Вихревой компрессор Советский патент 1993 года по МПК F04D17/06 

Изобретение относится к вакуумному и компрессорному машиностроению и может быть использовано в конструкциях вихре- вы-х компрессоров и вакуум-насосов.

На фиг. 1 представлена конструкция вихревого компрессора, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - опорный узел вспомогательного подшипника с твердосплавными обоймами.

Вихревой компрессор содержит корпус 1 с всасывающим 2 и нагнетательным 3 патрубками и боковым рабочим каналом 4, расположенное в корпусе 1 рабочее колесо 5 с лопатками 6, установленными на ступице 7, опорный узел 8 колеса 5 и приводит 9. Корпус 1 снабжен выполненной с ним заодно цилиндрической опорной втулкой 10, ступица 7 рабочего колеса 5 установлена на последней, опорный узел 8 имеет газодинамический подшипник 11, выполненный в виде нарезок 12 на контактирующих поверхностях опорной втулки 10 и расточки 13 ступи- цы 7, и вспомогательный подшипник качения 14, выполненный в виде канавок 15 на контактирующих поверхностях и установленных в них тел качения 16, а привод 9 содержит, постоянные магниты 17, установленные в ступице 7, и обмотки 18 электромагнита, размещенные по внутренней расточке 19 опорной втулки 1.0. Канавки 15 вспомогательного подшипника 14 снабжены направляющими твердосплавными обоймами 20, а тела качения 16 установлены с зазором относительно контактирующих поверхностей. Боковой канал 4 корпуса 1 снабжен со стороны лопаток 6 кольцевым

00

к о о

Јь

выступом 21, образующим с опорной втулкой 10 кольцевую камеру 22, в которой размещена часть ступицы 7 рабочего колеса 5. Между нагнетательным 3 и всасывающим 2 патрубками в рабочем канале 4 установлен разделитель 23.

Вихревой компрессор работает следующим образом.

Рабочая среда через всасывающий патрубок 2 поступает на участок всасывания рабочего канала 4, а затем в межлопаточные каналы рабочего колеса 5, образованные лопатками б. Подсос газа в межлопаточные каналы осуществляется парциально, преимущественно в осевом направлении, и в последних происходит преобразование механической энергии приводного электродвигателя 9 в энергию газового потока. Под действием центробежных сил частицы газа выбрасываются преимущественно в радиальном направлении в канал 4 вихревого компрессора, где происходит преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления и уменьшается тангенциальная скорость движения частиц газа. При этом частицы газа начинают отставать от рабочего колеса 5 и через определенный промежуток времени опять попадают на вход в межлопаточные каналы рабочего колеса 5. Таким образом, частицы рабочей среды движутся от всасывающего патрубка 2 к нагнетательному 3 по сложной спиралеобразно тороидальной траектории и лопатке 6 рабочего колеса 5, в отличие от других машин динамического сжатия не один, а несколько раз воздействуют на частицы газа, что обеспечивает значительно больший напор вихревых компрессоров, чем центробежных. Установленный между нагнетательным 3 и всасывающим 2 патрубками в рабочем канале 4 разделитель 23 предотвращает проникновение основного потока газа на участок всасывания и обеспечивает его подачу в нагнетательный патрубок 3 компрессора.

Компримирование газа осуществляется за счет передачи энергии от приводного электродвигателя 9, неподвижные обмотки 18 которого, создающие вращающееся магнитное поле, размещены во внутренней расточке 19 опорной втулки 10 и связаны с источником переменного электрического тока. Вращающееся магнитное поле воздействует на постоянные магниты 17, установленные в ступице 7 рабочего колеса 5, заставляя последнее вращаться и передавать энергию компримируемому газу. При это по сравнению с другими конструкциями вихревых компрессоров потери дискового трения рабочего колеса 5 сводятся к минимуму, т.к. радиальная протяженность ступицы 7, не участвующая в компримировании газа минимальна. Устраняются также потери мощности в электродвигателе за счет ус5 транения промежуточных механизмов, передающих энергию привода 9 к рабочему колесу 5, в частности, муфт, опорных подшипников привода и других. Кроме того, значительно уменьшаются перетечки комп0 римируемого газа из области нагнетания в область всасывания по торцовым поверхностям рабочего колеса 5.

Вращение рабочего колеса 5 осуществляется на опорном подшипнике 11 газоди5 намического типа, нарезки 12 которого создают подпор газовой рабочей среды и подвешивают рабочее колесо 5 на рабочих режимах. Вспомогательный подшипник 14 с телами качения работает на режимах

0 пуска и останова, когда подпор газа, создаваемый нарезками 12 основного газодинамического подшипника 11, недостаточен . для подвеса рабочего колеса 5. Дополнительную стабилизацию положения рабочего

5 колеса 5 относительно опорной втулки 10. создает вращающееся магнитное поле обмоток 18, взаимодействующее с магнитным полем постоянных магнитов 17. На рабочих оборотах тела качения 16 под действием

0 центробежных сил за счет люфта между контактирующими с ними поверхностями поджимаются к внутренним поверхностям канавок 15 ступицы 7 рабочего колеса 5 и, тем самым, устраняется трение тел качения

5 16 о контактирующие поверхности.

Установка направляющих твердосплавных обойм 20 в канавках 15 ступицы 7 и опорных втулок 10 позволяет повысить надежность работы опорного узла 8 и комп0 рессора в целом..

Выполнение бокового канала 4 корпуса 1 компрессора с кольцевым выступом 21, образующим с опорной втулкой 10 кольцевую камеру 22, в которой размещена часть

5 ступицы 7 рабочего колеса 5,позволяет снизить перетечки газа вдоль торцевой поверхности ступицы 7 рабочего колеса 5 и, тем самым, снизить потери трения. Формула изобретения

0 1. Вихревой компрессор, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и боковым рабочим каналом, расположенные в корпусе рабочее колесо с лопатками, установленными на ступице, 55 опорный узел колеса и привод, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью уменьшения аэродинамических потерь, корпус снабжен выполненной в нем заодно цилиндрической опорной втулкой, ступица рабочего колеса установлена на последний, опорный узел

имеет газодинамический подшипник, выполненный в виде нарезок на контактирующих поверхностях опорной втулки и расточки ступицы, и вспомогательный подшипник качения, выполненный в виде канавок на контактирующих поверхностях и установленных в них тел качения, а привод содержит постоянные магниты, установленные в ступице, и обмотки электромагнита размещенные на внутренней расточке опорной втулки.

0

2. Компрессор поп. 1.отличающий- с я тем, что канавки вспомогательного подшипника снабжены направляющими твердосплавными обоймами, а тела качения установлены с зазором относительно контактирующих поверхностей;

3. Компрессор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что боковой канал корпуса снабжен со стороны лопаток кольцевым выступом, образующим с опорной втулкой кольцевую камеру, в которой размещена часть ступицы рабочего колеса.

Использование: в области вакуумного и компрессорного машиностроения, может быть использовано в конструкциях вихревых компрессоров различного назначения. Сущность изобретения: вихревой компрессор содержит корпус с всасывающим и нагнетательным патрубками и боковым рабочим каналом, расположенное в корпусе рабочее колесо со ступицей и рабочими лопатками и приводной электродвигатель. Корпус 1 компрессора выполнен заодно целое с цилиндрической опорной втулкой, а ступица рабочего колеса снабжена ответной цилиндрической расточкой. В сопрягающихся поверхностях опорной втулки и расточки рабочего колеса выполнены нарезки газодинамического подшипника и канавки с размещенными в них.телами качения 13 вспомогательного подшипника 7..2 з.П.ф- лы, 3 ил.

18

if

/4

А

/J Я Я Щиг1

1820041

А-А

(риг. г