ВЫСОКОНАПОРНЫЙ ВОЛНОВОЙ НАГНЕТАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F04D29/26 

Использование: в качестве высоконапорного центробежного компрессора для паровых и газовых сред, в технических устройствах и энергопреобразовательных установках.

Сущность изобретения: высоконапорный центробежный компрессор с применением принципиально новых решений в области воздействия на перемещаемую и сжимаемую среду для ее сжатия и охлаждения в период процесса сжатия.

Изобретение относится к совместному решению новых задач в одном устройстве для интенсификации процесса сжатия и увеличения напорных характеристик устройства.

Существуют решения, направленные на выполнение поставленной задачи, повышение напора за счет установки многоступенчатых центробежных рабочих колес, увеличения количества напорных лопаток или увеличения диаметра рабочего колеса. Одно из таких решений выбрано в качестве прототипа (US 5368443, 29.11.1994).

Решение по прототипу направлено на увеличение напорных характеристик устройства, за счет установки криволинейных лопаток радиально и на различных расстояниях от центра вращения, но не решают задачу в полной мере из-за малой частоты (количества) установленных лопаток, что способствует внутренней циркуляции (помпажу) при увеличении напора.

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение напорных характеристик центробежного компрессора, и данная цель достигается применением новых технических решений, а именно: в соответствии с пунктом формулы - 1, высоконапорный центробежный компрессор состоит из корпуса, с размещенным внутри на приводном валу несущим диском с радиальными рабочими лопатками, при этом, с целью увеличения напора, рабочие лопатки, образующие камеры нагнетания, выполнены в виде ломаной линии, синхронно изогнуты с углом плавного изгиба 27,5 градусов.

В соответствии с пунктом формулы - 2 в высоконапорном центробежном компрессоре, количество рабочих лопаток увеличивается от П1 до ПХ в арифметической прогрессии, где П - количество рабочих лопаток, при этом начало следующих рядов лопаток по диаметру начинается от длины дуги условного прохода канала, равной двум длинам дуг начала предыдущих двух рядов лопаток.

В соответствии с пунктом формулы -1, две синхронно изогнутые рабочие лопатки 2, как ограничение объема потока среды и одновременно ее многократные изменения направления (по условиям формулы изобретения +_27,5°), перемещаемому потоку сообщается двухстороннее попеременное обжатие, без снижения центробежной силы. При данных условиях этот процесс можно рассматривать как высоконапорный центробежный компрессор, где также потоку задается ускорение на рабочих лопатках и торможение на направляющих лопатках компрессора. Большей степени обжатия будет способствовать больший угол 4, изменения наклона до 45°, а также центробежная сила, зависящая от физических характеристик среды и радиальной скорости вращения рабочего колеса компрессора.

В соответствии с пунктом формулы 2, математически заданное количество рабочих лопаток обеспечивает оптимизацию объемных камер нагнетания по условиям упругости паровых и газовых сред, для процесса сжатия, а также по условиям уменьшения потерь на внутреннюю круговую циркуляцию (помпаж), что также увеличивает степень нагнетания.

На чертеже показано объемное представление о сущности заявленных новых технических решениях, обеспечивающих волнообразных проход среды по межлопаточным каналам, а также математическая закономерность размещения начала ряда следующих волнообразных лопаток и зона ввода охлажденной части среды с целью повышения напорных характеристик компрессора.

Обозначения: 1 - несущий диск рабочих лопаток,

2 - рабочие волновые лопатки компрессора (нагнетателя),

3 - осевая линия направления волновых лопаток,

4 - угол отклонения от осевой линии,

5 - зона регенеративного ввода среды,

L - длина дуги по диаметру начала ряда лопаток.

Представленные новые технические решения в предлагаемом изобретении позволяют во многих технических устройствах, предназначенных для нагнетания и сжатия паровых и газовых сред, не использовать многоступенчатые, технологически сложные и дорогие устройства, а использовать новые решения с меньшими затратами для выполнения обозначенных задач.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в компрессорах или энергопреобразовательных установках, работающих в паровых или газовых средах. Технический результат обеспечивается за счет того, что в высоконапорном центробежном компрессоре, состоящем из корпуса, с размещенным внутри на приводном валу несущим диском с радиальными рабочими лопатками, согласно изобретению, рабочие лопатки, образующие камеры нагнетания, выполнены в виде ломаной линии от оси своего направления, синхронно изогнуты, имея угол плавного изгиба 27,5 градусов. Изобретение направлено на увеличение интенсификации процесса сжатия и увеличения напорных характеристик устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Высоконапорный центробежный компрессор, состоящий из корпуса, с размещенным внутри на приводном валу несущим диском с радиальными рабочими лопатками, отличающийся тем, что рабочие лопатки, образующие камеры нагнетания, выполнены в виде ломаной линии и синхронно изогнуты с углом плавного изгиба 27,5 градусов.

2. Высоконапорный центробежный компрессор по п.1, отличающийся тем, что количество рабочих лопаток увеличивается от П1 до ПХ в арифметической прогрессии, где П - количество рабочих лопаток, при этом начало следующих рядов лопаток по диаметру начинается от длины дуги условного прохода канала, равной двум длинам дут начала предыдущих двух рядов лопаток.