RU2108488C1 - Vortex machine - Google Patents
Vortex machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108488C1 RU2108488C1 RU95121927A RU95121927A RU2108488C1 RU 2108488 C1 RU2108488 C1 RU 2108488C1 RU 95121927 A RU95121927 A RU 95121927A RU 95121927 A RU95121927 A RU 95121927A RU 2108488 C1 RU2108488 C1 RU 2108488C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- impeller
- housing
- machine
- cone
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к насосно- и компрессоростроению, а именно к конструкциям насосов и компрессоров вихревого типа. The invention relates to a pump and compressor engineering, and in particular to designs of vortex type pumps and compressors.
Известная вихревая машина, содержащая рабочее колесо, на котором равномерно по окружности расположены лопатки, рабочий канал, расположенный в корпусе и образующий с лопатками вихревую камеру. Всасывающий и нагнетательный участки канала разделены перегородкой, называемой разделителем (Виршубский И.М. и др. Вихревые компрессоры:-Л.: Машиностроение, 1988). Known vortex machine containing an impeller on which the blades are evenly distributed around the circumference, a working channel located in the housing and forming a vortex chamber with blades. The suction and discharge sections of the channel are separated by a partition called a separator (IM Virshubsky et al. Vortex compressors: -L .: Engineering, 1988).
Принцип действия вихревой машины заключается в следующем. Рабочая среда поступает на участок всасывания рабочего канала, а затем в межлопаточные каналы рабочего колеса. Подсос рабочей среды в межлопаточные каналы осуществляется под действием центробежных сил за счет неразрывности потока. Здесь происходит преобразование механической энергии двигателя в энергию рабочей среды. Под действием центробежных сил частицы рабочей среды выбрасываются в рабочий канал вихревой машины, где происходит преобразование кинетической энергии потока рабочей среды в потенциальную энергию напора. Тангенциальная скорость движения частиц уменьшается, они начинают отставать от рабочего колеса и через некоторый промежуток времени опять попадают в межлопаточные каналы рабочего колеса. Таким образом, в вихревой камере, состоящей из межлопаточных каналов рабочего колеса и рабочего канала, образуется вихревое движение, характеризующееся циркуляционной VΩ и осевой Cug скоростями рабочей среды. При этом лопатки рабочего колеса вихревой машины в отличие от других машин динамического сжатия воздействуют на частицы рабочей среды не один, а несколько раз. Это обеспечивает получение значительно большего напора в вихревых машинах, чем, например, в центробежных.The principle of operation of a vortex machine is as follows. The working medium enters the suction section of the working channel, and then into the interscapular channels of the impeller. The suction of the working medium into the interscapular channels is carried out under the action of centrifugal forces due to the continuity of the flow. Here, the conversion of the mechanical energy of the engine into the energy of the working environment. Under the action of centrifugal forces, particles of the working medium are ejected into the working channel of the vortex machine, where the kinetic energy of the working medium stream is converted into potential pressure energy. The tangential velocity of the particles decreases, they begin to lag behind the impeller and after a certain period of time again fall into the interscapular channels of the impeller. Thus, in the vortex chamber, consisting of interscapular channels of the impeller and the working channel, a vortex motion is formed, which is characterized by circulating V Ω and axial Cug velocities of the working medium. In this case, the blades of the impeller of a vortex machine, unlike other dynamic compression machines, affect the particles of the working medium not once, but several times. This ensures a much greater pressure in vortex machines than, for example, in centrifugal ones.
Известна вихревая машина, выбранная в качестве прототипа, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, между которыми расположен разделитель, рабочее колесо с лопатками, установленное в корпусе с возможностью вращения, причем в корпусе выполнен рабочий канал (а. с. СССР N 1250730, кл. F 04 D 29/40, 1985). Known vortex machine, selected as a prototype, containing a housing with inlet and outlet nozzles, between which there is a separator, an impeller with blades mounted in the housing for rotation, and the working channel is made in the housing (A.S. USSR N 1250730, class F 04 D 29/40, 1985).
Эта вихревая машина работает так же, как и описанная ранее. This vortex machine works in the same way as described previously.
Недостатком известных вихревых машин является невысокий КПД, обусловленный тем, что динамическая часть напора вихревого течения на выходе вихревой машины полезно не используется, а в дальнейшем превращается в бесполезное тепло. A disadvantage of the known vortex machines is the low efficiency, due to the fact that the dynamic part of the pressure of the vortex flow at the exit of the vortex machine is not useful, and later turns into useless heat.
Действительно, рабочая среда, поступающая из рабочего канала, в соответствии с законом сохранения момента инерции приобретает в рабочем колесе импульс, пропорциональный разности скоростей рабочего колеса и скорости рабочей среды в вихревом канале:
I = 2(Um - Cuf),
где I - импульс;
Um - окружная скорость рабочего колеса;
Cug - осевая скорость рабочей среды в вихревом канале.Indeed, the working medium coming from the working channel, in accordance with the law of conservation of moment of inertia, acquires an impulse in the impeller proportional to the difference between the speeds of the impeller and the speed of the working medium in the vortex channel:
I = 2 (Um - Cuf),
where I is the momentum;
Um is the peripheral speed of the impeller;
Cug is the axial velocity of the working medium in the vortex channel.
Для определения циркуляционной скорости вихря, которая однозначно связывает соотношение параметров колеса и параметров вихревой камеры, имеем следующую зависимость:
2(Um-Cug)Dm = VΩtp = VΩdΩ,
где tp - шаг лопаток рабочего колеса;
dΩ -диаметр вихревой камеры;
Dm - средний диаметр рабочего колеса;
VΩ - циркуляционная скорость в вихревой камере.To determine the circulation velocity of the vortex, which uniquely connects the ratio of the wheel parameters to the parameters of the vortex chamber, we have the following dependence:
2 (Um-Cug) Dm = V Ω tp = V Ω d Ω ,
where tp is the pitch of the impeller blades;
d Ω is the diameter of the vortex chamber;
Dm is the average diameter of the impeller;
V Ω is the circulation velocity in the vortex chamber.
При этом шаг лопаток рабочего колеса tp выбирается примерно равным диаметру вихревой камеры dΩ.In this case, the pitch of the impeller vanes tp is chosen approximately equal to the diameter of the vortex chamber d Ω .
Циркуляционная скорость равна:
VΩ= 2(Um-Cug)Dm/dΩ, .The circulation speed is:
V Ω = 2 (Um-Cug) Dm / d Ω ,.
Полный напор вихревой машины есть сумма статического и динамического напоров вихревого потока:
Hн = Hp+Hv = VΩ/g+VΩ/2g,
где Hн - полный напор;
Hp - статический напор;
Hv - динамический напор.The total pressure of the vortex machine is the sum of the static and dynamic pressure of the vortex flow:
Hн = Hp + Hv = V Ω / g + V Ω / 2g,
where Hн - full pressure;
Hp - static pressure;
Hv - dynamic pressure.
Отсюда полезный напор, являющийся основной характеристикой вихревой машины и состоящий из статического напора, равен:
Hp = 2/3 Hн.Hence the useful head, which is the main characteristic of a vortex machine and consisting of a static head, is:
Hp = 2/3 Hn.
Таким образом, треть напора полезно не используется и превращается в тепло, следовательно, для повышения КПД вихревой машины необходимо воздействовать на структуру выходного потока, преобразуя его в безвихревой осевой поток. Thus, a third of the pressure is not used well and turns into heat, therefore, to increase the efficiency of the vortex machine, it is necessary to influence the structure of the output stream, converting it into a vortex-free axial flow.
Для этого в вихревой машине, содержащей корпус, в котором выполнен рабочий канал, вход и выход которого сообщены соответственно с входным и выходным патрубками, между которыми расположен разделитель, рабочее колесо с лопатками, установленное в корпусе с возможностью вращения, в выходном патрубке установлен центральный конусный обтекатель с лопаточным спрямляющим аппаратом, установленным в основании конуса, причем на участке конусного обтекателя выходной патрубок выполнен с увеличением площади меридионального сечения в направлении движения потока. To do this, in a vortex machine containing a housing in which the working channel is made, the input and output of which are in communication with the inlet and outlet nozzles, between which there is a spacer, an impeller with blades mounted rotatably in the housing, a central cone is installed in the outlet a cowl with a blade straightener installed at the base of the cone, and in the area of the cone cowl, the outlet pipe is made with an increase in the area of the meridional section in the direction of two stream flow.
Кроме того, для обеспечения лучшей структуры потока центральный конусный обтекатель снабжен неподвижными лопатками, установленными по спирали. In addition, to ensure a better flow structure, the central cone fairing is equipped with fixed blades mounted in a spiral.
На фиг. 1 представлено поперечное сечение вихревой машины; на фиг. 2 - развертка проточной части вихревой машины. In FIG. 1 shows a cross section of a vortex machine; in FIG. 2 - scan of the flow part of the vortex machine.
Вихревая машина содержит рабочее колесо 1 с лопатками 2, установленное в корпусе 3, в котором выполнен периферийно-боковой рабочий канал, охватывающий сверху и сбоку межлопаточный канал рабочего колеса 1. Рабочий и межлопаточный каналы образуют вихревую камеру 4. Выходной патрубок 5 является естественным продолжением вихревой камеры 4 и содержит центральный конусный обтекатель 6 с лопаточным спрямляющим аппаратом 7, установленным в основании конуса. Причем на участке центрального конусного обтекателя 6 выходной патрубок 5 выполнен с увеличением площади меридионального сечения в направлении движения потока. Центральный конусный обтекатель 6 может быть снабжен неподвижными лопатками 8. The vortex machine contains an impeller 1 with blades 2, mounted in the housing 3, in which a peripheral-lateral working channel is made, covering the interscapular channel of the impeller 1 from above and from the side. The working and interscapular channels form a
При работе вихревой машины рабочая среда из входного патрубка поступает в рабочий канал и далее на лопатки 2 рабочего колеса 1, откуда, получив энергию, поступает обратно в рабочий канал. During the operation of the vortex machine, the working medium from the inlet pipe enters the working channel and then to the blades 2 of the impeller 1, from where, having received energy, it goes back to the working channel.
Этот процесс происходит неоднократно. Затем рабочая среда в виде вихревого жгута поступает в выходной патрубок 5, имея циркуляционную VΩ и осевую Cug скорости, причем циркуляционная скорость значительно превышает осевую.This process occurs repeatedly. Then the working medium in the form of a vortex bundle enters the outlet 5, having a circulation velocity V Ω and an axial velocity cug, and the circulation velocity is significantly higher than the axial velocity.
В выходном патрубке 5 с установленным в нем центральным конусным обтекателем 6 с лопаточным спрямляющим аппаратом 7, установленным в основании конуса, происходит торможение в основном циркуляционной скорости потока VΩ . При этом статический напор повышается, что увеличивает полный напор повышается, что увеличивает полный напор вихревой машины.In the outlet pipe 5 with a central
Таким образом, предлагаемое конструктивное решение вихревой машины позволяет повысить ее КПД за счет увеличения полезного напора при неизменной мощности привода. Thus, the proposed constructive solution of the vortex machine allows to increase its efficiency by increasing the useful pressure with a constant drive power.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95121927A RU2108488C1 (en) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Vortex machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95121927A RU2108488C1 (en) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Vortex machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95121927A RU95121927A (en) | 1998-02-20 |
RU2108488C1 true RU2108488C1 (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=20175091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95121927A RU2108488C1 (en) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Vortex machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108488C1 (en) |
-
1995
- 1995-12-29 RU RU95121927A patent/RU2108488C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5562405A (en) | Multistage axial flow pumps and compressors | |
US2918254A (en) | Turborunner | |
US4479755A (en) | Compressor boundary layer bleeding system | |
US5152661A (en) | Method and apparatus for producing fluid pressure and controlling boundary layer | |
US5755554A (en) | Multistage pumps and compressors | |
US4059364A (en) | Pitot compressor with liquid separator | |
US3904312A (en) | Radial flow compressors | |
US3824029A (en) | Centrifugal supersonic compressor | |
EP0011982A1 (en) | Regenerative rotodynamic machines | |
US2991929A (en) | Supersonic compressors | |
US4067665A (en) | Turbine booster pump system | |
US3392675A (en) | Centrifugal pump | |
US6354800B1 (en) | Dual pressure Euler turbine | |
US2749027A (en) | Compressor | |
CN111550440A (en) | Radial-flow type multistage counter-rotating centrifugal impeller and use method thereof | |
US2956732A (en) | Compressors | |
RU2108488C1 (en) | Vortex machine | |
EP0135365B1 (en) | Regenerative-compressor | |
US3748054A (en) | Reaction turbine | |
US4422832A (en) | Liquid ring pump with vanes in liquid ring | |
US5676801A (en) | Radial inflow compressor for large volumetric flows | |
US3692420A (en) | Inlets of centrifugal compressors, blowers and pumps | |
US20030185680A1 (en) | Single cascade multistage turbine | |
US4003673A (en) | Fluid pressurizer | |
US1463110A (en) | Rotary fluid-pressure producing apparatus |