Центробежная турбомашина Советский патент 1986 года по МПК F04D29/42 F04D29/46 

Изобретение относится к турбомашино- строению, а именно к конструкциям отводов центробежных насосов и вентиляторов, и является усовершенствованием центробежной турбомашины по основному авт. св. № 800393.

Цель изобретения - повышение КПД турбомашины путем уменьшения гидравлических потерь при обтекании языка и снижение шума и вибрации.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема турбомашины; на фиг. 2 - турбо- машина, меридиальное сечение; на фиг. 3 - конструкция устройства с приводом цилиндров от гидротурбин; на фиг. 4 - то же, с охватываюшей цилиндры лентой; на фиг. 5 - цилиндры, охваченные лентой с ворсом.

Центробежная турбомашина содержит спиральный корпус 1, сопряженный с диффузором 2 с образованием языка 3, и установленное в корпусе 1 рабочее колесо 4. В вершине языка 3 расположено тело 5 вращения, установленное с возможностью врашения в направлении колеса 4. Турбо- машина снабжена дополнительными телами врашения в виде цилиндров 6, расположенных в вершине языка 3 один за другим, при этом цилиндры 5 и 6 выполнены с постепенно увеличивающимся в направлении диф- фузора 2 диаметром, причем язык образован их поверхностями.

Один или все цилиндры могут быть снабжены приводом в виде гидротурбины 7, которая закреплена на одной оси с цилиндром. С наружной стороны диффузора 2 выполнена камера 8, сообщенная с полостью диффузора 2, в которой установлена гидротурбина 7. Камера 8 сообщается с полостью диффузора 2 подводной 9 и отводной 10 трубами. Турбомашина может быть снабжена замкнутой лентой 11 с жестким ворсом 12 на лицевой поверхности. Лента 11 с натягом охватывает цилиндры. При отсутствии ленты сами цилиндры могут быть покрыты ворсом из синтетического материала.

Турбомашина работает следующим образом.

Поток рабочего тела из рабочего колеса 4 через спиральный корпус 1 направляется в диффузор 2. При обтекании цилиндров в вершине языка 3 на них создается пере-

5

0

0

S

пад давления за счет циркуляции потока. За счет циркуляции цилиндры 5 и 6 приводятся во вращение в направлении вращения рабочего колеса. Вращение цилиндров препятствует срыву пограничного слоя на языке, что приводит к снижению гидравлического сопротивления на входе в диффузор 2, а также к снижению широкополостного П1ума и вибраций турбомашины. Установка нескольких последовательно расположенных цилиндров, огибающая поверхностей которых описывает форму языка, способствует увеличению эффекта снижения гидравлического сопротивления за счет увеличения протяженности зоны языка с вращающимися телами. При снабжении одного или нескольких цилиндров гидротурбиной 7 рабочее тело из полости диффузора 2 подается по подводной трубе 9 в камеру 8, проходит через лопасти гидротурбины, вращая ее и связанный с ней цилиндр, и по отводной трубе 10 выбрасывается в диффузор 2.

При снабжении всех цилиндров гидротурбинами частота их вращения подбирается таким образом, чтобы линейная скорость на поверхности первого по ходу потока цилиндра была равна скорости набегающего потока, а на последующих цилиндрах постепенно уменьшалась до 80% от скорости первого цилиндра. Такое конструктивное выполнение повышает эффективность снижения гидросопротивления и пуска за счет улучщения обтекания языка. При выполнении цилиндров, охваченных лентой 11, уменьшаются перетечки жидкости между цилиндрами и снижаются объемные гидравлические потери. Наличие жесткого ворса 12 на лицевой поверхности ленты 11 способствует снижению шума и увеличивает взаимодействие ленты с потоком, что приводит к увеличению частоты вращения цилиндров, что, в свою очередь, приводит к усилению эффекта снижения сопротивления и шума. Эластичность ворса и выполнение его с низким коэффициентом смачиваемости позволяет свободно проходить жидкости через ворсинки, что позволяет, в свою очередь, эффективно использовать всю рабочую поверхность ворсинок, и они могут работать как лопатки у турбины. Кроме того, улучшаются гидродинамические характеристики потока.

фиг. 2

фиг.З

6. 5

фиг. 4

сриг.5