В самом общем случае ступень компрессора или насоса в порядке следования через нее рабочего тела состоит из входного направляющего аппарата (ВНА), рабочего колеса и выходной системы (рисунок 1.14). ВНА служит для создания предварительной закрутки, может устанавливаться только на одноступенчатых компрессорах и первых ступенях многоступенчатых компрессоров. ВНА не является обязательным элементом. Подробно о его назначении и выполняемых функциях будет рассказано в разделе 3.
Рисунок 1.14 – Обобщенный состав ступени компрессора (перечислено в порядке следования рабочего тела)
Рисунок 1.15 - Основные элементы центробежного компрессора
В состав выходной системы могут входить щелевой и лопаточный диффузор, а также улитка (спиральный сборник) (рисунок 1.15). Щелевой диффузор применяется только в радиальных компрессорах. Он предназначен для торможения потока и представляет собой радиальную или наклонную щель, в которой поток движется от центра к периферии. Из-за возрастания радиуса сечения увеличивается площадь проходного сечения и увеличивается давление. Главными достоинствами такого диффузора являются простота и возможность торможения сверхзвукового потока с малыми потерями.
Лопаточный диффузор (рисунок 1.15 и 1.16) представляет собой неподвижный лопаточный венец и выполняет ту же функцию, что и щелевой. Лопаточный диффузор называется также направляющим аппаратом (НА). По сравнению со щелевым диффузором лопаточный имеет меньшую протяженность, и меньшие потери энергии при дозвуковом обтекании. В случае, если на входе в лопаточный диффузор направляется сверхзвуковой поток, перед лопатками образуется головной скачек уплотнения, что приводит к повышенным потерям. Поэтому в центробежных компрессорах лопаточные диффузоры не применяются обособлено. Им всегда предшествуют щелевые, в которых скорость потока тормозится до дозвуковых скоростей.
Рисунок 1.16 - Лопаточные диффузоры ЦБК
Улитка или спиральный сборник (рисунок 1.17) представляет собой специально профилированный канал, в котором происходит торможение потока и сбор его для подачи в единый коллектор (трубопровод). Последний направляет поток дальше, например, в цилиндры ДВС или камеру сгорания ЖРД. Улитка может иметь как один, так и более выходов.
Рисунок 1.17 - Выходная улитка компрессора агрегата наддува ДВС
Выходная система компрессора не обязательно должна иметь все перечисленные элементы. В центробежных компрессорах для упрощения конструкции лопаточный диффузор часто не используется. В осевых компрессорах выходная система состоит только из направляющего аппарата. Поэтому применительно к осевым компрессорам под ступенью понимается совокупность двух лопаточных венцов: подвижного РК и неподвижного НА.
Стоит обратить внимание, что в ступени компрессора вначале устанавливается именно РК, а НА расположен ниже по потоку. Внешний вид ступени осевого компрессора показан на рисунке 1.18.
Рисунок 1.18 – Ступень осевого компрессора