Робоче колесо відцентрового компресора

1. Робоче колесо відцентрового компресора, яке включає основний диск, виконаний за одне 3 dPu = -  Pbdr, dMz = - dPurz, де: b - висота лопатки на даному радіусі r; z число лопаток. Знак (-) показує, що сили і момент направлені в бік, протилежний обертанню. Аеродинамічна товщина лопатки відомої конструкції знаходиться в межах (0,021-0,022)D- зовнішнього діаметра колеса, і не відповідає оптимальній аеродинамічній товщині лопатки, яка, згідно з даними Галкина Ю.Б., Козаченко Л.И, Турбокомпрессоры, Политехнический университет, г. Санкт-Петербург, 2008, с. 217, 239, повинна знаходитися в межах (0,0100,015) зовнішнього діаметра колеса, який вибирають, виходячи з його конструктивних параметрів, які забезпечують високий ККД. Найбільш близьким за технічною суттю та досягуваним результатом є, вибране як прототип, робоче колесо відцентрового компресора, яке включає основний диск, виконаний за одне ціле з лопатками, і покривний диск, з'єднані між собою кріпильно-фіксуючими елементами. Як кріпильно-фіксуючі елементи використовують заклепки, які проходять наскрізь через тіло основного диска, лопатки і покривний диск. Товщину лопаток визначають за розрахунком, виходячи із заданих відносних товщин лопатки з аеродинамічними конструктивними параметрами і лопатки з параметрами стійкості проти спрацьовування. Вісь кожної заклепки розташовують на відстані (0,015-0,018) зовнішнього радіуса лопатки від задньої стінки лопатки. На думку авторів робочого колеса-прототипу така конструкція дозволяє дещо зменшити спрацьовування лопаток, знизити втрати напору у робочому колесі та збільшити його ККД при роботі компресора в умовах з підвищеним вмістом механічних домішок, які є в газі, що стискається. Аеродинамічна товщина лопаток, зазначених в прикладі опису складає 0,0185 зовнішнього діаметра колеса (Патент RU 2015420, МПК F04D29/28, 30.06.1994) Недолік відомої конструкції-прототипу полягає в тому, що вона також, як і вищенаведена конструкція робочого колеса, не виключає можливості ослаблення несучого перерізу лопаток та прискорення спрацьовування лопаток в процесі експлуатації, обумовлене перфорацією лопаток отворами під заклепки. Це обумовлене використанням кріпильно-фіксуючих елементів у вигляді заклепок, котрі наскрізь пронизують тіло основного диска, лопатки і покривний диск. Тому, при розрахунку товщини лопатки необхідно враховані параметр Δ - величину збільшення товщини лопатки, компенсуючу ослаблення несучого перерізу лопатки, обумовленого перфорацією лопатки отворами під заклепки. В зв’язку з цим відома конструкція робочою колеса також, як і вищенаведена, не дозволяє виключити ослаблення несучого перерізу лопаток та прискорене їх спрацьовування в процесі експлуатації, викликає необхідність збільшення товщини лопаток і, як наслідок, знижує напір, продуктивність і ККД робочого колеса. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого робочого колеса відцент 66369 4 рового компресора, в якому шляхом зміни форми виконання відомих елементів та нової форми виконання зв'язків між елементами, забезпечується можливість збільшення напору, продуктивності і ККД робочого колеса. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому робочому колесі відцентрового компресора, яке включає основний диск, виконаний за одне ціле з лопатками, і покривний диск, з'єднані між собою кріпильно-фіксуючими елементами, згідно з запропонованою корисною моделлю верхні грані лопаток обладнані кріпильно-фіксуючими елементами, виконаними за одне ціле з лопатками. Поставлена задача вирішується також тим, що кріпильно-фіксуючі елементи виконані у вигляді циліндричних штирів. Поставлена задача вирішується також тим, що в основі штирів виконані галтелі, а на покривному диску виконані відповідні фаски. Перевагою запропонованої конструкції є відсутність наскрізних отворів на лопатках і основному диску. Запропонована конструкція робочого колеса дозволяє з розрахунку товщини лопатки виключити параметр Δ - величину збільшення товщини лопатки, компенсуючу ослаблення несучого перерізу лопатки, обумовленого перфорацією лопатки отворами під заклепки, оскільки відпадає необхідність компенсації ослаблення несучого перерізу за відсутністю отворів в лопатках і основному диску. В запропонованій конструкції товщина лопатки визначається формулою (2): 1  f D;Pu;Mz, є тільки функцією аеродинамічного навантаження, вступає в силу нерівність: 1   δι < δ, і досягає параметрів  = (0,010-0,013)D, що робить товщину лопатки аеродинамічно оптимальною. Як наслідок, збільшується створюваний колесом напір, збільшується ККД і продуктивність. Як відомо, із даних: Эккерт Б. Осевые центробежные компрессоры, перевод с немецкого. - М., 1959. - с.451, рис. 310, продуктивність робочого колеса визначається формулою (3): V  zb n h f wdn , n0 де: z - число лопаток колеса, b - висота лопаток на місці, яке розглядається, h - ширина каналу між лопатками, w - швидкість f(n), n - елементарна ділянка ширини між лопатками. Звідси очевидно, що при всіх рівних параметрах продуктивність V збільшується зі збільшенням ширини міжлопаткових каналів, що досягається зменшенням товщини лопатки при z = const. Це рішення добре ілюструється графіком V = f(n) креслення - Фіг. 1 Технічний результат запропонованої конструкції робочого колеса полягає в збільшенні продуктивності, збільшенні ККД та напору. 5 Робоче колесо відцентрового компресора включає основний диск, виконаний за одне ціле з лопатками, на верхніх гранях лопаток вифрезирувані циліндричні штирі, на яких закріплюється покривний диск шляхом розклепування штирів, які є суцільними елементами лопаток. Для виключення концентрації напруження у основі штиря між штирем і лопаткою виконують галтель, а на покривному диску - відповідну фаску. Для виключення впливу анізотропії механічних властивостей матеріали заклепки основний диск виготовляють з направленістю волокон поздовжньо відносно осі штирів. Суть корисної моделі пояснюється кресленням - Фіг. 2. На Фіг. 2 показаний загальний вид робочого колеса в розрізі. Робоче колесо відцентрового компресора включає: основний диск 1, виконаний за одне ціле Комп’ютерна верстка Л. Купенко 66369 6 з лопатками 2, на верхніх гранях лопаток вифрезирувані кріпильно-фіксуючі елементи - циліндричні штирі 3, на яких закріплюється покривний диск 4 шляхом розклепування штирів, які є суцільними елементами лопаток. Для виключення концентрації напруження у основі штиря між штирем і лопаткою виконують галтель, а на покривному диску - відповідну фаску (на кресленні не показано). Робоче колесо насаджують на вал з натягом і закріплюють шпонкою. Зібране колесо піддають динамічній балансировці. Робоче колесо відцентрового компресора працює наступним чином. При обертанні робочого колеса лопатки 2 діють на перекачувальну рідину або газ, в результаті чого здійснюється приріст тиску, необхідного для їх руху. На вході в робоче колесо створюється розряджання, а на виході - тиск. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601