Центробежные компрессоры
|
|
Рис. 42. Устройство центробежного компрессора.
1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – входной направляющий аппарат; 4 – рабочие лопатки; 5 – безлопаточный диффузор; 6 – направляющие лопатки; 7 – улитка с концевым диффузором; 8 – уплотнения; 9 – подшипники; 10 – обтекатель; 11 – вал компрессора. |
Центробежные компрессоры (рис. 42) обычно применяются во вспомогательных ГТД, в последней ступени сжатия осецентробежных компрессоров главных ГТД, и в качестве наддувочных компрессоров дизельных двигателей.
Воздух поступает во входной канал компрессора и через входной направляющий аппарат – на рабочие лопатки. При вращении рабочего колеса и воздействии рабочих лопаток воздух вовлекается во вращательное движение, и под действием центробежной силы перемещается от центра к периферии колеса. При этом повышаются его давление и кинетическая энергия, которая в значительной мере преобразуется в потенциальную в направляющих лопатках. Безлопаточный диффузор служит для выравнивания поля скоростей потока. В улиточном диффузоре поток воздуха окончательно формируется и приобретает дополнительную потенциальную энергию за счет торможения.
Преимуществами центробежных компрессоров являются:
- возможность создания высоких степеней сжатия – 
в одной ступени (значение может достигать 5);
- простота устройства и надежность эксплуатации;
- малые осевые размеры и масса;
- широкий диапазон устойчивой работы;
- малые изменения КПД на нерасчетных режимах.
К недостаткам центробежных компрессоров относятся:
- более низкий (по сравнению с осевыми) КПД на расчетных режимах;
- большие радиальные размеры;
- сложность осуществления многоступенчатого сжатия.
Осевые компрессоры
Основным типом компрессоров, применяемых в судовых ГТД, являются осевые компрессоры (рис. 43). Аэродинамический тракт осевого компрессора состоит из входного устройства, проточной части и выходного устройства.
Входное устройство, включающее воздухозаборник, передний обтекатель, силовые стойки и входной направляющий аппарат, предназначено для формирования потока воздуха с целью оптимального входа его на рабочие лопатки первой ступени. Выходное устройство, включающее спрямляющий аппарат, силовые стойки и выходной кольцевой диффузор, обеспечивает придание потоку воздуха требуемого направления движения и повышение давления воздуха за счет его торможения.
В проточной части компрессора происходит рабочий процесс преобразования механической энергии ротора в потенциальную энергию сжатого воздуха. Поток воздуха входным направляющим аппаратом направляется на первый ряд рабочих лопаток. 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 воздуха за счет торможения потока и направление его под оптимальным углом на рабочие лопатки следующей ступени.
После прохождения через направляющие лопатки последней ступени компрессора, потоку воздуха придается осевое направление с помощью лопаток выходного спрямляющего аппарата и обеспечивается торможение потока (увеличение потенциальной энергии) в выходном диффузоре.
|
Рис. 43. Устройство осевого компрессора с ротором смешанного типа.
1 – обтекатель; 2 – воздухозаборник; 3 – передняя силовая стойка; 4 – входной направляющий аппарат; 5 – рабочая лопатка 1-й ступени; 6 – направляющая лопатка 1-й ступени; 7 – секция ротора; 8 – стяжной болт; 9 – выходной спрямляющий аппарат; 10 – задняя силовая стойка; 11 – диффузор; 12 – опорный подшипник; 13 – опорно-упорный подшипник; 14 – корпус; 15 – сечение проточной части осевого компрессора (стрелками показано направление движения рабочих лопаток). |
Ротор осевого компрессора может выполняться барабанным, дисковым или смешанного типа. В судовых ГТД чаще всего применяются компрессоры с роторами смешанного типа, сочетающие в себе простоту конструкции, изготовления и высокую поперечную жесткость барабанного ротора и высокую прочность дискового ротора.
Статор компрессора представляет собой полый цилиндр или усеченный конус, внутри которого размещаются направляющие лопатки. С торцов к статору крепятся корпуса переднего и заднего подшипников. Статор может выполняться неразъемным и разъемным. В разъемный статор ротор устанавливается целиком собранным и отбалансированным. В неразъемный статор направляющие лопатки и ротор заводят с торца. Для обеспечения равномерной жесткости наружная часть статора выполняется оребренной. Подшипники крепятся к статору через радиальные связи, роль которых часто выполняют лопатки направляющего аппарата и силовые стойки.