Компрессор высокого давления

Полезная модель относится к компрессорам высокого давления авиационных двигателей. Компрессор высокого давления, содержащий несколько осевых ступеней, снабжен системой перепуска воздуха, содержащей по меньшей мере один воздушный коллектор и клапан, расположенный в этом коллекторе. Воздушный коллектор размещен над корпусом компрессора в обход по меньшей мере одной ступени и снабжен входной полостью с щелью, связанной с проточной частью за обходной ступенью по ходу основного воздушного потока компрессора, и выводной полостью, связанной с проточной частью на входе в обходную ступень. Выводная полость снабжена перфорированной стенкой для равномерного распределения воздуха в полости и суживающимся каналом для разгона воздуха, вдуваемого в проточную часть на вход в обходную ступень. Техническим результатом является повышение запасов газодинамической устойчивости работы на нерасчетных режимах работы. Другим техническим результатом является снижение уровня шума.

Полезная модель относится к газотурбинным установкам, а более точно касается компрессоров высокого давления авиационных двигателей.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому и принятому за прототип является Турбокомпрессор, патент RU 2162164 от 10.12.1999 г., в котором увеличение диапазона устойчивости ступени осевого компрессора достигается применением надроторного устройства, расположенного в наружном корпусе перед и над лопатками рабочего колеса. Данное техническое решение предназначено для решения задачи расширения диапазона устойчивой работы одной осевой ступени. В многоступенчатом осевом компрессоре это устройство мало эффективно, поскольку запас устойчивой работы в нем определяется группой первых ступеней. На режимах запуска и работы с низкой относительно расчетной приведенной частотой вращения ротора в компрессорах авиационных ГТД группа первых ступеней компрессора работает при больших углах атаки лопаточных венцов, что увеличивает вероятность потери газодинамической устойчивости работы на нерасчетных режимах работы.

В основу полезной модели положена задача расширения диапазона газодинамической устойчивости компрессора высокого давления авиационных двигателей.

Техническим результатом является повышение запасов газодинамической устойчивости работы на нерасчетных режимах работы.

Другим техническим результатом является снижение уровня шума.

Поставленная задача решается тем, что компрессор высокого давления, содержащий несколько осевых ступеней, снабжен системой перепуска воздуха, содержащей по меньшей мере один воздушный коллектор и клапан, расположенный в этом коллекторе, при этом коллектор размещен над корпусом компрессора в обход по меньшей мере одной ступени и снабжен входной полостью с щелью, связанной с проточной частью за обходной ступенью по ходу основного воздушного потока компрессора, и выводной полостью, связанной с проточной частью на входе в обходную ступень, причем выводная полость снабжена перфорированной стенкой для равномерного распределения воздуха в полости и суживающимся каналом для разгона воздуха, вдуваемого в проточную часть на вход в обходную ступень.

В дальнейшем полезная модель поясняется описание и рисунком, на котором приведена принципиальная схема компрессора высокого давления.

Компрессор высокого давления, являющийся многоступенчатой лопаточной машиной, содержит несколько осевых ступеней, образующих проточную часть (на рисунке показано 5 ступеней, но их число может быть различным, в зависимости от конструкции компрессора). Первые по ходу основного воздушного потока в компрессоре (ступени 1-2-3 рис.) назовем группой первых ступеней, ступени 4-5 - группой средних ступеней, а оставшиеся ступени (на рис.не показаны) - группой последних ступеней компрессора.

Компрессор, согласно полезной модели, снабжен системой перепуска воздуха, которая содержит воздушный коллектор 3, размещенный над корпусом 13 компрессора. Коллектор 3 снабжен входной полостью 10 с щелью 11 посредством которой он связан с проточной частью на выходе из одной из средних ступеней компрессора (на рис.это 4-ая ступень), и выводной полостью 5 перепуска воздуха, связанной с проточной частью 12 ступени 3 (на рис. - на вход ступени 3, в обход ступени 3 и 4).

В выводной полости 5 перепуска воздуха установлена перфорированная стенка 7, служащая для равномерного распределения по окружности вдуваемого воздуха в полости 5.

Выводная полость 5 снабжена суживающимся каналом 8, для разгона вдуваемого в проточную часть воздуха.

Кроме того, система перепуска воздуха содержит клапан 1, установленный в воздушном коллекторе 3 для включения и выключения системы на нерасчетных режимах.

Система перепуска воздуха, согласно полезной модели, может иметь несколько воздушных коллекторов - например, кроме описанного коллектора 3, перепускающий воздух с выхода 4 на вход 3-ей ступени, содержать коллектор 4 с клапаном 2, перепускающем воздух с выхода 4 на вход 2-ой ступени.

Система перепуска воздуха, согласно полезной модели, может содержать, например, только коллектор 4 с клапаном 2, перепускающим воздух с выхода коллектора 4 на вход 2-ой ступени или соединять выход одной ступени из группы средних со входом одной или нескольких ступеней из группы первых.

При работе компрессора на нерасчетных режимах включают клапан 1 (и/или 2) и воздух из проточной части за последними ступенями компрессора поступает в полость 10 через щель 11 и далее по воздушному коллектору 3 поступает в выходную полость 5 и/или 6, где он равномерно распределяется перфорированной стенкой 7. Из полостей 5 и/или 6 воздух по организованным суживающимся каналам 8 и/или 9, где происходит его разгон, вдувается в проточную часть на вход в предшествующие ступени 2 и/или 3 компрессора. Вдуваемый воздух увеличивает осевые скорости воздуха в проточной части на периферийных сечениях лопаток, а так же обеспечивает увеличение осевых скоростей в средних и втулочных сечениях лопаток. Увеличение осевых скоростей приводит к уменьшению углов атаки и как следствие увеличению запасов ГДУ компрессора. При работе системы "вдувов" воздуха воздух не перепускается во внешний контур или атмосферу, что обеспечивает значительное снижение уровня шума.

Компрессор высокого давления, содержащий несколько осевых ступеней, отличающийся тем, что снабжен системой перепуска воздуха, содержащей по меньшей мере один воздушный коллектор и клапан, расположенный в этом коллекторе, при этом воздушный коллектор размещен над корпусом компрессора в обход по меньшей мере одной ступени и снабжен входной полостью с щелью, связанной с проточной частью за обходной ступенью по ходу основного воздушного потока компрессора, и выводной полостью, связанной с проточной частью на входе в обходную ступень, причем выводная полость снабжена перфорированной стенкой для равномерного распределения воздуха в полости и суживающимся каналом для разгона воздуха, вдуваемого в проточную часть на вход в обходную ступень.