Oběžné kolo radiálního lopatkového stroje, zejména turbokompresoru

Číslo patentu: 216073

Dátum: 15.05.1984

Autori: Velfl Oto, Klaus Lubor, Kučera Josef, Jetel Václav

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Oběžné kolo radiálního lopatkového stroje, zejména turbokompresoru, které se skládá z nosného a krycího kotouče a mezi nimi uspořádaných oběžných lopatek, které jsou s oběma kotouči pevně spojeny. Nejméně jeden z kotoučů, zpravidla nosný kotouč je s lopatkami spojen svarem. Tloušťka kotouče se z nejmenšího rozměru S2, který je u vnějšího průměru D2 kotouče směrem k ose rotace plynule zvětšuje až na rozměr Sl, který je na vnitřním průměru Dl lopatkování podle vztahu S1<s2D2/D1 (1- Z2 t2/(D2 sin alfa2 + Z1 t1/(D1 sin alfa1). Využití vynálezu je možno využít pro radiální turbokompresory velkých výkonů.

Text

Pozerať všetko

Vynález se týká oběžnąho kola radiálního lopatkověho strojezejména turbokompresoru. u něhož je pevná spojení eběžných lopstek s nosným, případně krycím kotoučem provedenoOběžna kola radiálníoh lopstkových strojů mají nejrůznějäí konstrukční provedení. U dosud známých provedení jsou podle druhu použití s podle volby technologie ohěžného-kola vyrobena vcelku z jednoho kusu nebo složená z jednotlivých komponentů vzájemně spojených pomocí nýtů, pájením nebo svsřením. Svařená oběžné kolo má některá výhody proti jiným ty. pům kol, má však také řadu nevýhod. Dnešní oběžná kola svařovsného provedení mají spojovací svar umístěn uvnitř kanálů oběžnáho kola. Svsřování uvnitř kanálu je značnš obtížnou a složitou operací, a to jak z hlediska dodržaní potřebné kvality svaru, tak 1 z hlediska kontroly. Toto provedení rovněž nelze použít pro kola s malou šířkou kanálu. Rovněä u T spojů, vsřenýoh přes průohozí drážky upravené v krycí desce, pokud stojiny, v tomto přípap dě oběžné lopatky, jsou umístěny symetricky podle osy rctace, se často vyskytují závažné 0 vady v přechodově, tepelně ovlivněné zóně svaru, které značně snižují vlastnosti materiálu.U běžného provedení T svaru vedeného přes průchozí drážku se často vyekytují trhliny v přeohodové tepelně ovlivněně zoně svaru, ktoré značné snižují využitelně dynamické vlastnosti kola. Tyto trhliny vznikají při ch 1 adnutí,základního materiálu sveru v intervalu teplot 300 až 150 ° 0 rychlostí vyšší, než je rychlost Kritická. Rychlost chlsdnutí je mimo běžně technologické podmínky jako je příkon tepelná energie elektrického oblouku,teplotu předehřevu, typ oceli i svařovsoího drátu a dalších technických prvků, dána ještě tepelnou kapacitou svsřovacího segmentu. Tato kapacita je určena rozměry s složitostí součástí, silou desky s stojiny. Rychlost chladnutí vlivem různých rozměrů na obvodě 1 ve středu desky je tedy poděl celého sváru lopatky rozdílná a zvětšuje se směrem ke středu disku, Stoupajíeí gradient oohlazovscí rychlosti překročí potom převážně v místech bližších ke středu disku kritickou rychlost ohladnutí, což vede ke vzniku trhlin za studena v oblasti sveru. Tepelný cyklus svsřování vytváří v každém místě kola staoionarní tepelný stav určený nejvyšší dosaženou teplotou. Rychlost oohlazování je rozhodujíoím činitelem tvorby s struktury v přecnodovém pásmu svaru daná oceli. Oblasti základního kovu, které jsou vyhřáty nad teplotu A 03, tj. na sustenitickou strukturu, se později při ohlsdnutí transformují na nestabilní produkty, především zákslnóho onarskteru, na etukturu typu martenzit nebo dolní bainit. Za spolupůsobení dirúzního vodíku a stavu takové nspjstosti vznikají v nejbližším okolí svaru trhliny, které pronikají do záklsdního materiálu disku. Pre tyto poohody je rozhodující oblast teplot 300 - 150 °C. Udržením vhodného tepelného gradientu poděl celého svaru lopatky s diskem kola se zmenšuje rozsah strukturních přeměn a posunují je směrem k rovuovážným strukturám, snižuje také lokalizovsná místní pnutí vzniklé těmito přeměnsmi. V NUvedené nevýhody odstraňuje provedení podle vynálezu, jímž jeOběžne kolo. které má nosný i krycí kotouč pevne spojen s oběšnými lopatkami, přičemž k jednomu z kotoučů jsou lopatky uchyceny svarsm Pro vytvoření tohoto spojovacího svsru jsou na příslušněm kotouči vyfrězovány prúohozí drášky v místech, odpovídsjících umístěníěelníohináverovýoh ploch na lopatkáoh e jehož podstetou je, že tlouštka stěny kotouče, ke kterému jsou oběšně lopetky uchyceny sveren, se z nejmenšího svého rozměru, který má na vnějším průměru lopetek, nebo blízko tohoto průměru, směrem k jeho středu postupně plynnle zvětšujetak, že na vnitřním průměru lopatkovéní je jeho rozměr určen výrazomtlouššku lopatek, × 1 e d.2 úhel oběžných lopatek, tj. úhel mezi tečnou k lopatce a kolmioí k rediálu, přičemž index 1 se vztahuje na vnitřní průměr lopatkování D 1 e index 2 na vnější průměr lopetkování D 2.Plynulý nárůst tlouštky kotouče podle uvedeného vztahu zajištuje, že směrem ke středu kotouče se nezmenšuje hmota kotouěe, připadající na každý ever, ale že zůstává konstsntní,nebo že se dokonce zvětšuje. Samotná problematike spoje je velmi složitá e ohledem na několik fektorů, které zde působí.Při vhodnám poměru hmoty disku kole e vzdálenosti mezi lopatkami, tj. mezi sousedními every, dochází ke vzájemnému působení tepelných příkonü obou everů, k ovlivnění tepelných gradientů tepelně ovlivněně zeny sveru, e tím ke snížení oohlazoveeíoh rychlostí v kritických oblastech teplot. Tímto lze zabránit výskytu struktur, které dávejí popud k tvorbě nehomogenit, jako jsou trhliny za studena. Homogenní everově spoje umožnují vyšší využitelnost dynamických vlastností evařeného kola.Dalšího zdokonalení je možno dosáhnout dím, že člení plochy oběžných lopatek e vnitřní stěny kotouče mezi vnitřním průměrem lopetkování a vnějším průměrem jeou kolmé na osu rotace kole. Toto provedení zejištuje minimální deformeoe kotouče při eveřování a navíc je nejjednoduäší také e ohledem na mechanické opraoování před sveřováním.Zvýšení dynamických vlastností oběšného kola se dále pak dosdhne tím že oběžně 1 opàtky jeou znkřiveny pod úhlem menším nežČ 90 ° v rozsahu nejménš devadeeáti proeent.mezi-/ kruží mezi vnitřním průměrem lopatkování e vnějším průměrem lopatkování. Tímto způsobem je zajištěno, že pnutí vznikající při svařování se eliminují tím, že konstrukce sveřence.umožní jeho určitou deformeoi. Stejnšmu účelu slouží konečně i poslední zdokonelení pro vedení podle vynálezu, které epočívá v tom, že stěny lopatek jsou k vnitřním stänám obou kotouěů skloněny pod úhlem v rozmězí od 50 ° do 38 °. e to nejměně v rámci mezikruží vymezeného vnějšín průměrem občžněho kola a průměrem odpovídejícím devadeaáti prooentům vnějäího průměru. iProvedení podle vynálezu lze použít pro oběžná kola e nejrůznější geometrií průtočné čáeti a přičemž ever je možno umístit na kterýkoliv z obou kotoučů. Ani šířka oběžnáho ko- le, ani počet e tvar obäžných lopatek není limitujícím faktorom.Příkled provedení podle vynálezu je znázorněn na výkreeu, kde in obr. 1 je znázorněnoVoběšnő kolo v podélném řezu, na obr. 2 jednak v pohledu na nosný kotouč, jednak V příčnémřezu vedeném oběžnými lopatkami, na obr. Q je znázorněn příčný řez kolem s lopatkami, které jsou v části své délky ekloněny k vnitřní etěně obou kotoučů. Bříčný řez kanálem utěchto lopetek je znázornen na obr. 4. Na obr. 5 je pak znázorněn příkled kola se zesíle nými etěnami kotoučů na vnějším průměru.Oběžné kolo se skládá znosněho kotouče l, z krycího kotouče g s z oběžných lopetek 1. V neznačeněm příklsdu je spojovací ver 2 proveden v průchozí drážce 1, která je vyfrězověns v nosném kotouči l. Tlouštka g nosného kotouče l se plynule zvětšuje z nejmenší hodnoty § 2 na vnějším průměru 22 lopatkování na hodnotu § 1 na. vnitřním. průměru 21 lopatkování. Jsou-li okraje kotoučů l opstřeny zesílením á na svém vnějäím okraji, viz na obr. 5. uvažuje se jako výchozí hodnota tlouštke kotouče l nejmenší tlouštke § 2 kotouče j, v blízkosti vnějäího průměru 22 lopstkování. V naznačeném případě je počet gl lopstek á na vnitřním průměru 21 totožný s počtem še lopstek 2 na vnějším průměru 22.- V případě, že se poušijí mezilopstky, je počet gl s § 2 lopstek rozdílný. Oběžné lopstky 2 mohou mít obecně proměnnou tlouštku 1 v neznečeném příkladu je jejich tlouětka 11 na průměru 21 stejné la-n ko tlouštks 32 na průměru 22.Z eerodynamickýoh důvodů se postupně, plynule mění úhel o lopatky 2,. tj. úhel mezi tečnou Q k lopatce 2 a kolmicí ł( k-rsdiále g a to z hodnoty 51 na vnějším průměru 21 lo- V( petkování na hodnotná ne vnějším průměru 22. Ne. obr. 2 je znázorněn příklad, kdy se tanto úhelvj z hodnoty menší než 90 ° na průměru 21 postupně zvětšuje tak, že na průměru 23 dosahuje jeho velikost hodnoty 90 ° s v mezikruží mezi průměry 23 9.22 se již nemění. Z obr. 2 je zřejmě, že čelní plocha 1 lopetek à .je kolmá na osu rotaoe 2 kole., stejně jako vnitřní povrch B nosného kotouče 1 v rozmezí mezikruží 21 až 22.Lopatky 2, které nejsou kolmě k vnitřním povrchu nosného kotouče J, a krjycího 3.kotouče, ale svírají s nimi úhel/v, jsou neznečeny ne obr. 3 s obr. 4, přitom na obr 3 je nakreleno provedení u kterého v rozmezí mezikruží 21 až 24 jsou lopatky 1 kolmé k vnitř nímu povrchu § kotouče l v rozmezí mezikruží 24 až 22 k povrchu kotouöe 1, kolmé nejsou.rňsnužm VYNÁLEZU A 1. Oběžné kolo rediálního lopatkováho stroje, zejména turbokompreeoru, ekládejíoí se z Q nosného e kryoího kotouče e mezi nimi uspořádanýoh obäžných lopetek, které jsou s oběd me kotouči pevně epojeny, přičemž nejmáně jeden z kotoučů, zprevidla nosný kotouč je s lopstkemi epojen spojovaoími every v průohozích drážkáeh kotouče. vyznsčujíoí se tím,že tlouštks (S) kotouče (1) se z nejmenšího rozměru (S 2), ktorý je u vnějšího průměru(D 2) kotouče (1) směrem k ose (9) rotaoe plynule zvětšuje až na rozměr (S 1), který jene vnitřním průměru (D 1) lopatkování, podle vztahu D 2 Nve kterém značí Z 1 a Z 2 počet oběžných lopetek, tl s tz tlouätks oběžnýoh .lopatek, A 1 a K 2 úhel oběžných lopatek, přičemž indexu 1 jsou oznsčeny hodnoty na vnitřním průměru Dl s indexem 2 na vnějším průměru D 2. 2. Oběžně kolo radiálního lopatkověho stroje podle bodu l, vyznečující se tím, že čelní(D 1) lopatkování .a vnějším průměru (D 2) kotouče (l) jsou colné na osu (9) Arotace stro~3. Oběžné kolo radiálnłho lopatkového stroje podle bodu 1 a 2, vyznačujíoí se tim, že veàměru osy (9) rotaoe nejméně v devadesáti procentech ŕozsahú mezikruží mezi vnitřním průměrem (D 1) lopatkování a vnějěím průměrem (D 2) kotquče jsou lopatky (3) zakříveny pod úhlem (1) menším než 90 ° svíraným ćečnou (T) k loř be (3) s radiálou (R). 4. Oběžně kolá radiélního lopatkového stroje podle bodu 1 až 3, vyznàčující se tim, že stěny lopatek (3) jsou k vnitřním stěnám (8) obou kotoučů (1, 2) skoněny pod úhlem gb),,-v rozmezí 50 ° až 88 °, a to nejméně v rámci mezikruží vymezeného vnějším průměrem (D 2)a průmärem (D 4) adpovidajícím devadesáti procentům vnějšíhoprůměru (D 2).

MPK / Značky

Značky: lopatkového, radiálního, turbokompresoru, zejména, stroje, oběžné

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-216073-obezne-kolo-radialniho-lopatkoveho-stroje-zejmena-turbokompresoru.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Oběžné kolo radiálního lopatkového stroje, zejména turbokompresoru</a>

Podobne patenty