 1 shows a cross section of a radial vortex turbomachine. In FIG. 2 shows a longitudinal section through a radial vortex turbomachine. In FIG. 3 shows the inlet of a backward curved profile blade with a wing. In FIG. 4 shows section AA in FIG. 2. In FIG. 5 shows a section BB in FIG. 2.
Радиально-вихревая турбомашина содержит спиральный корпус 1, установленное в нем рабочее колесо 2, несущий 3 и покрывной 4 диски, расположенные между ними загнутые назад профильные лопатки 5, каждая из которых в области выходной части снабжена установленным с конфузорным зазором 6 по отношению к ее рабочей поверхности 7 накрылком 8 с вогнутой рабочей 9, выпуклой торцевой 10 поверхностями и имеющим вихревую камеру 11, сообщающуюся тангенциально с конфузорным зазором 6, выпускные конфузорные каналы 12 на его выпуклую торцевую поверхность 10 из вихревой камеры 11 и впускные конфузорные каналы 13 с тангенциальным входом в нее с вогнутой рабочей 9 поверхности накрылка 8. В спиральном корпусе 1 на несущем диске 3 в вихревую камеру 11 каждого накрылка 8 выполнен тангенциальный входной конфузорный канал 14, а на покрывном диске вихревой камеры 11 каждого накрылка 8 выполнен тангенциальный выходной конфузорный канал 15.The radial vortex turbomachine contains a
При вращении рабочего колеса 2 радиально-вихревой турбомашины поток воздуха, поступающий в межлопаточные каналы, образованные несущим 3, покрывным 4 дисками и лопатками 5, взаимодействуя с последними, поворачивается в направлении вращения колеса 2 по рабочим поверхностям 8, 9 лопаток 5 и их накрылков 8. Часть потока, представляющая собой управляющий поток, за счет перепада давления между рабочей 9 и тыльной 10 поверхностями накрылка 8 лопатки 5 через тангенциальный вход конфузорного зазора 6 поступает в тангенциальном направлении в вихревую камеру 11, закручиваясь в ней со скоростью, превышающей скорость вращения рабочего колеса 2. За счет избыточного давления на рабочей вогнутой поверхности 9 накрылка 8 по отношению к давлению в вихревой камере 11 часть потока из межлопаточного канала по впускным конфузорным каналам 13 тангенциально, то есть по касательной, поступает в вихревую камеру 11, дополнительно увеличивая энергию вращения управляющего потока.When the
Под действием избыточного давления во входном конфузорном канале 14 и разрежения в выходном конфузорном канале 15, обусловленных повышенным давлением в спиральном корпусе 1, вращением рабочего колеса 2 и эффектом эжекции, в вихревой камере 11 создается устойчивый, высокоэнергетический «вихревой жгут», что существенно увеличивает энергию вращения управляющего потока.Under the action of excess pressure in the inlet
За счет центробежной силы вращения высокоэнергетический управляющий поток через выпускные конфузорные каналы 12 поступает на тыльную поверхность 10 накрылка 8 лопатки 5 рабочего колеса 2, способствуя устранению области отрывного вихреобразования, и, как результат, существенному увеличению угла выхода основного потока из рабочего колеса 2 и соответственно обеспечивает существенный рост перепада давления потока между рабочей и тыльной поверхностями лопатки. В результате этого происходит значительный рост аэродинамической нагруженности радиально-вихревой турбомашины.Due to the centrifugal force of rotation, the high-energy control flow through the outlet confuser channels 12 enters the rear surface 10 of the lid 8 of the blade 5 of the
Отсос части потока из межлопаточного канала на рабочей вогнутой поверхности 9 накрылка 8 через впускные конфузорные каналы 13 за счет высокоэнергетического «вихревого жгута» приводит к улучшению структуры основного потока на рабочей вогнутой поверхности 9 накрылка 8, снижению скорости потока на рабочей поверхности 9 накрылка 8 лопатки 5, способствуя росту давления на ней за счет эффекта Магнуса, то есть росту перепада давления между рабочей 9 и тыльной 10 поверхностями накрылка 8 лопатки 5, что увеличивает аэродинамическую нагруженность радиально-вихревой турбомашины.The suction of a part of the flow from the interscapular channel on the working concave surface 9 of the wing 8 through the inlet confuser channels 13 due to the high-energy “vortex bundle” leads to an improvement in the structure of the main flow on the working concave surface 9 of the wing 8, reducing the flow rate on the working surface 9 of the wing 8 of the blade 5 , contributing to an increase in pressure on it due to the Magnus effect, that is, an increase in the pressure drop between the working 9 and rear 10 surfaces of the wing 8 of the blade 5, which increases the aerodynamic load for alno-vortex turbomachine.
Синергетический эффект увеличения угла выхода основного потока из рабочего колеса 2 и увеличения перепада давления между рабочей 9 и тыльной 10 поверхностями накрылка 8 лопатки 5 за счет формирования высокоэнергетического «вихревого жгута» существенно увеличивает энергию вращения управляющего потока, приводит к существенному росту аэродинамической нагруженности радиально-вихревой турбомашины.The synergistic effect of increasing the angle of exit of the main stream from the
По результатам испытаний вентилятора радиально-вихревого типа вышеуказанной конструкции с расположенными на несущем и покрывном дисках рабочего колеса тангенциальными входными и выходными каналами вихревых камер, соединяющими их с полостью спирального корпуса радиально-вихревой турбомашины, в сравнении с прототипом получено увеличение коэффициента давления на 12%, то есть до значения ψ=1,88.According to the test results of a radial vortex-type fan of the above design with tangential inlet and outlet channels of the vortex chambers located on the rotor and casing disks of the impeller connecting them to the cavity of the spiral casing of the radial-vortex turbomachine, an increase in pressure coefficient of 12% is obtained in comparison with the prototype, that is, up to the value ψ = 1.88.
Таким образом, применение данной конструкции радиально-вихревой турбомашины позволяет эффективно устранять отрывное вихреобразование на тыльной стороне лопатки, увеличивать угол поворота потока на выходе из рабочего колеса и перепад давления между рабочей и тыльной поверхностями лопатки, что существенно повышает аэродинамическую нагруженность радиально-вихревой турбомашины.Thus, the use of this design of a radial-vortex turbomachine can effectively eliminate the tear-off vortex formation on the back of the blade, increase the angle of rotation of the flow at the exit of the impeller and the pressure drop between the working and back surfaces of the blade, which significantly increases the aerodynamic loading of the radial-vortex turbomachine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129988/06A RU2557818C1 (en) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Radial-swirl turbo-machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129988/06A RU2557818C1 (en) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Radial-swirl turbo-machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2557818C1 true RU2557818C1 (en) | 2015-07-27 |
Family
ID=53762531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014129988/06A RU2557818C1 (en) | 2014-07-21 | 2014-07-21 | Radial-swirl turbo-machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557818C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775101C1 (en) * | 2021-10-25 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» | Method for increasing the pressure and efficiency of a centrifugal pump and a device for its implementation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6241469B1 (en) * | 1998-10-19 | 2001-06-05 | Asea Brown Boveri Ag | Turbine blade |
RU2430274C1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-09-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный горный университет" | Radial-swirl turbo-machine |
RU2525037C1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-08-10 | ФГБОУ ВПО "Уральский государственный горный университет" | Centrifugal fan impeller |
-
2014
- 2014-07-21 RU RU2014129988/06A patent/RU2557818C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6241469B1 (en) * | 1998-10-19 | 2001-06-05 | Asea Brown Boveri Ag | Turbine blade |
RU2430274C1 (en) * | 2009-12-25 | 2011-09-27 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный горный университет" | Radial-swirl turbo-machine |
RU2525037C1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-08-10 | ФГБОУ ВПО "Уральский государственный горный университет" | Centrifugal fan impeller |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775101C1 (en) * | 2021-10-25 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» | Method for increasing the pressure and efficiency of a centrifugal pump and a device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8568095B2 (en) | Reduced tip clearance losses in axial flow fans | |
EP2789861A1 (en) | Centrifugal fluid machine | |
RU2591750C2 (en) | Supersonic compressor unit (versions) and method for assembly thereof | |
JPH0262717B2 (en) | ||
JP2012072735A (en) | Centrifugal compressor | |
RU2565253C2 (en) | Supersonic compressor rotor and supersonic compressor plant | |
RU2014149670A (en) | Wet gas compressor and method | |
RU2013158435A (en) | MULTI-STAGE CENTRIFUGAL TURBO MACHINE | |
KR20180019416A (en) | Centrifugal compressor | |
JP6357830B2 (en) | Compressor impeller, centrifugal compressor, and supercharger | |
JP7374078B2 (en) | Diffuser for centrifugal compressor | |
JP5251587B2 (en) | Centrifugal compressor | |
JP6651404B2 (en) | Turbo machinery | |
RU2390658C2 (en) | Centrifugal fan impeller | |
RU2557818C1 (en) | Radial-swirl turbo-machine | |
WO2016047256A1 (en) | Turbo machine | |
WO2008082397A1 (en) | Reduced tip clearance losses in axial flow fans | |
RU2430274C1 (en) | Radial-swirl turbo-machine | |
JP5192060B2 (en) | compressor | |
RU2482337C1 (en) | Method for increasing pressure and economy of bladed turbomachines | |
RU2525762C1 (en) | Radially-vortex turbomachine | |
RU2525037C1 (en) | Centrifugal fan impeller | |
RU117536U1 (en) | CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL | |
RU2699860C2 (en) | Improved scroll for turbomachine, turbomachine comprising such scroll and method of operation | |
JP6758924B2 (en) | Impeller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170722 |