UA137701U - Компактний компресор з високим ступенем стиснення - Google Patents

Abstract

Компресор із входом низького тиску і виходом високого тиску у корпусі компресора характеризується тим, що його охоплює кожух, а простір між цим кожухом та компресором утворює канал зворотного зв'язку, сполучений із виходом та входом компресора.

Description

Корисна модель належить до галузі розробки і використання компресорів (далі до цього терміну віднесені також - насоси) для рідини і газу (також - насосів), зокрема - до використання компресорів в газотурбінних установках (ГТУ).

Відомі компресори, загальні риси яких - використання герметизованого корпусу з входом низького і виходом (виходами) високого тиску. Найбільш поширений тип таких компресорів - лопатеві. Один з недоліків цього типу - необхідність використання декількох каскадів для отримання високого ступеня стиснення і як наслідок - значні габарити (осьові компресори) чи підвищені гідроаеродинамічні втрати (радіальні та діагональні компресори).

Технічний результат корисної моделі - забезпечення високою ступеня стиснення при менших габаритах і стійкості до помпажу.

Для компресорів радіального і діагонального типів такі характеристики можуть бути отримані в одному каскаді без збільшення швидкості обертання робочого органу. Однокаскадний компресор звичайно має короткий вал, що дозволяє: додатково збільшити ступінь стиснення, збільшуючи швидкість обертання вала при збереженні прийнятних динамічних навантажень.

Ці властивості заявленого компресора усувають істотні недоліки відомих компресорів, зберігаючи усі їх позитивні риси.

Зазначений результат досягається завдяки тому, що у запропонованому компресорі використовується специфічний спосіб організації робочого потоку - частина вихідного потоку компресора повертається на його вхід, утворюючи зворотний потік (ЗП).

Конструкція заявленого компресора зі зворотним потоком (КЗП) в спрощеному вигляді містить компресор 1 (Кр) з виходом 2 у зовнішній кожух 3, який охоплює Кр. Внутрішня частина кожуха разом з зовнішньої частиною корпусу Кр утворює канал 4 ЗП.

У ролі Кр можна використовувати будь-який пристрій, який має роздільний вхід низького і вихід(и) високого тиску.

Ежектор (ежекторний насос) на вході складається з вхідного патрубка 5 Кр та концентричного йому патрубка зовнішнього потоку 6 у кожусі 3, приймаючи два вхідних потоки: ежектуючий (високонапірний) зворотний потік з входу 5 і потік, що ежектується (низьконапірний), з зовнішнього входу 6. Ежекторний насос, необхідний для розділення зовнішнього і зворотного потоків, перешкоджає проникненню ЗП з більш високим тиском в зовнішній вхід 3 меншим

Зо тиском та сприяє збільшенню (підсмоктуванню) зовнішнього потоку, збільшуючи рівний йому по масі вихідний потік КЗП.

Виходом КЗП є кільцева щілина 7 між кожухом і задньою кришкою Кр/КкЗП.

Основною частиною КЗП є Кр, який має незначні конструктивні відмінності лише у формі корпуса від компресорів, які широко використовуються на практиці. Додаткова частина КЗП - кожух З має досить простий вид.

Стійкість КЗП до помпажу забезпечується шунтуючою дією тракту ЗП. Це шунтування пояснюється меншим гідроаеродинамічним опором тракту ЗП з огляду на його більш просту геометрію, ніж для каналу прямого потоку в Кр, а також протидією робочого колеса Кр, що обертається, і інерційною протидією прямого потоку зміні його напрямку руху.

Збільшення ступеня стиснення, і відповідно - споживаної потужності, досягається в КЗП за рахунок збільшення циркулюючої всередині компресора маси робочого тіла.

Розрахунки підтвердили високу ефективність КЗП і можливість підвищення коефіцієнту стиснення в 10 і більше разів навіть для наведеної неоптимізованої моделі з однокаскадним віддентровим компресором.

Габарити КЗП мало відрізняються від габаритів Кр (останній може бути однокаскадним для більшої частини застосувань КЗП), а гідроаеродинамічний опір його тракту ЗП менше, ніж для зворотних напрямних апаратів багатокаскадних компресорів. Для спрямлення або закрутки ЗП можна використовувати ребра на внутрішній поверхні або канали всередині стінки кожуха 3, при необхідності вони можуть бути продовжені аж до внутрішньої поверхні входу 5.

Кожух може бути обертовим з лопатками усередині. Такий трансформований доцентровий каскад компресора забезпечує додаткове стиснення робочого тіла в тих самих габаритах КЗП.

Цей каскад альтернативно може виконувати роль турбіни при підключенні її до Кр через камеру згоряння. В обох випадках канал ЗП повинен мати мінімальний проміжок між зовнішніми кромками лопаток кожуха і корпусом Кр для забезпечення ефективної роботи.

Якщо компресор є частиною ГТУ, то, крім звичайного підключення турбіни, можливе підключення турбін з двома виходами, один з яких входить у петлю ЗП разом зі своєї турбіною, другий вихід належить інший турбіні і направлений назовні для створення відкритого контуру руху робочого потоку.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Компресор із входом низького тиску і виходом високого тиску у корпусі компресора, який відрізняється тим, що його охоплює кожух, а простір між цим кожухом та компресором утворює канал зворотного зв'язку, сполучений із виходом та входом компресора.

2. Компресор за п. 1, який відрізняється тим, що кожух, який його охоплює, має лопатки усередині, є обертовим і виконує роль доцентрової турбіни або другого каскаду компресора. і Н і Н і ; Е Н І 3 Н Н Її і Н Ч і, У і «й ! / пр йо ьо - унію : я