UA73934C2 - Stator of a compressor of a turbo-machine - Google Patents

Description

Опис винаходу

Дійсний винахід відноситься до галузі турбомашин і зокрема, до пристрою каналу для проходу газового 2 потоку в статорі компресора таких турбомашин.

Відомо, що використання в турбореактивних і турбогвинтових двигунах (надалі називаних турбомашинами) аеродинамічних профілів з регульованим кутом установки підвищує загальний ккд двигуна. Це ж відноситься до лопаток компресора з регульованим кутом установки. Однак відомо також, що зазори між кромками цих лопаток і стінками робочого каналу впливають на ккд, а великі зазори є джерелом великих втрат. У конструкціях з 70 поворотними лопатками втрати зростають пропорційно куту повороту лопаток. (У патентному документі Франції

Мо2443577| запропоноване рішення цієї проблеми шляхом спеціального виконання внутрішнього робочого каналу. На жаль, це рішення має два великих недоліки. По-перше, воно вимагає похилого розташування хвостовика лопатки на рівні зовнішнього каналу, і, по-друге, механічна обробка внутрішнього каналу по всьому його колу порушує проходження потоку між лопатками (створюючи турбулентність) і викликає зниження ккд. 12 Задача, на рішення якої спрямовано дійсний винахід, полягає в створенні статора компресора турбомашини, у якому конструктивне виконання робочого каналу дозволяє значно поліпшити ккд чи границю помпажу (зриву потоку) у порівнянні з пристроями, відомими з рівня техніки. Таким чином, основною задачею, на рішення якої спрямований винахід, є створення статора компресора, що дозволяє оптимізувати ккд у всьому діапазоні функціонування лопаток, від їх відкритого до закритого кутового положення.

Відповідно до винаходу рішення поставленої задачі досягається за рахунок створення статора компресора турбомашини з набором поворотних лопаток, кожна з який встановлена з можливістю повороту навколо осі повороту, у стінці) що утворює поверхню обертання навколо центральної подовжньої осі обертання турбомашини, причому вісь повороту розташована з нахилом під визначеним кутом А до площини, перпендикулярної центральній подовжній осі. Статор компресора характеризується тим, що зазначена стінка с механічно оброблена локально напроти крайньої частини пера кожної з лопаток для формування декількох Ге) сферичних ділянок чи кишень, центри яких розташовані на відповідних осях повороту, а радіуси визначені з умови забезпечення у всьому діапазоні функціонування лопаток мінімального заданого зазору між зазначеною крайньою частиною пера лопатки і сферичною ділянкою, що знаходиться напроти її, механічно обробленою з урахуванням обмеження глибини механічної обробки цієї сферичної ділянки. З

Зазначена крайня частина пера лопатки механічно оброблена за формою, що доповнює форму зазначеної се сферичної кишені таким чином, щоб забезпечити постійний зазор між зазначеною стінкою і зазначеною крайньою частиною пера лопатки. о

За рахунок такої спеціальної конструкції може бути легко досягнутий постійний і мінімальний зазор у со всьому діапазоні функціонування лопаток.

Зо Відповідно до кращого прикладу виконання зазначена стінка є зовнішньою стінкою, чи корпусом статора - компресора, а зазначена крайня частина пера лопатки є верхньою крайньою частиною пера. Переважно зазначена верхня крайня частина є частиною лопатки, що сполучає хвостовик лопатки з її задньою кромкою.

В оптимальному варіанті статора компресора між двома сусідніми сферичними кишенями мається механічно « не оброблена частина. З 70 Винахід відноситься також до всього компресора турбомашини, що містить описаний вище статор. с Приклади здійснення дійсного винаходу і його переваги будуть докладніше описані нижче з посиланнями на з» прикладені креслення, на яких:

Фіг.1 зображує на виді в розрізі по осі верхню частину лопатки і її установку на відповідній зовнішній частині робочого каналу компресора турбомашини по винаходу,

Фіг.2 ілюструє на виді по стрілці В на Фіг.1 різні кутові положення лопатки, і Фіг.3 зображує на виді в розрізі частину статора компресора турбомашини по винаходу, оз Фіг.4 зображує на виді в розрізі по осі верхню частину лопатки і її установку на відповідній зовнішній частині робочого каналу компресора турбомашини у виконанні, відомому з рівня техніки, о Фіг.5 ілюструє на виді по стрілці А на Фіг.4 різні кутові положення лопатки. со 20 Фіг.4 зображує на виді в розрізі по осі частину робочого каналу 10, що оточує центральну подовжню вісь 12 турбомашини звичайної (відомої) конструкції. У своїй зовнішній частині робочий канал 10 обмежений стінкою 14,

Т» що утворює поверхню обертання навколо центральної подовжньої осі 12. У цьому кільцевому каналі знаходиться аеродинамічна лопатка 16 з регульованим кутом установки. Ця поворотна лопатка може повертатися навколо осі 20 повороту між відкритим і закритим положеннями за допомогою повороту верхнього хвостовика 18 лопатки, 29 що приводиться в обертання не наданим тут механізмом. Вісь 20 повороту лопатки орієнтована радіально і

ГФ) проходить похило під визначеним кутом А до площини, перпендикулярної центральній подовжній осі 12. У юю типовому випадку кільцевий канал 10 має конічну форму зі зменшенням перетину в напрямку по ходу потоку, а показана на кресленні лопатка може бути однієї з комплекту лопаток (називаного також спрямним апаратом) статора компресора турбомашини. 60 Фіг.5, зображує на виді по стрілці А на Фіг.4 різні кутові положення лопатки 16 між її відкритим положенням (праворуч на кресленні) і закритим положенням (ліворуч). Як показано на кресленні, зазор, що мається між верхньою кромкою пера лопатки 16 і зверненою до неї зовнішньою стінкою 14 каналу, не є постійним і змінюється в ході повороту лопатки. При цьому мінімальна величина зазору звичайно відповідає зазначеним закритому і відкритому положенням лопатки. Між цими двома крайніми положеннями величина зазору не є 62 оптимальною і, відповідно, викликає особливо значні втрати ккд.

Фіг.1 зображує в подовжньому розрізі частину кільцевого робочого каналу 30, виконаного по конструкції таким, щоб забезпечувати постійний мінімальний зазор у всьому діапазоні функціонування лопатки статора компресора турбомашини згідно з винаходом. Як і у відомому пристрої, цей канал ЗО має подовжню вісь 32 і обмежений зовні стінкою 34, називаною також корпусом.

Лопатка Зб встановлена на корпусі з можливістю повороту навколо осі 38 повороту, що проходить центрально щодо верхнього хвостовика лопатки.

Відповідно до винаходу внутрішня частина зовнішньої стінки 34, напроти верхньої крайньої частини 42 кожної лопатки, піддана локальній механічній обробці (по усій величині поворотного ходу даної лопатки) для 7/0 утворення сферичної ділянки чи кишені 40, центр якої знаходиться на осі 38 повороту лопатки турбомашини.

Радіус кишені 40 визначається, з одного боку, за критерієм обмеження глибини кишені (для того, щоб глибина механічної обробки була по можливості мінімальною), і з іншого боку, умовою забезпечення у всьому діапазоні робочого функціонування лопатки мінімальної величини зазору між верхньою частиною пера цієї лопатки і зверненою до неї стінкою. Цей мінімальний зазор визначається таким чином, щоб не створювати контакту у 7/5 Відповідних закритому і відкритому положеннях лопатки. Зрозуміло, що ця локальна механічна обробка, що залишає неопрацьованою ділянку 46 між двома сусідніми сферичними кишенями 40 (див. Фіг.3, що зображує частину спрямляючого апарату компресора), виконується для кожної з лопаток і для кожного ряду лопаток статора компресора.

У свою чергу, верхня крайня частина 42 пера лопатки механічно оброблена з одержанням форми, що 2о доповнює форму сферичної кишені 40. За рахунок цього забезпечується постійний зазор між зазначеною верхньою крайньою частиною пера лопатки і зовнішньою стінкою 34, як це видно на Фіг.2, що представляє вид по стрілці А на Фіг.1. У конкретному прикладі виконання ця верхня крайня частина 42 сполучає хвостовик лопатки з її задньою кромкою 44.

Наведена нижче порівняльна таблиця наочно демонструє поліпшення, забезпечуване винаходом у с ов Порівнянні з відомими пристроями. У таблиці наведені величини зазору для лопатки, встановленої під кутом А приблизно 122, у її кутових положеннях від -102 до 302, (8) ложення рою реє вв - зо Зазор між лолеткою | стінкою (рівень токікю 00 035090 096 170 1,5 55,

Зазор між лопаткою | стінкою (винахід) 10000 о 025 127|2е8 о

Як видно з таблиці, при використанні винаходу у всьому діапазоні робочого функціонування лопатки (від -109 до 112) спостерігається зниження зазору на величину, що складає майже 1мм, при цьому кутова зона від 132 до ме)

ЗО» відповідає пусковій фазі, що не оптимізована. Досягнуте поліпшення є істотним і забезпечує значне ї- підвищення ефективності дії лопатки в її робочому діапазоні.

Claims (4)

1. Формула винаходу « -
2. с 1. Статор компресора турбомашини з набором поворотних лопаток (36), кожна з яких установлена з й можливістю повороту навколо осі (38) повороту у стінці (34), що утворює поверхню обертання навколо «» центральної подовжньої осі (32) обертання турбомашини, причому зазначена вісь повороту розташована з нахилом під визначеним кутом (а) до площини, перпендикулярної центральній подовжній осі, який відрізняється ТИМ, що згадана стінка механічно оброблена локально напроти крайньої частини (42) пера кожної з лопаток для -І формування декількох сферичних ділянок чи кишень (40), причому дві сусідні сферичні кишені розділені механічно необробленою частиною (46), і відповідні центри сферичних кишень розташовані на осях повороту о лопаток, а радіуси визначені таким чином, щоб забезпечити в усьому діапазоні функціонування лопаток Ге) мінімальний заданий зазор між крайньою частиною пера кожної лопатки і сферичною ділянкою, що знаходиться с 5р напроти неї, механічно обробленою з урахуванням обмеження глибини механічної обробки цієї сферичної ділянки. Та» 2. Статор компресора за п. 1, який відрізняється тим, що крайня частина пера лопатки механічно оброблена за формою, що доповнює форму сферичної кишені таким чином, щоб забезпечити постійний зазор між стінкою і крайньою частиною пера лопатки.
3. 3. Статор компресора за п. 2, який відрізняється тим, що стінка є зовнішньою стінкою чи корпусом статора компресора, крайня частина пера лопатки є верхньою крайньою частиною пера цієї лопатки. іФ)
4. 4. Статор компресора за п. 3, який відрізняється тим, що верхня крайня частина є частиною лопатки, що ко сполучає хвостовик лопатки з її задньою кромкою (44). 60 б5