PL149741B1

PL149741B1 - Radial-type compressor impeller

Info

Publication number: PL149741B1
Application number: PL1986261206A
Authority: PL
Original assignee: Proizvodstvennoe Obiedinenie "Nevsky Zavod" Imeni
Priority date: 1986-01-17
Filing date: 1986-08-28
Publication date: 1990-03-31
Also published as: PL261206A1; WO1987004500A1; CS673486A1; HU199596B; EP0258440A4; JPS63502199A; US4795311A; DD258839A1; IN164252B; EP0258440A1; HUT46400A; YU111686A; RO100173B1; EP0258440B1; CS256204B1; SU1373883A1

Description

POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA	OPIS PATENTOWY	149 741

	Patent dodatkowy do patentu nr-	Tc Z ^{y :} tLNlA \|
11¾¾	Zgłoszono: 86 08 28 /P. 261206/	1 U Palmowego 1 1 f.. ·. r· ''· · * \|
W	Pierwszeństwo: 86 01 17 Związek Socjalistycznych Republik Radzieckicl	Int. CI.⁴ F04D 29/26
URZĄD PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 87 09 21
PRL	Opis patentowy opublikowano: 90 07 31

Twórcy wynalazku: Vladimir Viktorovich Arkhipov, Gennady Fedorovich Velikanov, Yakov Samuilovich Levin, Yadim Safonievich Magdychansky, Gennady Ivanovich Petrov, Gilya Alzikovich Raer, Kir Borisovich Sarantsev

Uprawniony z patentu: Proizvodstvennoe Obiedinenie Nevsky Zavod^w Imieni

V.I.Lenina, Leningrad /Związek Socjalistycznych Republik Radzieckich/

WIRNIK SPRĘŻARKI PROMIENIOWEJ

Przedmiot wynalazku stanowi wirnik sprężarki promieniowej, w szczególności wirnik typu zamkniętego. Wynalazek można stosować w niskociśnieniowych wirnikach sprężarek promień iowych /went yla to rów/.

Znany jest wirnik sprężarki promieniowej, zawierający tarczę podstawową, łopatki robocze oraz tarczę przykrywającą, złożoną z pasa do kierowania strumieniem gazu w wirniku i z pierścienia do umieszczenia uszczelnień /Ris W.F.: Sprężarki promieniowe, Leningrad: Masinostroenie 1981, s. 35, 103/.

Tarcza przykrywająca jest jednolita, wykonana z jednej odkuwki. Wirniki z takimi tarczami przykrywającymi odznaczają się możliwością pracy przy dużych prędkościach obwodowych /od 120 do 300 m/s/.

Wykonanie tarcz przykrywających jako elementów jednolitych z jednej odkuwki wymaga jednak zużycia znacznej ilości metalu /współczynnik wykorzystania metalu wynosi 19%/ oraz dużej pracochłonności /8^6 metalu przekształca się w wióry/.

Ponadto duże prędkości obwodowe wywołują odkształcenie zgięcia pierścienia i pasa oraz promieniowe odkształcenie pierścienia. Odkształcenia te powodują przemieszczenie promieniowe pierścienia, co wymaga zwiększenia szczelin pomiędzy pierścieniem i uszczelkami, osadzonymi w obudowie sprężarki. Zwiększenie szczelin przyczynia się z kolei do wzrostu upływu gazu i do zmniejszenia ekonomiczności sprężarki.

Z książki Bruka A.D. Wentylatory wyciągowe urządzeń do oczyszczania gazu” /Moskwa 1984, s.120/ znany jest wirnik sprężarki promieniowej, zawierający tarczę podstawową, łopatki robocze i tarczę przykrywającą, wykonaną z pasa do formowania strumienia gazu w wirniku i z pierścienia do umieszczenia uszczelek, które to dwie części są połączone ze sobą.

149 741

Połączenie pasa z pierścieniem przeprowadza się bądź metodą spawania, bądź też nitowaniem. Wirnik, w którym tarcza przykrywająca jest wykonana jako złożona, z takim połączeniem pasa z pierścieniem, odznacza się wprawdzie mniejszą praco- i metalochłonnością w porównaniu z wirnikiem, w którym tarcza przykrywająca jest wykonana jako jednolita, lecz za to dużymi naprężeniami w połączeniu pasa z pierścieniem, co uniemożliwia zastosowanie takich wirników do pracy z prędkościami obwodowymi powyżej 120 m/s.

Celem wynalazku Jest opracowanie wirnika, w którym połączenie pasa z pierścieniem jest wykonane w taki sposób, aby zmniejszyć naprężenia w miejscu tego połączenia, a tym samym umożliwić zastosowanie tych wirników do pracy z prędkościami obwodowymi powyżej 120 m/s.

Wirnik sprężarki promieniowej, według wynalazku, posiada połączenie pasa z pier soleniem, które jest wykonane jako rozłączne, z utworzeniem na pasie i pierścieniu sprzęganych powierzchni, i na sprzęganej powierzchni pierścienia od strony łopatek kołnierz pierścieniowy, wchodzący w podtoczenie pierścieniowe, wykonane na sprzęganej powierzchni pasa, przy czym średnica wewnętrzna jest mniejsza od średnicy pierścienia wzdłuż ich sprzęganych powierzchni o 1,0 * 1,5 · 10^D_Q.

Dzięki zastosowaniu niniejszego wynalazku:

a/ maleją naprężenia w miejscu połączenia pasa z pierścieniem, co umożliwia stosowanie tarcz przykrywających wirnika według wynalazku do pracy przy prędkościach obwodowych powyżej 120 m/s do 300 m/s;

b/ znaczne zmniejszenie naprężeń i przemieszczeń promieniowych pierścienia pozwala na stosowanie uszczelnień z minimalnymi luzami, co zwiększa sprawność sprężarki /o 0,^6/;

c/ dla sprężarek, pracujących z prędkościami obwodowymi do 300 ra/s, można wytwarzać pas tarcz przykrywających z blachy metodą wykrawania, a pierścień - z odkuwki bębnowej ze stali niskostopowej, co znacznie zmniejsza praco- i metalochłonność wytwarzania;

d/ powstaje możliwość wytwarzania pasa tarcz przykrywających, mających różne średnice zewnętrzne i średnice wejściowe, przy użyciu jednego tylko tłocznika.

. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiona jest częśó wirnika sprężarki promieniowej według wynalazku w przekroju podłużnym.

Wirnik sprężarki promieniowej według wynalazku, przedstawiony na fig. 1, zawiera tarczę podstawową 1 oraz łopatki robocze 2, wykonane jako jedna całość z tarczą 1 lub przyspawane /przylutowane/ do niej.

Z łopatkami 2 połączona jest sztywno /przez spawanie lub lutowanie/ tarcza przykrywająca 3, złożona z połączonych ze sobą: pasa 4 do formowania strumienia gazu w wirniku i pierścienia 5 do umieszczenia uszczelek /nie uwidocznionych na rysunku/, zapobiegających upływom gazu.

Połączenie pasa 4 i pierścienia 5 jest wykonane jako rozłączne, z utworzeniem sprzęganych powierzchni 6 i 7, odpowiednio pasa 4 i pierścienia 5.

Średnica wewnętrzna D_q pasa 4 jest mniejsza od średnicy D pierścienia 5 wzdłuż ich sprzęganych powierzchni 6 i 7. Różnica średnic D_q i D zawiera się w granicach od 1 do 1,5 · 10 ^0 , co eliminuje podczas pracy wirnika naprężenia połączenia sprzęganych powierzchni°6 i 7 i umożliwia stosowanie konstrukcji wirnika do pracy z prędkościami obwodowymi powyżej 120 m/s /do 300 m/s/.

Na sprzęganej powierzchni 7 pierścienia 5 wykonany jest od strony łopatek 2 kołnierz pierścieniowy 8. Kołnierz pierścieniowy 8 jest umieszczony w podtoczeniu pierścieniowym 9, wykonanym na sprzęganej powierzchni 6 pasa 4 tarczy przykrywającej 3.

149 741

Pomiędzy kołnierzem pierścieniowym 8 a podtoczeniem 9 występuje szczelina 10. Umieszczenie kołnierza pierścieniowego 8 w podtoczeniu pierścieniowym 9 pasa 4 zapobiega przemieszczaniu się pierścienia 5 w kierunku osiowym i promieniowym.

Powierzchnie czołowe 11 i 12, odpowiednio kołnierza 8 i podtoczenia 9 oraz powierzchnie czołowe 13 i 14 odpowiednio kołnierza 8 i łopatek 2 eliminują przemieszczanie się pierścienia 5 w kierunku osiowym. Na powierzchni zewnętrznej pierścienia 5 znajduje się kilka stopni 15, służących do osadzenia uszczelek /nie uwidocznionych na rysunku/. Wirnik sprężarki promieniowej według wynalazku działa w sposób, opisany poniżej.

Podczas obracania się wirnika sprężarki promieniowej na jego elementy składowe działają siły odśrodkowe. Ponieważ łopatki 2 są połączone sztywno z tarczą 1 i pasem 4 tarczy przykrywającej 3, przeto działają na nie siły odśrodkowe od masy własnej i części masy łopatek 2. Nie występuje przy tym praktycznie siła wzajemnego oddziaływania pasa 4 i pierścienia 5, gdyż różnica średnic D_Q i D sprzęganych powierzchni 6 i 7 pasa 4 i pierścienia 5 jest dobrana w taki sposób, iż podczas pracy wirnika nie ma współoddziaływania pomiędzy pasem 4 a pierścieniem 5 - elementy te jedynie stykają się ze sobą.

Brak współoddziaływania pierścienia 5 i pasa 4 pociąga za sobą nie występowanie momentu zginającego, co eliminuje wygięcie pasa 4.

Brak wygięcia pasa 4 zapewnia jego równomierne obciążenie, zmniejszenie wielkości naprężeń stycznych i całkowite wyeliminowanie naprężeń promieniowych.

Ponieważ praktycznie nie występuje współoddziaływanie pierścienia 5 i pasa 4, przeto na pierścień 5 tarczy przykrywającej 3 działają jedynie siły odśrodkowe masy własnej pierścienia 5, które są nieduże ze względu na małą prędkość obwodową pierścienia i jego małą masę /w porównaniu z prędkością obwodową wirnika i masą pasa 4 oraz częścią masy łopatek 2/. W związku z tym małe są naprężenia w pierścieniu 5, a tym samym przemieszczenia promieniowe pierścienia 5.

W ten sposób zmniejszenie wielkości naprężeń kołnierza 8 i pasa 4 oraz brak współoddziaływania pierścienia 5 i pasa 4 umożliwiają użytkowanie konstrukcji wirnika według wynalazku przy prędkościach obwodowych powyżej 120 m/s /do 300 m/s/, a mała wielkość przemieszczeń promieniowych pierścienia 5 pozwala zmniejszyć szczeliny w uszczelkach, co przyczynia się do zmniejszenia upływów i zwiększenia sprawności sprężarki.

Względne przemieszczenia promieniowe pierścienia 5 /wywołane przez jego niewyważenie szczątkowe/ eliminuje się za pomocą siły tarcia w miejscu styku kołnierza 8 z łopatkami 2. Tę siłę tarcia wywołują obciążenia osiowe, przenoszone od pasa 4 poprzez powierzchnie czołowe 11 i 13 kołnierza 8 oraz powierzchnię czołową 12 podtoczenia 9 na łopatki 2.

Kołnierz 8 również zapobiega przemieszczaniu się pierścienia 5 w kierunku osiowym, które eliminuje się za pomocą powierzchni czołowych 11, 12, 13 i 14 kołnierza 8, podtoczenia 9 i łopatek 2.

Podczas pracy na pas 4 tarczy przykrywającej 3 działa jedynie siła odśrodkowa od jego własnej masy i części masy łopatek. Nie występuje natomiast w praktyce siła oddziaływania wzajemnego pasa 4 i pierścienia 5, ponieważ przy odpowiednio dobranej różnicy średnic /wielkości wcisku/ brak jest oddziaływania wzajemnego pomiędzy pierścieniem 5 a pasera 4 - części te stykają się tylko ze sobą. Brak momentu zginającego eliminuje zgięcia pasa 4, a tym samym zapewnia jego równomierne obciążenie. W następstwie następuje zmniejszenie wielkości naprężeń stycznych i całkowite wyeliminowanie naprężeń promieniowych. Na pierścień 5 tarczy przykrywającej 3 działają przy tym jedynie siły odśrodkowe masy własnej pierścienia 5, w związku z czym małe są występujące w nim naprężenia, a tym samym przemieszczenia promieniowe.

Brak sił wzajemnego oddziaływania pasa 4 z pierścieniem 5 oraz mała wielkość naprężeń w miejscu połączenia pasa 4 z pierścieniem 5 umożliwiają zastosowanie wirnika z tarczami przykrywającymi 3 takiej konstrukcji do pracy z prędkościami obwodowymi, przekraczającymi znacznie 120 m/s /do 300 m/s/.

149 741

Obecność kołnierza 8 na pierścieniu 5 od strony łopatek 2 i jego umieszczenie w podtoczeniu pierścieniowym 9 pasa zapobiega przemieszczeniu pierścienia 5 jako ciała sztywnego względem pasa 4 w kierunku osiowym i promieniowym. Przemieszczeniom w kierunku osiowym przeciwdziałają: w jedną stronę powierzchnie czołowe kołnierza 8 i podtoczenia 9, natomiast w drugą stronę łopatki 2. Względne przemieszczenia pierścienia 5 /wywołane przez jego niewyważenie szczątkowe/ eliminuje się za pomocą siły tarcia w miejscu stykania się kołnierza 8 z łopatkami 2. Wymieniona siła tarcia jest wywołana przez obciążenia osiowe, przenoszone od pasa 4, poprzez powierzchnie czołowe kołnierza 8 i podtoczenie 9 na łopatki 2. Obciążenia te eliminują jedynie przemieszczenia względ ne pierścienia 5 jako ciała sztywnego.

Badania doświadczalne wykazały, że optymalne wielkości wcisku /różnica sprzęganych średnic pierścienia i pasa/ zawierają się w granicach od 1 do 1,5 . 10^D_Q, gdzie

D oznacza średnicę wewnętrzną pasa 4. o

Dolna granica wielkości wcisku 1 .10 ^D_Q jest uwarunkowana możliwością obróbki mechanicznej tarczy przykrywającej 3 podczas jej wytwarzania. W przypadku wielkości wcisku, mniejszych od 1 · 10”^D_o, niemożliwa jest obróbka mechaniczna tarczy przykrywającej 3 przy dowolnym sposobie jej zamocowania.

W przypadku wielkości wcisku w połączeniu pierścienia 5 z pasem 4 większych od 1,5 . 1O’\, podczas pracy sprężarki zaczyna ujawniać się oddziaływanie pasa 4 na pierścień 5, co przyczynia się do powiększenia naprężeń w poąączeniu, wzrostu odkształceń pierścienia 5 i konieczności zwiększenia szczelin w uszczelkach przy zwiększonych prędkościach obwodowych, co z kolei powoduje zwiększenie upływów i zmniejszenie sprawności sprężarki.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Wirnik sprężarki promieniowej, zawierający połączone sztywno ze sobą: tarczę podstawową, łopatki robocze i tarczę przykrywającą, złożoną z połączonych ze sobą: pasa do formowania strumienia gazu w wirniku i pierścienia do umieszczenia uszczelek, znamienny tym, że połączenie pasa /4/ z pierścieniem /5/ jest wykonane jako rozłączne, z utworzeniem na pasie /4/ i pierścieniu /5/ sprzęganych powierzchni /6, 7/ i na sprzęganej powierzchni /7/ pierścienia /5/ od strony łopatek /2/ znajduje się kołnierz pierścieniowy /8/, wchodzący w podtoczenie pierścieniowe /9/, wykonane na sprzęganej powierzchni /6/ pasa /4/, przy czym średnica wewnętrzna /D_q/ pasa /4/ jest mniejsza od średnicy /D/ pierścienia /5/ wzdłuż ich sprzęganych powierzchni /6, 7/ o wartości 1,0 ♦ 1,5 . 10”^D_o>

Pracownia Poligraficzna UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 1500 zl