Устройство и принцип действия осевого компрессора

Осевые компрессоры нашли распространение в ГТУ благодаря возможности получения большой подачи.

На Рис.32 представлена конструкция осевого компрессора.

Рис. 32. Схема осевого компрессора

1 - передний обтекатель; 2 - воздухозаборник; 3 - передняя силовая стойка; 4 - входной направляющий аппарат; 5 - рабочая лопатка первой ступени; 6 - направляющая лопатка первой ступени; 7 - секция ротораж; 8 - стяжной болт; 9 - выходной спрямляющий аппарат; 10 - задняя силовая стойка; 11 - диффузор;

12 - опорный подшипник; 13 - опорно-упорный подшипник.

Аэродинамический тракт компрессора состоит из входного уст­ройства, проточной части и выходного устройства. Ряд рабочих лопа­ток и расположенный за ним ряд направляющих лопаток образуют ступень. Совокупность всех ступеней называется проточной частью компрессора.

При вращении ротора воздух в рабочих лопатках движется с большой относительной скоростью, постепенно тормозится, при этом в результате уменьшения относительной скорости давление его повышается. В направляющих лопатках торможение воздуха продолжается, вместе с тем давление его повышается. Таким образом, в компрессоре происходит процесс превращения механической энергии вращения ротора сначала в кинетическую, а затем в потенциальную энергию сжатого воздуха. Этот процесс заканчивается в диффузоре 11.

Входное устройство предназначено для обеспечения заданных условий входа потока на рабочие лопатки первой ступени. В его со­став входит воздухозаборник, передний обтекатель, силовые стойки, входной направляющий аппарат.

Выходное устройство предназначено для придания потоку требуемого направления и для дальнейшего повышения давления за счет уменьшения скорости потока. В его состав входят спрямляющий аппарат, силовые стойки и выходной кольцевой диффузор.

В компрессорах тяжелых ГТД входной патрубок выполняется в виде улитки. Подобным же образом выполнен выходной патрубок в установках с регенерацией.

В процессе взаимодействия вращающихся рабочих лопаток с потоком воздуха часть механической энергии расходуется на повыше­ние давления воздуха, а часть - на увеличение его кинетической энергии. В направляющем аппарате происходит дальнейшее повышение давления за счет уменьшения кинетической энергии потока.

Устройство и принцип действия центробежного компрессора

Воздух, заполняющий пространство между рабочими лопатками, вовлекается во вращательное движение и под действием центробежной силы перемещается от центра к периферии колеса.

Конструктивная схема центробежного компрессора приведена на Рис. 33, там же даны наименования основных элементов.

При движении воздуха к периферии колеса повышается его давление и кинематическая энергия, которая в значительной мере преобразуется в потенциальный в лопаточном диффузоре. Между рабочим колесом и лопаточным диффузором расположен безлопаточный диффузор, служащий главным образом для выравнивания поля скоростей потока. Чтобы обеспечивался безударный вход потока на рабочие лопатки, их входные кромки изогнуты в сторону вращения. Загнутые, концы лопаток называют воздухозаборником или вращающимся направляющим аппаратом.

Рис. 33. Конструктивная схема центробежного компрессора 1 - вал компрессора; 2 - рабочие лопатки; 3 - диск; 4 - входное устройство; 5 - корпус; 6 - лопаточные диффузоры; 7 - безлопаточный диффузор; 8 - выходной патрубок; 9 - входные кромки рабочих лопаток.

После рабочего колеса воздух поступает в диффузор, который может быть как безлопаточным, так и с лопатками. Безлопаточный диффузор имеет вид кольцевой щели с параллельными или наклон­ными стенками. Лопатки раскручивают поток, уменьшая окружную составляющую его скорости значительно больше, чем в беэлопаточном диффузоре. В современных центробежных компрессорах, как правило, применяет лопаточные диффузоры. Между рабочим колесом и лопатками диффузора обычно оставляют зазор равный 20...30мм, являющийся, по существу, коротким безлопаточным диффузором, в котором происходит выравнивание потока после выхода из рабочего колеса.