ДУБЛИРОВАННЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАГНЕТАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК F04D25/16 F04D13/14 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе систем терморегулирования, а также для очистки газового состава изделий ракетной техники.

Известен дублированный центробежный нагнетатель, содержащий корпус, установленные в нем два центробежных вентилятора, выходные каналы которых подключены к общему каналу, и поворотную заслонку для закрытия одного из выходных каналов [1]. Недостатком этого дублированного центробежного нагнетателя является малая надежность, вызванная наличием специального привода для поворота заслонки.

Этого недостатка лишен дублированный центробежный нагнетатель, содержащий сборный корпус с двумя входными и выходным патрубками, два электродвигателя с рабочими колесами, установленными в сообщенных с входными патрубками расточках корпуса, двухсторонний обратный клапан с рабочим органом в виде заслонки, перемещающимся в его полости, выбранный в качестве прототипа [2]. Выход обратного клапана сообщен с выходным патрубком, а каждый из входов обратного клапана в виде канала сообщен с каждой из расточек соответственно. Двухсторонний обратный клапан в каждом из крайних положений заслонки сообщает выходной патрубок с одним из каналов и разобщает его с другим каналом.

Недостатком такого дублированного центробежного нагнетателя является низкая технологичность, вызванная необходимостью выполнения срезов каналов корпуса в виде двух сходящихся под острым углом плоскостей, что весьма затруднительно и требует специального инструмента, а также стыковкой двух частей разборного корпуса по сложной поверхности (четырехгранная призма).

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности.

Этот результат достигается за счет того, что в известном дублированном центробежном нагнетателе, содержащем сборный корпус с двумя входными и выходным патрубками, два электродвигателя с рабочими колесами, установленными в сообщенных с входными патрубками расточках корпуса, двухсторонний обратный клапан, выход которого сообщен с выходным патрубком, а каждый из входов в виде канала сообщен с каждой из расточек соответственно, рабочий орган двухстороннего обратного клапана, размещенный в его полости с возможностью перемещения и сообщающий в каждом из своих крайних положений выходной патрубок с одним из каналов и разобщающий его с другим каналом, согласно изобретению полость обратного клапана, на которую выходят каналы, выполнена цилиндрической, а рабочий орган выполнен в виде ротора лопастного неполноповоротного гидродвигателя, выходной патрубок размещен соосно ротору, который снабжен сквозным каналом со входом на боковой цилиндрической поверхности лопасти ротора и выходом на прилегающем к выходному патрубку торце ротора, при этом в цилиндрической полости корпуса установлена неподвижная перегородка, образующая с лопастью две рабочие камеры, а в корпусе выполнены отверстия, сообщающие каждую рабочую камеру с наиболее удаленным от нее каналом, причем в каждом из крайних положений ротора вход сквозного канала сообщен с одним из каналов и изолирован цилиндрической поверхностью лопасти от другого канала. Наиболее технологичным является вариант, при котором корпус выполнен состоящим из двух частей, соединение которых выполнено по плоскости, перпендикулярной осям входных и выходного патрубков, выполненных на одной из частей корпуса, а полость двухстороннего обратного клапана, обе расточки и оба канала выполнены в другой части корпуса открытыми по отношению к ней со стороны плоскости соединения, и сквозной канал ротора выполнен открытым по отношению к прилегающему к выходному патрубку торцу ротора. Выполнение полости обратного клапана цилиндрической, а каналов - выходящими на ее цилиндрическую поверхность в совокупности с выполнением рабочего органа в виде ротора лопастного неполноповоротного гидродвигателя позволяет повысить технологичность. При этом расположение выходного патрубка соосным ротору и выполнение в роторе сквозного канала, вход которого размещен на боковой цилиндрической поверхности лопасти ротора, а выход - на прилегающем к выходному патрубку торце ротора, позволяют обеспечить проход перекачиваемой среды от одного или другого каналов к выходному патрубку в каждом из крайних положений рабочего органа. Установка в цилиндрической полости корпуса неподвижной перегородки и выполнение в корпусе отверстий, сообщающих каждую рабочую камеру с наиболее удаленным от нее каналом, обеспечивает необходимое перемещение ротора под воздействием давления перекачиваемой среды, а то, что в каждом из крайних положений ротора вход сквозного канала сообщен с одним из каналов и изолирован цилиндрической поверхностью лопасти от другого канала, обеспечивает отсутствие перетечек от выходного патрубка к каналу неработающего электродвигателя. Так как заявленная совокупность существенных признаков устройства позволяет повысить технологичность нагнетателя, то заявленное устройство соответствует критерию "изобретательский уровень". Поскольку предлагаемое техническое решение может быть применено в конструкции как насосной, так и вентиляторной установки, то оно заявлено как "нагнетатель".

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения дублированного центробежного нагнетателя, продольный разрез, на фиг. 2 - то же, поперечный разрез, при работе одного электродвигателя, на фиг. 3 - то же, разрез по оси ротора двухстороннего обратного клапана, на фиг. 4 - то же, при работе второго электродвигателя, поперечный разрез.

Дублированный центробежный нагнетатель (в данном примере - блок вентиляторов) содержит сборный корпус 1 с двумя входными 2 и 3 и выходным 4 патрубками. В корпусе 1 выполнены две расточки 5, каждая из которых сообщена с входными патрубками 2 и 3 соответственно, в расточках установлены электродвигатели 6 и 7 с рабочими колесами 8 на их валах. Корпус 1 выполнен состоящим из двух частей: 9, где выполнены расточки 5, и 10 с патрубками 2, 3 и 4. В части 9 размещен двухсторонний обратный клапан 11, полость 12 которого выполнена цилиндрической. Рабочий орган 13 клапана выполнен в виде ротора лопастного неполноповоротного гидродвигателя. Входы обратного клапана 11 выполнены в виде каналов 14 и 15, сообщенных с каждой из расточек 5 соответственно, каналы 14 и 15 выполнены выходящими на цилиндрическую поверхность полости 12. На роторе 13 выполнена лопасть 16, боковая поверхность 17 которой выполнена цилиндрической. В цилиндрической полости 12 установлена неподвижная перегородка 18, закрепленная штифтом 19 и образующая с лопастью 16 две рабочие камеры 20 и 21, и в корпусе выполнены отверстия 22 и 23, сообщающие каждую рабочую камеру с наиболее удаленным от нее каналом: камеру 20 с каналом 14, а камеру 21 с каналом 15. Выходной патрубок 4 выполнен соосным ротору 13. В роторе 13 выполнен сквозной канал 24, вход 25 которого выполнен на боковой цилиндрической поверхности 17 лопасти 16 ротора, а выход 26 - на прилегающем к выходному патрубку 4 торце 27 ротора 13. Выход 26 сквозного канала 24 является выходом двухстороннего обратного клапана 11 и всегда сообщен с выходным патрубком 4. Ротор 13 установлен в части 9 корпуса 1 на подшипниках 28, что позволяет ему вращаться от упора лопасти 16 в один из краев перегородки 18 до упора лопасти 16 в другой из краев перегородки 18. Сквозной канал 24 выполнен открытым по отношению к прилегающему к выходному патрубку 4 торцу 27 ротора 13. Двухсторонний обратный клапан 11 в каждом из крайних положений ротора 13 сообщает выходной патрубок 4 с одним из каналов 14 или 15 и разобщает его с другим каналом за счет того, что в каждом из крайних положений ротора 13 вход 25 сквозного канала 24 сообщен с одним из каналов 14 или 15 и изолирован цилиндрической поверхностью 17 лопасти 16 от другого из этих каналов, что обеспечивается геометрическим расчетом угловых размеров лопасти 16 и перегородки 18 из следующих требований в одном из крайних положений, показанном на фиг. 2, вход 25 совмещен с каналом 14, что обеспечивается выбором углового размера между входом 25 и упором перегородки 18; в то же время канал 15 изолирован от входа 25 цилиндрической поверхностью 17 лопасти 16, что обеспечивается выбором углового размера от входа 25 до края лопасти 16, перекрывающего канал 15. В другом крайнем положении, показанном на фиг. 4, вход 25 совмещен с каналом 15 и разобщен с каналом 14 цилиндрической поверхностью 17. Исходя из обеспечения этих требований в обоих крайних положениях (фиг. 2 и фиг. 4), и рассчитывается угловой размер лопасти 16, Соединение частей 9 и 10 выполнено по плоскости 29, перпендикулярной осям обоих входных 2 и 3 и выходного 4 патрубков, выполненных на части 10 корпуса 1, а полость 12 двухстороннего обратного клапана 11, обе расточки 5 и оба канала 14 и 15 выполнены на части 9 корпуса 1 открытыми по отношению к ней со стороны плоскости 29.

Дублированный центробежный нагнетатель работает следующим образом: при включении одного из электродвигателей (например, электродвигателя 6) он вращает установленное на его валу рабочее колесо 8 (резервный электродвигатель 7 в это время выключен). Перекачиваемый воздух, поступающий через входной патрубок 2, под воздействием колеса 8 поступает в верхнюю (по фиг. 1 и 2) расточку 5 и через канал 14 поступает на вход 25 сквозного канала 24, далее через его выход 26 - в выходной патрубок 4, откуда поступает к устройству-потребителю (не показано). Воздух под давлением, создаваемым рабочим колесом 8 электродвигателя 6, через отверстие 23 поступает в рабочую камеру 20 двухстороннего обратного клапана 11. Поскольку давление воздуха в камере 20 больше, чем в камере 21 (так как резервный электродвигатель 7 в это время выключен), то лопасть 16 за счет разности этих давлений поджимается к перегородке 18, занимая крайнее возможное положение при своем движении по часовой стрелке (это положение показано на фиг. 2). В этом положении ротора 13 вход 25 сквозного канала 24 сообщен с каналом 14 и изолирован цилиндрической поверхностью 17 лопасти 16 от канала 15, исключая обратный переток воздуха через канал 15 к входному патрубку 3. При отключении основного электродвигателя 6 и включении резервного 7 последний вращает установленное на своем валу рабочее колесо 8. Перекачиваемый воздух из патрубка 3 под воздействием колеса 8 поступает в нижнюю (по фиг. 1 и 4) расточку 5 и в канал 15. Воздух под давлением, создаваемым рабочим колесом 8 электродвигателя 7, через отверстие 22 поступает в рабочую камеру 21 двухстороннего обратного клапана 11. Поскольку давление воздуха в камере 21 больше, чем в камере 20 (так как основной электродвигатель 6 в это время выключен), то лопасть 16 за счет разности этих давлений приходит в движение против часовой стрелки и поджимается к перегородке 18, занимая крайнее возможное положение при своем движении против часовой стрелки (это положение показано на фиг. 4). В этом положении ротора 13 вход 25 сквозного канала 24 сообщен с каналом 15 и изолирован цилиндрической поверхностью 17 лопасти 16 от канала 14, исключая обратный переток воздуха через канал 14 к патрубку 2. Далее воздух из канала 15 поступает на вход 25 сквозного канала 24, далее через его выход 26 - в выходной патрубок 4 и к устройству-потребителю (не показано). Определение угла поворота ротора 13, угловых размеров лопасти 16 и перегородки 18 являются задачей обычного инженерного расчета.

Вышеописанное выполнение установки существенно повышает технологичность обработки корпуса за счет хорошей доступности каналов и полостей корпуса для инструмента и замены геометрически сложной стыковочной поверхности (четырехгранная призма) на гораздо более технологичную цилиндрическую поверхность. Устраняется необходимость выполнения срезов каналов корпуса в виде двух сходящихся под острым углом плоскостей, а также улучшается геометрия канала, сообщающего один из каналов 14 или 15 с выходным патрубком 4 (он может быть выполнен с постоянным сечением, в то время как в прототипе из-за его конструкции в месте размещения заслонки были неизбежные резкие изменения сечения, что повышало потери давления). Отверстия 22 и 23 могут быть получены выполнением трех сообщающихся перпендикулярных сверлений с последующей заглушкой лишнего технологического отверстия. Наиболее технологичным является вариант выполнения, приведенный на иллюстрациях и описанный в п. 2 формулы изобретения: здесь все полости корпуса могут быть получены с одного установа фрезеровкой на станке с программным управлением (в общем случае каналы 14 и 15 могут быть получены методом электроэрозионной обработки). Таким образом, в результате использования изобретения повышается технологичность нагнетателя наряду с улучшением аэродинамических характеристик его проточной части.

Литература:
1. Авторское свидетельство СССР N 1574831 по кл. E 21 F 1/08, 1990 г.

2. Патент Российской Федерации N 2013663 по кл. F 04 D 25/10, 1994 г. (прототип).

Дублированный центробежный нагнетатель может быть использован для очистки газового состава изделий ракетной техники. Дублированный центробежный нагнетатель содержит корпус с двумя входными и выходным патрубками, два электродвигателя с рабочими колесами, установленными в сообщенных с входными патрубками расточках корпуса, двухсторонний обратный клапан, выход которого сообщен с выходным патрубком, а каждый из входов в виде канала сообщен с каждой из расточек соответственно. Рабочий орган двухстороннего обратного клапана размещен в его полости с возможностью перемещения и сообщает в каждом из своих крайних положений выходной патрубок с одним из каналов и разобщает его с другим каналом. Полость обратного клапана, в которую выходят каналы, выполнена цилиндрической, а рабочий орган выполнен в виде ротора лопастного неполноповоротного гидродвигателя. Выходной патрубок размещен соосно ротору, который снабжен сквозным каналом со входом на боковой цилиндрической поверхности лопасти ротора и выходом на прилегающем к выходному патрубку торце ротора, в цилиндрической полости корпуса установлена неподвижная перегородка, образующая с лопастью две рабочие камеры. Изобретение позволяет повысить технологичность нагнетателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Дублированный центробежный нагнетатель, содержащий сборный корпус с двумя входными и выходным патрубками, два электродвигателя с рабочими колесами, установленными в сообщенных с входными патрубками расточках корпуса, двухсторонний обратный клапан, выход которого сообщен с выходным патрубком, а каждый из входов в виде канала сообщен с каждой из расточек соответственно, рабочий орган двухстороннего обратного клапана, размещенный в его полости с возможностью перемещения и сообщающий в каждом из своих крайних положений выходной патрубок с одним из каналов и разобщающий его с другим каналом, отличающийся тем, что полость двухстороннего обратного клапана, на которую выходят каналы, выполнена цилиндрической, а рабочий орган выполнен в виде ротора лопастного неполноповоротного гидродвигателя, выходной патрубок размещен соосно ротору, который снабжен сквозным каналом со входом на боковой цилиндрической поверхности лопасти ротора и выходом на прилегающем к выходному патрубку торце ротора, при этом в цилиндрической полости корпуса установлена неподвижная перегородка, образующая с лопастью две рабочие камеры, а в корпусе выполнены отверстия, сообщающие каждую рабочую камеру с наиболее удаленным от нее каналом, причем в каждом из крайних положений ротора вход сквозного канала сообщен с одним из каналов и изолирован цилиндрической поверхностью лопасти от другого канала. 2. Дублированный центробежный нагнетатель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен состоящим из двух частей, соединенных по плоскости, перпендикулярной осям входных и выходных патрубков, размещенных на одной из частей корпуса, при этом полость двустороннего обратного клапана, обе расточки и оба канала выполнены в другой части корпуса открытыми по отношению к ней со стороны плоскости соединения, а сквозной канал ротора выполнен открытым по отношению к прилегающему к выходному патрубку торцу ротора.