ИЗНОСОСТОЙКИЙ НАГНЕТАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F04D17/08 

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к лопастным машинам, которые используются для пневматического транспортирования различных веществ.

Существующие в промышленном обиходе лопастные машины используются для транспортирования газов или жидкостей, содержащих значительное количество твердых абразивных включений, что приводит к быстрому износу рабочих лопастей, дисков и стенок спиральной камеры, повышается разбалансировка ротора, вибрация ротора выходит за допустимые пределы.

Для снижения воздействия абразивных частиц и продления срока службы рабочих колес и корпусов увеличивают толщины рабочих лопастей в два-три раза, применяют бронирование рабочих колес и корпусов, подводят транспортируемую среду с 2-х сторон, размещая ротор между двух опор и снижая его чувствительность к разбалансировке, но все эти мероприятия не решают полностью задачу износоустойчивости и появление вибрации механизмов.

Известны центробежные нагнетатели [1,2] которые имеют различные системы защиты корпуса и лопаток от износа, но в полной мере задачу износостойкости не выполняют.

Авторы данного изобретения предлагают схему свободновихревого нагнетателя, на основе которой могут быть созданы конструкции износоустойчивых вентиляторов и насосов для газа и жидкостей, сильно загрязненных абразивными включениями.

В качестве прототипа принят смерчевой вентилятор [3]
Смерчевой вентилятор имеет рабочее колесо с малым числом прикрепленных к заднему диску лопаток. Это колесо расположено в специальной нише в задней стенке спирального корпуса. При вращении колеса перед ним в основной части корпуса возникает интенсивное круговое течение воздуха, аналогичное атмосферному вихрю-смерчу.

Упрощенная форма рабочего колеса, большие зазоры между входным патрубком и колесом приводят к тому, что к.п.д. вентилятора значительно ниже к.п.д. обычных центробежных вентиляторов.

Предлагаемый авторами износостойкий нагнетатель отличается от прототипа конструктивно.

Износостойкий нагнетатель, содержащий спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с лопатками, частично размещенное в нише задней стенки корпуса, которая выполнена в форме усеченного конуса, относительный диаметр меньшего основания которого относительная ширина угол наклона образующей конической поверхности α=37,5^° относительная ширина спирального корпуса и относительное раскрытие спирального корпуса входной патрубок, выходное сечение, которого расположено с зазором относительно лопаток рабочего колеса, причем входной патрубок углублен в корпус и его выходное сечение расположено на относительном расстоянии от передней стенки корпуса и относительным зазором относительно лопаток и его относительный диаметр

где d₁ диаметр меньшего основания усеченного конуса;
D₂ наружный диаметр колеса;
b₁ ширина усеченного конуса;
b₂ ширина спирального корпуса;
A раскрытие спирального корпуса;
l₁ расстояние выходного сечения входного патрубка от передней стенки корпуса;
Δ зазор между выходным сечением входного патрубка и лопатками рабочего колеса;
d₀ диаметр входного патрубка.

При вращении рабочего колеса в корпусе возникает мощный вихрь газа или транспортируемой жидкости, который обеспечивает создание необходимого давления и производительности вентилятора или насоса.

При работе нагнетателя не вся масса газа или жидкости проходит через лопатки рабочего колеса, значительная часть ее минует лопатки, а под действием вихря, созданного колесом, продвигается от входа к напорному-выходному патрубку.

Относительные размеры износостойкого нагнетателя были определены экспериментальным путем. В лаборатории ВНИИАМ проводились испытания на различных моделях, после чего был найден оптимальный вариант.

Наклонная задняя стенка спирального корпуса способствует более интенсивному выносу абразивных частиц. Это обстоятельство снижает износ рабочего колеса и корпуса, повышает его надежность и устойчивость работы механизма, увеличивает срок службы рабочих колес и корпусов.

Указанное устройство изображено на фиг.1 и фиг.2.

Транспортируемая среда через входной патрубок 1 поступает на рабочее колесо открытого типа без переднего диска 2.

Рабочее колесо расположено в коническом углублении задней стенки спирального корпуса 3 таким образом, что кромки 12-ти радиальных лопаток 4 отодвинуты от входного патрубка. Нагнетатель не имеет уплотнения на входе в его корпус.

Транспортируемая среда проходит через лопатки рабочего колеса, но значительная часть ее минует лопатки и под действием вихря, созданного рабочим колесом, продвигается от входа к напорно-выходному патрубку 5.

На фиг. 3 приведена характеристика износостойкого нагнетателя, которая была получена при испытаниях на воздухе при t=20^oC. Максимальный к.п.д. модели составляет h_м=63% коэффициент расхода Φ=0,05 а коэффициент давления ψ=1,1.

Область использования: в машиностроении, а точнее к лопастным машинам, которые используются для пневматического транспортирования различных сред, загрязненных абразивными веществами. Сущность изобретения: предложены оптимальные геометрические параметры износостойкого нагревателя, содержащего спиральный корпус 3, установленное в нем рабочее колесо 2 с лопатками 4, частично размещенное в нише задней стенки корпуса, входной патрубок 1, выходное сечение которого расположено с зазором относительно лопаток рабочего колеса, при этом ниша выполнена в форме усеченного конуса. 3 ил.

Износостойкий нагнетатель, содержащий спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с лопатками, частично размещенное в нише задней стенки корпуса, входной патрубок, выходное сечение которого расположено с зазором относительно лопаток рабочего колеса, отличающийся тем, что ниша выполнена в форме усеченного конуса, относительный диаметр меньшего основания которого относительная ширина угол наклона образующей конической поверхности α = 37,5^° относительная ширина спирального корпуса и относительное раскрытие спирального корпуса причем входной патрубок углублен в корпус, и его выходное сечение расположено на относительном расстоянии от передней стенки корпуса и с относительным зазором относительно лопаток а его относительный диаметр

где d₁ диаметр меньшего основания усеченного конуса;
D₂ наружный диаметр колеса;
b₁ ширина усеченного конуса;
b₂ ширина спирального корпуса;
A раскрытие спирального корпуса;
l₁ расстояние выходного сечения входного патрубка от передней стенки корпуса;
Δ зазор между выходным сечением входного патрубка и лопатками рабочего колеса;
d₀ диаметр входного патрубка.