Назначение радиальных зазоров при проектировании компрессора ГТД

/Согласно статистическим данным значение относительного радиального нерегулируемого зазора составляет 0,2... 0,7 % для первых ступеней и
1,5... 5 % — для последних./

Определив радиальные зазоры для первой и последней ступеней, находят радиальные зазоры для промежуточных ступеней, принимая линейный закон их изменения, что допустимо при проектировании на уровне технических предложений.

Уплотнение радиальных зазоров.

Лабиринтные уплотнения

Для уменьшения влияет перетекание воздуха между ступенями из области с более высоким давлением в область с меньшим давлением и из-за последней ступени, что снижает КПД компрессора и другие его характеристики, применяют лабиринтные уплотнения.

/ Работа лабиринтного уплотнения основана на создании большого гидравлического сопротивления на пути перетекающего воздуха путём его многократного дросселирования при течении через каналы с резко меняющимися проходными сечениями (рис.)./

 

(Повторение) /////

Основные принципы работы лабиринтного уплотнения: создании большого гидравли-ческого сопротивления, возникающего при расширении и сжатии, протекающего через уплотнение воздуха./////

Конструктивные схемы лабиринтных уплотнений с z =7

Полностью изолировать области с разными давлениями с помощью лабиринтного уплотнения невозможно. Оно лишь уменьшает расход воздуха, который перетекает из области с высоким давлением в область с низким давлением, до требуемых значений.

Эффективность лабиринтного уплотнения оценивается величиной расхода газа m через него (утечками), который равен

,

где k - коэффициент, учитывающий особенности расширения и неполноты торможения воздуха в камерах и зависящий от конструкции лабиринта;

р₁ и р₂ — давление перед и за уплотнением, Па;

Т — температура газа перед уплотнением, К;

R – газовая постоянная, Дж/кг К;

z – число гребешков уплотнения;

f – площадь сечения щели, м², f = πD_срδ, где D_ср – средний диаметр уплотнения, м [ D_ср = (D_с+ D_p)/2 ].

Эффективность лабиринтного уплотнения зависит от формы и наклона гребешков (k), их числа z, перепада давления, уплотняемых полостей, величины зазора δ (см. рис. 3.57)

Значения k, найденные экспериментально для z = 7 и fi -= 0,1...0,4 мм [32] для гребешков, указанных на рис. 3.57:

Номер уплотнения.............. 1 2 3 4 5

k ........................................... 1,27 1,15 1,00 0,70 0,85

С уменьшением зазора δ и увеличением числа гребешков z эффективность лабиринтного уплотнения возрастает.

Для снижения количества перетекающего между ступенями воздуха, достаточно 3... 5 гребешков.

При больших перепадах (за последней ступенью компрессора) их число должно быть увеличено. Но чтобы не увеличивать длину L уплотнения, лабиринты можно устанавливать в два и три ряда.

Эффективность уплотнения существенно повышается при использовании гребешков с наклоном. Самым эффективным является уплотнение с гребешками переменной высоты со ступенчатой втулкой (см. рис. 3.57, № 4). Однако это уплотнение требует разъема неподвижной втулки для обеспечения сборки.

На величину расхода воздуха через уплотнение существенно влияет форма кромок гребешков. Притупление и скругление кромок гребешков недопустимо, о чём и должно указываться в рабочих чертежах.

! Для повышения эффективности уплотнения зазор δ должен иметь минимально возможную величину. Задевание гребешков о неподвижное кольцо вызывает их большой износ, нагрев и повреждение. Для обеспечения работоспособности уплотнения при минимальном и даже нулевом зазорах гладкое кольцо должно иметь специальное мягкое, легко прирабатываемое покрытие – графоталькированное или графитоалюминиевое. При мягком покрытии гребешки при касании могут прорезать в нем канавки, не приводя к стопорению ротора.

При рабочей температуре лопаток менее 250 ^СС для их изготовления можно использовать также стеклопластики. При температуре до 500 °С применяют титановые сплавы ВТЗ-1, ВТ8,

На рис. 3.58 показаны возможные конструктивные варианты лабиринтного уплотнения.

 

Гребешки следует нарезать на вращаю-щихся деталях, так как в случае касания ими неподвижной детали образующиеся риски не окажут заметного влияния на её сопротивление усталости. Наличие же рисок на вращающейся детали приводит к резкому снижению сопротивления усталости и, как следствие, ее разрушению.

Дата добавления: 2014-01-05