Нагнетатель Лазарева Советский патент 1993 года по МПК F04D17/00 

Изобретение относится к вентиляторо- строению и может быть, в частности, применено в нагнетателях, используемых для объектов на воздушной подушке.

Цель изобретения - повышение КПД, в частности на малых расходах, и компактности нагнетателя при общем улучшении его компоновочкых свойств и уменьшении радиальных размеров.

Указанная цель достигается созданием благоприятных условий для безотрывного течения потока в центробежной ступени как на входе за счет закрутки его предвключен- ным осевым колесом встречного вращения, так и путем организации устойчивой меридиональной циркуляции в полости боковой улитки благодаря частичному размещению в ней периферии закрытого центробежного колеса, уплотненного с обеих сторон и обращенного своей примыкающей к выходному сечению колеса, полузакрытой стороной лопаточного венца ко входу в кольцеобразный канал улиточной полости с увеличивающимся по ходу потока боковым сечением круглой, овальной или прямоугольной формы, что также уменьшает наружный диаметр нагнетателя, и облегчает его компоновку,

На чертеже представлен разрез предложенного нагнетателя.

Он состоит из корпуса 1 и последовательно расположенных в нем по ходу потока осевого 2 и центробежного 3 колес встречного вращения. Центробежное колесо 3 установлено на приводн ом валу 4, соединенном при помощи соосного редуктора (не показан) с осевым колесом 2. При этом редуктор помещается между этими колесами внутри корпуса 1, а сами колеса расположены соосно.

Уменьшение наружного диаметра улитки 7 нагнетателя достигается путем пропорционального увеличения площади поперечного сечения в осевом (боковом) направлении по мере движения газа от входа к выходу из нее в сочетании с частичным вводом в зону улитки (радиальная плоско(Л

С

со

го

СП 00

ю о

сть) полузакрытой части закрытого рабочего колеса 3, т.е. не имеющей покрывного диска периферийной части лопаточного венца 6, непосредственно примыкающей к выходному сечению 5 этого колеса и обращенной торцами лопаток ко входу в боковую улиточную полость В результате такого совершенствования конструкции нагнетателя в меридиональной плоскости сечения боковой улички возникает устойчивая круговая циркуляция рабочей среды, способствующая общему улучшению структуры безотрывно движущегося в направлении к выпускному патрубку потока, стабилизирующее воздействие которого не только повы- и.ает КПД на номинальном режиме работы, но и расширяет диапазон экономичного регулирования нагнетателя на область малых расходов. Этому также в значительной мере содействует предварительная закрутка потока на входе в центробежную ступень (рабочее колесо 3) за счет предварительно включенного осевого колеса 2 встречного вращения.

Организация вихревой закрутки потока в боковой улиточной камере, как следует из данных патента ФРГ № 2745992, повышает КПД устройства, что объясняется уменьшением потерь нз трение не только в процессе перемещения среды, но и вследствие устранения (или уменьшения) турбулентности ра- диального потока на периферии центробежного колеса, после осевого отклонения и принудительного вовлечения в круговое вращение среды внутри меридионального сечения бокового улиточного канала по мере ее перемещения вдоль этого расширяющегося к выходу кольцевого канала. Сочетание закрутки потока в концевом элементе осецентробежной ступени с закруткой потока на входе в нее при помощи предвключенного осевого колеса встречного вращения, а также применение уплотненного с обеих сторон закрытого центробежного колеса, заметно уменьшающего объемные потери из-за устранения внутренних перетечек среды, безусловно приведут к существенному росту КПД в целом м расширению зоны экономичной работы предложенного нагнетателя на частичных режимах.

Осерадиальновихреулиточный нагнетатель работает следующим образом.

Кинематически центробежное колесо 3 получает вращение от жестко связанного с ним ведущего вала 4, а осевое колесо 2 приводится от соосно расположенного с ведущим ведомого вала встроенного редуктора, обеспечивающего изменение как относительной скорости, так и направление вращения этих колес.

Воздушный поток поступает на осевое колесо 2 первой ступени нагнетателя и, получив необходимую закрутку, повышающую противопомпажную устойчивость сжатия среды во второй ступени, при соответствующем увеличении давления подается на центробежное колесо 3 этой ступени, где

О давление потока снова возрастает. По выходе из концевого сечения 5 рабочего колеса 3 воздушный поток под влиянием геометрии обводов бокового улиточного канала меняет радиальное направление движения на осе5 вое и затем принудительно вовлекается в круговое вращение меридионального профиля с одновременным винтообразным перемещением среды вдоль расширяющегося к выходу канала улитки 7, где давление ее

0 (среды) повышается еще раз согласно действию закона спиральной камеры, обусловленного возникновением градиента давления вследствие падения скорости потока по мере его движения к выходному

5 патрубку.

Помимо существенной стабилизации и связанным с этим.повышением экономичности рабочего процесса, вихревая закрутка потока в улитке способствует также росту

0 противопомпажнои устойчивости нагнетателя на частичных режимах работы Другими словами, среда, покидая выходное сечение 5 центробежного колеса 3, под воздействием аэродинамических и центрЪбеж5 ных сил дополнительно разгоняется в меридиональном сечении боковой полости улитки 7, что принудительно упорядочивает структуру потока, движущегося в расширяющемся к выходу улиточном канале, благо0 даря чему снижается вероятность образования срывов, застойных зон и обратных течений среды вследствие возрастающей по мере движения среды в улитке 7 конфузорности сжимаемого потока, особен5 но на малых расходах Обеспечение же надежного развитого в радиальном направлении уплотнения закрытого центробежного колеса 3 со стороны покрывного диска в дополнение к уплотнению несущего

0 диска, а также относительное повышение радиальной компактности корпуса 1 способствует росту показателей совершенства описанной конструкции нагнетателя.

Таким образом, помимо существенного

5 роста КПД на номинальном и частичных режимах эксплуатации при общей повышении противопомпажнои устойчивости предложенного нагнетателя за счет радикального улучшения условий входа-выхода ступ, благодаря дополнительно предусмотренному

со стороны покрывного диска центробежного колеса уплотнению вдобавок заметно снизятся объемные потери, связанные с наличием внутренний перетечек среды, что также увеличит экономичность процесса сжатия, А вследствие применения вихреу- литочного концевого элемента ступени постоянного наружного диаметра удается сократить радиальные размеры нагнетателя, заметно улучшив его компоновочные свойства. Все это вместе взятое безусловно повысит его технико-экономическую эффективность.

Формула изобретения Нагнетатель, содержащий цилиндри- ческий корпус со спиральной камерой и с впускным и выпускным патрубками, уста- новленноев корпусе центробежное рабочее колесо с закрепленными на несущем диске рабочими лопатками, выходная Часть кото-

рых расположена в спиральной камере, имеющей в поперечном сечении переменную ширину, увеличивающуюся по ходу потока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем организации безотрывного течения в спиральной камере, нагнетатель дополнительно снабжен предвключенным осевым рабочим колесом, размещенным во впускном патрубке с возможностью вращения в противоположную сторону относительно центробежного колеса, последнее снабжено покрывным диском, закрепленным на входной части лопаток до места сопряжения впускного патрубка со спиральной камерой, при этом на покрывном диске и на соответствующей поверхности корпуса в зоне впускного патрубка выполнено уплотнение, а наружный диаметр несущего диска равен выходному диаметру лопаток.

Использование: в вентиляторострое- нии. Сущность изобретения: нагнетатель содержит установленное в корпусе центробежное рабочее колесо с закрепленными на несущем диске рабочими лопатками, выходная часть которых расположена в спиральной камере, имеющей переменную ширину, увеличивающуюся по ходу потока. Рабочее колесо имеет покрывной диск, закрепленный на входной части лопаток до места сопряжения впускного патрубка со спиральной улиткой и снабженныйуплотне- нием. Нагнетатель имеет осевое рабочее колесо, вращающееся в противоположную сторону относительно центробежного колеса. 1 ил.