RU2564158C2 - Method of air flow rate regulation in centrifugal compressor of turbo-machine and diffuser for its implementation - Google Patents
Method of air flow rate regulation in centrifugal compressor of turbo-machine and diffuser for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564158C2 RU2564158C2 RU2012148378/06A RU2012148378A RU2564158C2 RU 2564158 C2 RU2564158 C2 RU 2564158C2 RU 2012148378/06 A RU2012148378/06 A RU 2012148378/06A RU 2012148378 A RU2012148378 A RU 2012148378A RU 2564158 C2 RU2564158 C2 RU 2564158C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- blade
- installation angle
- lattice
- diffuser
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/444—Bladed diffusers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
- F04D29/462—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- F05D2250/52—Outlet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу регулирования расхода воздуха в турбомашине, содержащей центробежный компрессор, в частности, в турбинных двигателях вертолетов или в дополнительных силовых установках (в сокращении APU) с переменной потребностью в расходе или механической или электрической мощности. Изобретение относится также к диффузору, снабженному лопастями с изменяемым шагом для осуществления этого способа.The invention relates to a method for controlling air flow in a turbomachine containing a centrifugal compressor, in particular in turbine engines of helicopters or in additional power plants (in abbreviation APU) with a variable demand for flow or mechanical or electrical power. The invention also relates to a diffuser equipped with variable pitch blades for implementing this method.
Изобретение касается области компрессии газов в двигателях турбомашин и, в частности, регулирования потока сжатого воздуха в соответствии с характеристиками двигателей независимо от того, являются ли они турбинными двигателями или APU, в особенности, их специфического потребления (сокращенно Cs) при частичной нагрузке.The invention relates to the field of gas compression in turbomachine engines and, in particular, to regulating the flow of compressed air in accordance with the characteristics of the engines, regardless of whether they are turbine engines or APUs, in particular, their specific consumption (abbreviated Cs) at partial load.
В этом контексте основной проблемой является соответствие требованиям к запасу по помпажу и увеличение коэффициента компрессии в промежуточных режимах турбинных двигателей, а также при изменениях потребности расхода сжатого воздуха и электрической мощности в случае APU.In this context, the main problem is the compliance with the surge margin requirements and the increase in the compression ratio in the intermediate modes of turbine engines, as well as with changes in the demand for compressed air flow and electric power in the case of APU.
Известно, что запас по помпажу может быть обеспечен при уменьшении режима работы турбинных двигателей. Однако уменьшение количества циклов двигателя приводит к ухудшению кпд, и такое решение требует, таким образом, необходимости работы компрессора ниже его максимальной отдачи, в частности, при режимах работы двигателя при больших оборотах.It is known that the surge margin can be provided by reducing the operating mode of turbine engines. However, a decrease in the number of engine cycles leads to a deterioration in efficiency, and such a solution therefore requires the compressor to operate below its maximum efficiency, in particular, when the engine is operating at high speeds.
Известно также размещение на входе компрессора решетки предварительного вращения, образованной входными направляющими лопатками (в сокращении IGV от "Inlet Guide Vanes" на английском яз.). Но в этом случае коэффициент компрессии, по существу, снижается для данного режима вращения.It is also known to place at the compressor inlet a preliminary rotation grate formed by inlet guide vanes (abbreviated as IGV from "Inlet Guide Vanes" in English). But in this case, the compression ratio is essentially reduced for a given rotation mode.
В этих условиях следует обеспечить работу компрессора с квазипостоянным коэффициентом компрессии, оставаясь вблизи его максимальной отдачи независимо от изменения нагрузки.Under these conditions, it is necessary to ensure the operation of the compressor with a quasi-constant compression coefficient, remaining close to its maximum return regardless of the load change.
В области одноступенчатых компрессоров существуют радиальные диффузоры, содержащие системы лопастей с изменяемым углом установки. Такие диффузоры описаны, например, в патентных документах US 5207559 или ЕР 0589745, последний подан от имени Заявителя. Эти диффузоры позволяют сместить к меньшим расходам характеристики коэффициентов расход/давление компрессора в промежуточном режиме без существенного ухудшения коэффициента компрессии и кпд.In the field of single-stage compressors, there are radial diffusers containing blade systems with a variable installation angle. Such diffusers are described, for example, in patent documents US 5207559 or EP 0589745, the latter filed on behalf of the Applicant. These diffusers allow you to shift the characteristics of the compressor flow / pressure coefficients in intermediate mode to lower costs without a significant decrease in the compression coefficient and efficiency.
Изменение угла установки осуществляется по командам блока управления в зависимости от рабочих физических параметров (режима вращения, давление, температура). Однако диапазоны изменения углов установки, которые должна обеспечить система управления, требуют использования управляющего силового цилиндра повышенной мощности, что приводит к значительным изменениям входных и выходных диаметров диффузора, что может вызывать повышенные механические взаимодействия между вращающимися частями (колесо) и статическими (радиальный диффузор с изменяемым углом установки), что уменьшает кпд при частичной нагрузке (промежуточный режим).Changing the installation angle is carried out according to the commands of the control unit depending on the working physical parameters (rotation mode, pressure, temperature). However, the ranges of change in the installation angles that the control system must provide require the use of an increased power control cylinder, which leads to significant changes in the input and output diameters of the diffuser, which can cause increased mechanical interactions between the rotating parts (wheel) and static (radial diffuser with variable installation angle), which reduces the efficiency at partial load (intermediate mode).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, в частности, путем сохранения кпд для существенного уменьшения Cs при обеспечении достаточного запаса по помпажу с лучшим кпд цикла двигателя при частичной нагрузке. Для этого в нем предлагается оптимизированный способ изменяемой диффузии потока воздуха в центробежном компрессоре турбомашин.The invention is aimed at eliminating these drawbacks, in particular, by maintaining efficiency to substantially reduce Cs while ensuring a sufficient margin for surging with better efficiency of the engine cycle at partial load. To do this, it proposes an optimized method for variable diffusion of air flow in a centrifugal compressor of turbomachines.
Точнее, объектом изобретения является способ диффузии потока воздуха, изменяемой в центробежном компрессоре турбомашин, заключающийся в обеспечении диффузии воздуха через первую кольцевую решетку лопастей с изменяемым углом установки, по краю которой в радиальном направлении расположена вторая кольцевая решетка с тем же количеством лопастей равновеликой протяженности с фиксированным углом установки, ориентирующими диффузию в радиальном направлении путем сдваивания лопастей двух лопаточных решеток, при этом каждая лопасть первой лопаточной решетки приводится во вращение на расстоянии от лопасти. Под турбомашинами следует понимать турбинные двигатели, в частности турбинные двигатели вертолетов с одно- или двухступенчатым центробежным компрессором и APU, снабженным одно- или двухступенчатым компрессором мощности.More precisely, an object of the invention is a method of diffusion of air flow, variable in a centrifugal compressor of turbomachines, which consists in providing air diffusion through the first annular lattice of the blades with a variable installation angle, along the edge of which in the radial direction there is a second annular lattice with the same number of blades of equal length with a fixed length installation angle, orienting the diffusion in the radial direction by doubling the blades of two blade grids, with each blade of the first l the lattice is rotated at a distance from the blade. Turbomachines should be understood as turbine engines, in particular turbine engines of helicopters with a one- or two-stage centrifugal compressor and APU equipped with a one- or two-stage power compressor.
В этих условиях, с одной стороны, радиальная протяженность лопастей с изменяемым углом установки, по существу, уменьшена ввиду наличия неподвижной лопаточной решетки, содержащей присущие ему лопасти, что позволяет уменьшить усилия для изменения угла их установки, а также зазоры между подвижной лопаточной решеткой и удерживающим фланцем, а также рециркуляции вход/выход, следствием чего является уменьшение разрушений на границе помпажа и уменьшение потерь нагрузки. С другой стороны, смещение от центра оси вращения лопастей с изменяемым углом установки существенно уменьшает изменение радиального удлинения этих лопастей при постоянном распределении воздуха: увеличение при закрывании является наименьшим, улучшая, таким образом, кпд при частичной нагрузке, и уменьшение при открывании также является наименьшим, что уменьшает механические усилия вследствие аэродинамических нестационарных флуктуаций путем взаимодействия колесо/диффузор.Under these conditions, on the one hand, the radial length of the blades with a variable installation angle is essentially reduced due to the presence of a fixed blade grill containing its own blades, which reduces the effort to change the angle of their installation, as well as the gaps between the movable blade grill and the holding flange, as well as inlet / outlet recirculation, which results in a decrease in damage at the surge boundary and a decrease in load losses. On the other hand, the offset from the center of the axis of rotation of the blades with a variable installation angle significantly reduces the change in the radial elongation of these blades with a constant distribution of air: the increase when closing is the smallest, thereby improving efficiency at partial load, and the decrease when opening is also the smallest, which reduces mechanical forces due to aerodynamic unsteady fluctuations through the interaction of the wheel / diffuser.
Достаточный запас по помпажу позволяет, таким образом, турбомашине работать без появления помпажа - обеспечивая большой запас для ускорения, а в APU - противостоять значительным нагрузочным изменениям без использования разгрузочной задвижки, поддерживая скорость вращения турбомашины и ее коэффициент давления на уровнях, близких к номинальным значениям, и обеспечивая достаточный уровень кпд.A sufficient surge margin allows, therefore, the turbomachine to operate without surging - providing a large margin for acceleration, and in the APU - to withstand significant load changes without the use of an unloading valve, maintaining the turbomachine rotational speed and its pressure coefficient at levels close to the nominal values, and providing a sufficient level of efficiency.
В соответствии с особыми вариантами, учитывая, что способ применяется в турбомашинах, снабженных турбинами мощности, описанное выше радиальное распределение при изменяемом угле установки на центробежном компрессоре, зависит от распределителя турбины мощности с изменяемым углом установки. Производство мощности может быть осуществлено в соответствии с несколькими конфигурациями: свободная турбина мощности - или связанная, аксиально или центростремительно с выходным теплообменом или без него.In accordance with special variants, given that the method is used in turbomachines equipped with power turbines, the radial distribution described above with a variable installation angle on a centrifugal compressor depends on the power turbine distributor with a variable installation angle. Power production can be carried out in accordance with several configurations: a free power turbine - either coupled, axially or centripetally, with or without exhaust heat exchange.
Соединение между диффузором и распределителем с изменяемым углом установки позволяет адаптировать режим работы к уменьшению расхода, что уменьшает кпд цикла двигателя (благодаря лучшему коэффициенту давления) и, таким образом, Cs турбинных двигателей вертолетов и APU.The connection between the diffuser and the distributor with a variable installation angle allows you to adapt the operating mode to a decrease in flow rate, which reduces the efficiency of the engine cycle (due to the better pressure coefficient) and, therefore, Cs of helicopter turbines and APUs.
Объектом изобретения является также турбомашина с изменяемым углом установки, предназначенная для осуществления упомянутого выше способа, а также турбомашина, снабженная таким диффузором. Диффузор содержит первую кольцевую решетку лопастей с изменяемым углом установки, по краю которой в радиальном направлении расположена вторая решетка лопастей с лопастями с фиксированным углом установки равновеликой протяженности, образующей последовательные распределительные каналы путем взаимодействия двух решеток в радиальном направлении. Кроме того, каждая лопасть первой решетки приводится в движение управляющими средствами, предназначенными для выполнения собственно поворота каждой лопасти, отстоящей от центра относительно своей оси вращения.The object of the invention is also a turbomachine with a variable installation angle, designed to implement the above method, as well as a turbomachine equipped with such a diffuser. The diffuser contains a first annular lattice of blades with a variable installation angle, along the edge of which in the radial direction there is a second lattice of blades with blades with a fixed installation angle of equal length, forming successive distribution channels by the interaction of two lattices in the radial direction. In addition, each blade of the first lattice is driven by control means designed to actually rotate each blade spaced from the center relative to its axis of rotation.
В соответствии с особыми вариантами осуществления:According to particular embodiments:
- каждая лопасть с изменяемым углом установки размещается между двумя чашками, расположенными одна напротив другой параллельно и смещенными от центра относительно общей оси чашек, совпадающей с осью вращения;- each blade with a variable installation angle is placed between two cups located one opposite the other in parallel and offset from the center relative to the common axis of the cups, coinciding with the axis of rotation;
- каждая лопасть сочленена с приводным штоком, который имеет, по меньшей мере, одно отверстие, в которое входит блокирующий штифт диска для регулирования осевого положения чашек;- each blade is articulated with a drive rod, which has at least one hole, which includes a locking pin of the disk to adjust the axial position of the cups;
- шток жестко соединен с рычагом сферическим шарниром, расположенным в цилиндрическом посадочном месте (38) управляющей коронной шестерни, предназначенной для привода во вращение вокруг приводной оси рычага, способного перемещаться скольжением в цилиндрическом посадочном месте;- the rod is rigidly connected to the lever by a spherical hinge located in a cylindrical seat (38) of the control crown gear, designed to drive in rotation around the drive axis of the lever, which can be moved by sliding in a cylindrical seat;
- цилиндрические посадочные места имеют глубину, зависящую от хода рычагов, который, в свою очередь, зависит от заданного интервала поворота лопастей;- cylindrical seats have a depth depending on the stroke of the levers, which, in turn, depends on a given interval of rotation of the blades;
- передняя кромка каждой лопасти с изменяемым углом установки находится вблизи периферий чашек, при этом расстояние от лопасти до оси вращения превышает или равно половине радиуса;- the front edge of each blade with a variable installation angle is located near the periphery of the cups, while the distance from the blade to the axis of rotation is greater than or equal to half the radius;
- диффузор на входе является гладким диффузором, то есть без лопаток;- the inlet diffuser is a smooth diffuser, that is, without blades;
- поток входного воздуха диффузора между колесом и решеткой с изменяемым углом установки является сходящимся, что улучшает технические характеристики;- the flow of inlet air of the diffuser between the wheel and the grille with a variable installation angle is convergent, which improves technical characteristics;
- неподвижные лопасти второй решетки имеют профиль входных кромок более толстый, нежели профили первой решетки, для поглощения случайных вариаций;- the stationary blades of the second lattice have a profile of the input edges thicker than the profiles of the first lattice to absorb random variations;
- неподвижные лопасти с изменяемым углом установки имеют достаточную толщину для размещения в них винтов, позволяющих выдерживать конструкционные напряжения;- fixed blades with a variable installation angle have a sufficient thickness to accommodate screws in them, which can withstand structural stresses;
- неподвижные лопасти, соответствующие закону изменения каркасного угла между передней и задней кромками, что позволяет контролировать распределение в неподвижной решетке и оптимизировать ее аэродинамическую эффективность;- fixed blades corresponding to the law of the frame angle between the front and rear edges, which allows you to control the distribution in the fixed grid and to optimize its aerodynamic efficiency;
- неподвижные лопатки установлены по азимуту относительно лопаток первой подвижной решетки таким образом, чтобы воспринять аэродинамический след на спинках лопастей первой решетки для ограничения потерь нагрузки диффузора;- fixed blades are installed in azimuth relative to the blades of the first movable lattice in such a way as to perceive the aerodynamic trail on the backs of the blades of the first lattice to limit the load losses of the diffuser;
- углы установки изменяемых лопастей составляют от +12 до -5° относительно номинального угла установки, который был бы углом установки неподвижного диффузора.- the installation angles of the variable blades are from +12 to -5 ° relative to the nominal installation angle, which would be the installation angle of the stationary diffuser.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further explained in the following description, which is not restrictive with reference to the accompanying drawings, in which:
- фиг. 1 изображает половинный вид в частичном осевом разрезе диффузора по изобретению;- FIG. 1 is a half axial sectional view of the diffuser of the invention;
- фиг. 2а и 2b изображают два вида в перспективе лопасти с изменяемым углом установки, сочлененной со штоком, управляющим поворотом;- FIG. 2a and 2b depict two perspective views of a blade with a variable installation angle articulated with a rod that controls rotation;
- фиг. 3 изображает общий вид спереди входного кольцевого фланца диффузора, снабженного решетками лопастей по изобретению;- FIG. 3 is a front elevational view of an inlet annular flange of a diffuser provided with grating blades of the invention;
- фиг. 4а-4с схематично изображают частичный вид диффузора для трех изменяемых угловых положений подвижных лопастей, при этом два крайних положения окружают номинальное положение; и- FIG. 4a-4c schematically depict a partial view of a diffuser for three variable angular positions of the moving blades, with two extreme positions surrounding the nominal position; and
- фиг. 5 изображает зазоры между подвижной лопастью и кольцевыми фланцами диффузора.- FIG. 5 shows the gaps between the movable blade and the annular flanges of the diffuser.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE EXAMPLE OF IMPLEMENTATION
Термины «входной» и «выходной» относятся к направлению потока воздуха в турбинном двигателе.The terms “inlet” and “outlet” refer to the direction of air flow in a turbine engine.
В частичном разрезе вида в осевом направлении по фиг. 1 центробежный компрессор 10 турбомашины, такой как турбинный двигатель, турбореактивный двигатель, турбовинтовой двигатель или APU, содержит кожух 12, соединенный с крышкой 14 для радиального закрывания колеса 16, последняя центробежная ступень компрессора, установленного с возможностью вращения на валу двигателя 18 по оси Y′Y. Поток воздуха F циркулирует от колеса 16 к кольцевому диффузору 19 в радиально сужающейся входной струе. Диффузор 19 размещен между двумя входным и выходным фланцами 22. Крышка 14 удерживается за счет скобы 23, прикрепленной к кожуху и входному фланцу 20.In a partial sectional view of the axial direction of FIG. 1
Лопасти 24, образующие первую кольцевую решетку, установлены в диффузоре 19. Центрирующие элементы 25 и 26, установленные напротив друг друга во фланцах 20 и 22, несут чашки 17 и 27, в которых установлены лопасти 24, смещенные относительно центра. Чашки установлены в центрах фланцев 20 и 22 с соответствующими зазорами, в данном случае, в 0,03-0,05 мм, на диске 9, вставленном в центрирующее устройство 25 (см. ниже на фиг. 5).The
Лопасти 28, жестко соединенные с фланцами 22 и образующие вторую кольцевую решетку, окаймляющую снаружи первую решетку, закреплены на кольцевом фланце 20 посредством проходящих насквозь болтов 29, размещенных в сквозных отверстиях 29t. Эти болты позволяют также обеспечить передачу конструкционных усилий.The
Управление изменяемыми лопастями 24 осуществляется с помощью штоков 30, жестко присоединенных к входной чашке 17 и продолжающей ее. Эти штоки 30 с осью Х′Х установлены в цилиндрической проточке 32 входного фланца 20 и отцентрованы почти с нулевым зазором прокладками 30j, размещенными в канавках 30g. На концах каждый шток 30 имеет плоскую часть 31, шарнирно закрепленную на приводном рычаге 33, сжатом двумя болтами 35 на этой плоской части 31. Положения концов 31 штоков 30 устанавливается с допустимыми зазорами. Шток 30 имеет также отверстие 30t, в которое введен штифт 36, позволяющий блокировать диск 30u - для регулирования осевого положения чашек 17 и 27 - в блокирующем кольце 12а, образованном в кожухе 12. Для этого штифт 36 жестко соединяет шток 30 и блокирующее кольцо 12а.The control of the
При работе рычаг 33 приводится управляющей коронной шестерней 34, снабженной цилиндрическим посадочным отверстием 38 для сферического шарнира 37 рычага 33 с приемлемым допуском осевого положения и с контактом по образующей шарнира. Для этого управляющая коронная шестерня 34 отцентрована на секторах, снабженных игольчатыми подшипниками 39. Управляющая коронная шестерня 34, приводимая во вращение вокруг приводной оси Y′Y тягой (не изображенной на чертеже), приводит во вращении рычаги 33, которые скользят в цилиндрических посадочных местах 38 с помощью их сферических шарниров 37. Глубина посадочных мест 38 зависит от длины хода рычагов 33, которая сама зависит от интервала поворота лопасти 24. Такая конструкция особенно применима к повороту лопастей до +12° с перекрыванием 50% сечения и до -5° с открыванием сечения в 20%. Углы положений штоков и, таким образом, лопастей 24 зависят от режимов мощности для обеспечения компрессии воздуха, соответствующей этим режимам.In operation, the
На фиг. 2а и 2b изображена подвижная лопасть 24 между параллельными чашками 17, 27, жестко связанная сварным соединением 21 с последними так, чтобы лопасть располагалась параллельно оси Х′Х чашек, расположенных одна напротив другой. Передняя кромка 24с лопасти 24 расположена на одном уровне с внешними окружностями 17с и 27с чашек, при этом толщина лопасти 24 является относительно небольшой, в представленном примере 2 мм. Кроме того, расстояние между лопастью 24 и осью Х′Х штока 30 составляет примерно 80% от радиуса чашек в представленном примере. Это придает лопасти 24 большой отступ относительно оси Х′Х штока, которая совпадает с осью вращения системы. Шток 30 имеет также цилиндрические центрирующие канавки 30g и отверстие 30t для блокирования регулирующего диска в осевом положении чашек 17 и 27. Его плоская часть 31 содержит отверстия 30а для размещения болтов 35 для крепления к управляющему рычагу.In FIG. 2a and 2b, a
Общий вид на фиг. 3 изображает входной кольцевой фланец 20, снабженный кольцевыми решетками G1 и G2, установленными соответственно подвижно и неподвижно и содержащими лопасти 24 и 28.General view of FIG. 3 shows an inlet
Лопасти 28 имеют профиль, по существу, более толстый на передней кромке Ва, чем профиль лопасти 24, соответственно 0,5 и 2,5 мм для обеспечения хорошей механической устойчивости при неожиданных изменениях в процессе вращения подвижных лопастей 24. Кроме того, закон каркасного угла лопасти 28 между передней Ва и задней BF кромками изменяется, что позволяет оптимизировать аэродинамическую эффективность неподвижной решетки путем максимальной рекуперации статического давления.The
Кроме того, лопасти 28 неподвижной решетки имеют максимальную толщину, в данном примере 7 мм, позволяющие крепить фланцы 20 диффузора болтами, которые располагаются в отверстиях 29t, обеспечивая передачу конструктивных усилий.In addition, the
Поток воздуха F циркулирует вдоль неподвижной лопасти 28, по радиальной протяженности неподвижной лопасти 24 и между двумя соседними таким же лопастями - подвижной или неподвижной. Благодаря смещению от центра подвижных лопастей 24 относительно осей вращения Х′Х их чашек 17 изменения радиальной протяженности подвижных лопастей 24 ограничены относительно изменений протяженности, которые могли бы существовать в отцентрованных лопастях. Такое ограничение позволяет улучшить технические характеристики центробежного компрессора: оно позволяет отдалить режим работы от границы помпажа путем смещения к более низким расходам и усилить рабочий режим почти до максимальной отдачи при наиболее высоких режимах.The air flow F circulates along the fixed
Радиальные протяженности подвижных лопастей 24 относительно неподвижных лопастей 28 схематично изображены на фиг. 4а-4с, на которых пунктирными линиями изображены также чашки 17, 27 лопастей. На фиг. 4b номинальный угол установки в 0° соответствует эталонному потоку воздуха F, для которого регулирование подвижных лопастей 24 относительно неподвижных лопастей 28 адаптировано к стабильным промежуточным режимам.The radial lengths of the moving
При небольших нагрузках угол поворота подвижных лопастей 24 может увеличиваться до +12°. этот поворот соответствует проходному сечению на входе Sa между лопастями 24 и 28, закрытому на 50% относительно номинального угла установки, соответствующему сечению на входе Sb. Фиг. 4а иллюстрирует случай закрывания на 25% при повороте в 6°, при этом сечение прохода составляет 75% от сечения Sb. При больших нагрузках регулирование поворота может также уменьшаться до -5°. Фиг. 4с иллюстрирует случай открывания в 2,5°, при этом сечение прохода составляет относительную величину в 110%.With light loads, the rotation angle of the
Неподвижные лопасти 28 установлены по азимуту относительно лопастей 24 первой подвижной решетки G1 так, чтобы воспринять аэродинамический след на наружных спинках Ех лопастей этой первой решетки G1.The fixed
Радиальные протяженности лопастей 24, ограниченные наличием неподвижных лопастей 28, позволяют сохранить возможность управления зазорами между чашками 17 и 27 лопастей 24 и фланцами 20 и 22, как изображено на фиг. 5. Таким образом, в этом примере величины зазоров остаются меньшими или равными соответственно 0,02 мм (для J1 или J2), 0,10 мм (для J3) и 0,25 (для J4). Зазор (совокупность J1 и J2) лопасти 24 на диске 9 остается, таким образом, примерно равным 0,03 мм или несколько большим.The radial lengths of the
Изобретение не ограничено описанными и представленными примерами. Можно, например, осуществить угловое смещение подвижных лопастей только механической регулировкой, индивидуально или централизованно, или путем электрического, электронного управления с цифровым регулированием или без него.The invention is not limited to the described and presented examples. It is possible, for example, to carry out the angular displacement of the moving blades only by mechanical adjustment, individually or centrally, or by electrical, electronic control with or without digital control.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1052827A FR2958967B1 (en) | 2010-04-14 | 2010-04-14 | METHOD FOR ADJUSTING TURBOMACHINE AIR FLOW WITH CENTRIFUGAL COMPRESSOR AND DIFFUSER THEREFOR |
FR1052827 | 2010-04-14 | ||
PCT/FR2011/050846 WO2011128587A1 (en) | 2010-04-14 | 2011-04-13 | Method for adapting the air flow of a turbine engine having a centrifugal compressor and diffuser for implementing same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012148378A RU2012148378A (en) | 2014-05-20 |
RU2564158C2 true RU2564158C2 (en) | 2015-09-27 |
Family
ID=43067161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012148378/06A RU2564158C2 (en) | 2010-04-14 | 2011-04-13 | Method of air flow rate regulation in centrifugal compressor of turbo-machine and diffuser for its implementation |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130034425A1 (en) |
EP (1) | EP2558728B2 (en) |
JP (2) | JP2013524099A (en) |
KR (1) | KR20130079326A (en) |
CN (1) | CN102834622B (en) |
CA (1) | CA2794825C (en) |
FR (1) | FR2958967B1 (en) |
PL (1) | PL2558728T5 (en) |
RU (1) | RU2564158C2 (en) |
WO (1) | WO2011128587A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757091C2 (en) * | 2017-05-05 | 2021-10-11 | Сафран Аэро Бустерс Са | Turbulence sensor of turbomachine compressor |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103925246B (en) * | 2013-01-11 | 2017-06-09 | 哈米尔顿森德斯特兰德公司 | For the compressor housing of air cycle machine |
US9546669B2 (en) | 2013-01-11 | 2017-01-17 | Hamilton Sundstrand Corporation | Compressor housing for an air cycle machine |
JP2014152637A (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Centrifugal compressor |
FR3003908B1 (en) | 2013-03-28 | 2017-07-07 | Turbomeca | DIFFUSER WITH FINES OF A RADIAL OR MIXED COMPRESSOR |
GB2513666B (en) * | 2013-05-03 | 2015-07-15 | Dyson Technology Ltd | Compressor |
DE102015220333A1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-20 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Device for adjusting a gap between the housing of an impeller and the impeller in a centrifugal compressor and a turbomachine |
US10458429B2 (en) | 2016-05-26 | 2019-10-29 | Rolls-Royce Corporation | Impeller shroud with slidable coupling for clearance control in a centrifugal compressor |
US10718222B2 (en) | 2017-03-27 | 2020-07-21 | General Electric Company | Diffuser-deswirler for a gas turbine engine |
DE112018005198T5 (en) * | 2017-11-01 | 2020-06-10 | Ihi Corporation | Centrifugal compressor |
EP3620658A1 (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Lid of a turbomachine housing, turbomachine housing with a lid, turbomachine and method for the manufacture of a lid |
US10989219B2 (en) | 2019-02-04 | 2021-04-27 | Honeywell International Inc. | Diffuser assemblies for compression systems |
CN112983846A (en) | 2019-12-02 | 2021-06-18 | 开利公司 | Centrifugal compressor and method for operating a centrifugal compressor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3588270A (en) * | 1968-08-20 | 1971-06-28 | Escher Wyss Ltd | Diffuser for a centrifugal fluid-flow turbomachine |
US3957392A (en) * | 1974-11-01 | 1976-05-18 | Caterpillar Tractor Co. | Self-aligning vanes for a turbomachine |
FR2485102A1 (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-24 | Neyrpic | Distribution control vanes appts. for high head water turbine - uses pair of thin blades in place of single heavy vane for more precise control of water flow and better sealing |
EP0458142A1 (en) * | 1990-05-19 | 1991-11-27 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Device for adjusting the front vanes of a radial diffuser |
RU2082021C1 (en) * | 1992-09-19 | 1997-06-20 | Ман Гутехоффнунгсхютте АГ | Compressor |
Family Cites Families (48)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2733853A (en) * | 1956-02-07 | trumpler | ||
US2189252A (en) * | 1938-05-07 | 1940-02-06 | Reggio Ferdinando Carlo | Blower |
US2300766A (en) * | 1940-05-10 | 1942-11-03 | Bbc Brown Boveri & Cie | Multistage centrifugal compressor |
US2860827A (en) * | 1953-06-08 | 1958-11-18 | Garrett Corp | Turbosupercharger |
US2985427A (en) | 1955-11-25 | 1961-05-23 | Gen Electric | Adjustable blading for fluid flow machines |
US3029067A (en) * | 1956-05-31 | 1962-04-10 | Garrett Corp | Variable area nozzle means for turbines |
US2991982A (en) * | 1957-09-12 | 1961-07-11 | Sigurd O Johnson | Centrifugal fluid moving device |
US3101926A (en) | 1960-09-01 | 1963-08-27 | Garrett Corp | Variable area nozzle device |
US3069070A (en) * | 1961-11-14 | 1962-12-18 | Worthington Corp | Diffuser vane system for turbomachinery |
US3372862A (en) * | 1965-10-22 | 1968-03-12 | Laval Turbine | Centrifugal compressor |
DE2945556C2 (en) * | 1979-11-10 | 1986-08-14 | Mbk Maschinenbau Gmbh, 7964 Kisslegg | Machine for the production of reinforcement bodies for precast concrete parts, in particular pipes |
US4299535A (en) * | 1980-11-24 | 1981-11-10 | The Trane Company | Fan inlet guide vane assembly |
US4770605A (en) * | 1981-02-16 | 1988-09-13 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Diffuser device in a centrifugal compressor and method for manufacturing the same |
US4403913A (en) * | 1981-11-03 | 1983-09-13 | Helsingoer Vaerft A/S | Guide blade arrangement for adjustable guide blades |
DE3147240A1 (en) * | 1981-11-28 | 1983-06-09 | Mannesmann Rexroth GmbH, 8770 Lohr | RADIAL PISTON MACHINE |
US4654941A (en) * | 1984-04-20 | 1987-04-07 | The Garrett Corporation | Method of assembling a variable nozzle turbocharger |
JPS61126052U (en) * | 1985-01-29 | 1986-08-07 | ||
DE3516738A1 (en) * | 1985-05-09 | 1986-11-13 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen | FLOWING MACHINE |
US4804316A (en) * | 1985-12-11 | 1989-02-14 | Allied-Signal Inc. | Suspension for the pivoting vane actuation mechanism of a variable nozzle turbocharger |
US4741666A (en) * | 1985-12-23 | 1988-05-03 | Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha | Variable displacement turbocharger |
US4693073A (en) * | 1986-07-18 | 1987-09-15 | Sundstrand Corporation | Method and apparatus for starting a gas turbine engine |
US4824325A (en) * | 1988-02-08 | 1989-04-25 | Dresser-Rand Company | Diffuser having split tandem low solidity vanes |
US5187935A (en) * | 1988-12-26 | 1993-02-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Engine control device |
US5072503A (en) * | 1990-01-08 | 1991-12-17 | Milletics, Bell And Clower | Method for disassembling an inner socket assembly |
US5207559A (en) † | 1991-07-25 | 1993-05-04 | Allied-Signal Inc. | Variable geometry diffuser assembly |
FR2696210B1 (en) * | 1992-09-25 | 1994-10-28 | Turbomeca | System for adjusting the air supply conditions of a turbomachine, centrifugal compressor comprising an adjustment system and auxiliary power unit comprising such a compressor. |
DE4309636C2 (en) * | 1993-03-25 | 2001-11-08 | Abb Turbo Systems Ag Baden | Radially flow-through turbocharger turbine |
DE4309637A1 (en) * | 1993-03-25 | 1994-09-29 | Abb Management Ag | Radially flow-through turbocharger turbine |
CA2149576A1 (en) * | 1994-05-19 | 1995-11-20 | Hideomi Harada | Surge detection device and turbomachinery therewith |
CA2166249A1 (en) * | 1994-12-28 | 1996-06-29 | Hideomi Harada | Turbomachinery having variable angle flow guiding device |
US5730580A (en) * | 1995-03-24 | 1998-03-24 | Concepts Eti, Inc. | Turbomachines having rogue vanes |
DE19752534C1 (en) * | 1997-11-27 | 1998-10-08 | Daimler Benz Ag | Radial flow turbocharger turbine for internal combustion engine |
DE19817705C2 (en) * | 1998-04-21 | 2001-02-15 | Man Turbomasch Ag Ghh Borsig | Extraction of cooling air from the diffuser part of a compressor in a gas turbine |
DE19838754C1 (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Daimler Chrysler Ag | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine |
US6086327A (en) * | 1999-01-20 | 2000-07-11 | Mack Plastics Corporation | Bushing for a jet engine vane |
JP3686300B2 (en) * | 2000-02-03 | 2005-08-24 | 三菱重工業株式会社 | Centrifugal compressor |
JP2001329851A (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Variable nozzle mechanism for variable displacement turbine |
JP3659869B2 (en) * | 2000-05-22 | 2005-06-15 | 三菱重工業株式会社 | Variable capacity turbine |
DE10029640C2 (en) * | 2000-06-15 | 2002-09-26 | 3K Warner Turbosystems Gmbh | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine |
JP3776740B2 (en) * | 2001-03-26 | 2006-05-17 | 三菱重工業株式会社 | Manufacturing method of variable capacity turbine component and structure of component |
JP3933455B2 (en) * | 2001-11-30 | 2007-06-20 | 株式会社小松製作所 | Variable turbocharger |
DE50205914D1 (en) * | 2002-08-26 | 2006-04-27 | Borgwarner Inc | Adjustable guide grid for a turbine unit |
DE50209301D1 (en) * | 2002-11-11 | 2007-03-08 | Borgwarner Inc | Guiding gratings of variable geometry |
EP1426563A1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-06-09 | BorgWarner Inc. | Turbocharger with ceramic or metallic seal between the turbine and the bearing casing |
FR2896012B1 (en) * | 2006-01-06 | 2008-04-04 | Snecma Sa | ANTI-WEAR DEVICE FOR A TURNBUCKLE COMPRESSOR VARIABLE TUNING ANGLE GUIDING PIVOT PIVOT |
EP1811135A1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-07-25 | ABB Turbo Systems AG | Variable guiding device |
GB0707501D0 (en) * | 2007-04-18 | 2007-05-30 | Imp Innovations Ltd | Passive control turbocharger |
DE112010000450T5 (en) * | 2009-03-05 | 2012-08-09 | Airzen Co., Ltd. | Gas compressor and method for controlling its volume flow |
-
2010
- 2010-04-14 FR FR1052827A patent/FR2958967B1/en active Active
-
2011
- 2011-04-13 KR KR1020127025210A patent/KR20130079326A/en not_active Application Discontinuation
- 2011-04-13 JP JP2013504319A patent/JP2013524099A/en active Pending
- 2011-04-13 CN CN201180018458.4A patent/CN102834622B/en active Active
- 2011-04-13 WO PCT/FR2011/050846 patent/WO2011128587A1/en active Application Filing
- 2011-04-13 PL PL11730371.9T patent/PL2558728T5/en unknown
- 2011-04-13 RU RU2012148378/06A patent/RU2564158C2/en not_active IP Right Cessation
- 2011-04-13 CA CA2794825A patent/CA2794825C/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-04-13 EP EP11730371.9A patent/EP2558728B2/en active Active
- 2011-04-13 US US13/640,978 patent/US20130034425A1/en not_active Abandoned
-
2016
- 2016-11-04 JP JP2016215929A patent/JP6483074B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3588270A (en) * | 1968-08-20 | 1971-06-28 | Escher Wyss Ltd | Diffuser for a centrifugal fluid-flow turbomachine |
US3957392A (en) * | 1974-11-01 | 1976-05-18 | Caterpillar Tractor Co. | Self-aligning vanes for a turbomachine |
FR2485102A1 (en) * | 1980-05-30 | 1981-12-24 | Neyrpic | Distribution control vanes appts. for high head water turbine - uses pair of thin blades in place of single heavy vane for more precise control of water flow and better sealing |
EP0458142A1 (en) * | 1990-05-19 | 1991-11-27 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Device for adjusting the front vanes of a radial diffuser |
RU2082021C1 (en) * | 1992-09-19 | 1997-06-20 | Ман Гутехоффнунгсхютте АГ | Compressor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757091C2 (en) * | 2017-05-05 | 2021-10-11 | Сафран Аэро Бустерс Са | Turbulence sensor of turbomachine compressor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2958967A1 (en) | 2011-10-21 |
FR2958967B1 (en) | 2013-03-15 |
JP2013524099A (en) | 2013-06-17 |
JP6483074B2 (en) | 2019-03-13 |
JP2017061936A (en) | 2017-03-30 |
KR20130079326A (en) | 2013-07-10 |
WO2011128587A1 (en) | 2011-10-20 |
PL2558728T5 (en) | 2023-02-06 |
CA2794825A1 (en) | 2011-10-20 |
CN102834622A (en) | 2012-12-19 |
CN102834622B (en) | 2016-02-10 |
EP2558728A1 (en) | 2013-02-20 |
EP2558728B2 (en) | 2022-10-12 |
EP2558728B1 (en) | 2019-07-24 |
RU2012148378A (en) | 2014-05-20 |
US20130034425A1 (en) | 2013-02-07 |
PL2558728T3 (en) | 2019-10-31 |
CA2794825C (en) | 2018-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2564158C2 (en) | Method of air flow rate regulation in centrifugal compressor of turbo-machine and diffuser for its implementation | |
US10288083B2 (en) | Pitch range for a variable pitch fan | |
US5281087A (en) | Industrial gas turbine engine with dual panel variable vane assembly | |
RU2324076C2 (en) | Frame, compressor, turbo and gasturbine engine included into frame | |
EP2581560B1 (en) | Leaned High Pressure Compressor Inlet Guide Vane | |
US8376693B2 (en) | Variable vane assembly | |
RU2632061C2 (en) | Radial-flow turbine directive nozzle diaphragm with variable incidence, in particular turbines of additional power source | |
US20140314549A1 (en) | Flow manipulating arrangement for a turbine exhaust diffuser | |
US10690147B2 (en) | Compressor with segmented inner shroud for an axial turbine engine | |
US20140140822A1 (en) | Contoured Stator Shroud | |
US9121302B2 (en) | Radial compressor blade clearance control system | |
US20140010638A1 (en) | Turbomachine with variable-pitch vortex generator | |
US11371380B2 (en) | Variable guide vane assembly and vane arms therefor | |
US20180223868A1 (en) | Turbine Engine Compressor with Variable-Pitch Vanes | |
US10753370B2 (en) | Variable diffuser with axially translating end wall for a centrifugal compressor | |
EP2472127A2 (en) | Axial compressor | |
EP4006314B1 (en) | Gas turbine engine | |
US20130230383A1 (en) | Aircraft gas turbine with adjustable fan | |
RU2644001C2 (en) | Fan with variable angle of installation by various rotation of fan discs | |
CN111140291A (en) | Actuator | |
CN114607472A (en) | Variable stator vane with anti-lock trunnion | |
CN116234749A (en) | Turbine engine module equipped with a propeller and stator vanes carried by two shells and corresponding turbine engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200414 |