RU213935U1 - Центробежный компрессор - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к центробежным нагнетательным устройствам и может быть использована в машиностроительной отрасли промышленности. Сущность полезной модели заключается в центробежном компрессоре, содержащем рабочее колесо, установленное в корпус, имеющий входной и выходной каналы, при этом в выходном канале продольно установлены два плоских элемента, каждый из которых выполнен в виде сегмента круга. Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума и сохранением возможности структурирования потока в выходном канале. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к центробежным нагнетательным устройствам и может быть использована в машиностроительной отрасли промышленности.

Известен центробежный компрессор, содержащий рабочее колесо, установленное в корпус, имеющий входной и выходной каналы, при этом в выходном канале продольно установлен плоский L-образный элемент, расположенный в плоскости параллельной оси рабочего колеса, а высота плоского элемента равна внутреннему диаметру выходного канала [US5536140A, дата публикации: 16.07.1996 г. МПК: F04D 29/42; F04D 29/66].

Недостатком известного технического решения является сниженный КПД ввиду повышенных потерь давления в выходном канале из-за местного сопротивления, оказываемого плоским элементом предложенной конструкции, вследствие чего разделение потока сопровождается интенсивным вихреобразованием.

В качестве прототипа выбран центробежный компрессор, содержащий рабочее колесо, установленное в корпус, имеющий входной и выходной каналы, при этом в выходном канале продольно установлены два плоских элемента предположительно прямоугольной формы, расположенные в одной плоскости, параллельной оси рабочего колеса, и диаметрально противоположно друг относительно друга [WO2006106744A1, дата публикации: 12.10.2006 г., МПК: F04D 29/28; F04D 29/44].

Преимуществом прототипа перед известным техническим решением является более высокий КПД за счет наличия между плоскими элементами свободного пространства, что одновременно позволяет структурировать поток и снизить интенсивность вихреобразования.

Однако недостатком прототипа по-прежнему остается сниженный КПД из-за того, что прямоугольная форма плоских элементов приводит к резкому столкновению потока с торцевой поверхностью элемента, вследствие чего повышается интенсивность вихреобразования перед этой поверхностью и за ней, что нарушает структуру потока и приводит к его пульсации и повышению уровня шума, ухудшая эксплуатационные характеристики центробежного компрессора.

Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик центробежного компрессора.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума и сохранением возможности структурирования потока в выходном канале.

Сущность полезной модели заключается в следующем.

Центробежный компрессор содержит рабочее колесо, установленное в корпус, имеющий входной и выходной каналы, при этом в выходном канале продольно установлены два плоских элемента, расположенныех в одной плоскости, параллельной оси рабочего колеса, и диаметрально противоположно друг относительно друга. В отличие от прототипа каждый из плоских элементов выполнен в виде сегмента круга.

Корпус центробежного компрессора обеспечивает несущую функцию и может быть выполнен цельным или разборным. Корпус центробежного компрессора может быть выполнен из любого конструкционного материала, обладающего достаточной прочностью, например, из полимера, и может быть изготовлен методом литья. Корпус центробежного компрессора выполнен с возможностью установки в него рабочего колеса и имеет входной и выходной каналы. Входной и выходной каналы обеспечивают подвод и отведение от корпуса газовой среды. В поперечном сечении выходной канал может иметь любую форму, в том числе круглую.

Два плоских элемента обеспечивают возможность структурирования потока в выходном канале и повышения за счет этого равномерности распределения воздуха по объему потока. Каждый из плоских элементов выполнен в виде сегмента круга, что обеспечивает повышение КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума и сохранением возможности структурирования потока в выходном канале. Каждый из плоских элементов может иметь толщину от 0,8 до 1,2 мм, что дополнительно повышает КПД центробежного компрессора и снижает уровень шума.

Каждый из плоских элементов может быть выполнен в виде сегмента круга, радиус которого может составлять от 15 до 40% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала, что необходимо для обеспечения оптимальной кривизны торцевых поверхностей, с которыми происходит столкновение потока, и дополнительного повышения КПД центробежного компрессора.

Высота каждого из плоских элементов может составлять от 10 до 30% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала, что дополнительно повышает КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума и сохранением возможности структурирования потока в выходном канале. В случае если высота каждого из плоских элементов составит менее 10% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала, то она будет недостаточной для обеспечения возможности разделения и структурирования потока в выходном канале. В случае если высота каждого из плоских элементов составит более 30% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала, то ввиду перекрытия канала плоскими элементами потери давления в нем будут увеличены. Дополнительно для повышения КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума и сохранением возможности структурирования потока в выходном канале высота каждого из плоских элементов может составлять от 15 до 25% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала.

Торцевые поверхности плоских элементов могут иметь фаски или скругления, обеспечивающие возможность плавного обтекания их потоком, что дополнительно повышает КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума. Дополнительно для повышения КПД центробежного компрессора у основания плоских элементов могут быть выполнены скругления.

Плоские элементы расположены диаметрально противоположно друг относительно друга, что обеспечивает повышение КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума, обеспечивая при этом возможность разделения потока на равные части с одинаковым содержанием воздуха по их объему. Плоские элементы расположены в одной плоскости, проходящей через продольную ось выходного канала, что дополнительно повышает КПД центробежного компрессора. При этом плоские элементы расположены относительно оси вращения рабочего колеса таким образом, что плоскость в которой они расположены параллельна этой оси, что дополнительно повышает КПД центробежного компрессора. Плоские элементы могут быть расположены относительно выходного отверстия выходного канала таким образом, что поперечная плоскость симметрии плоских элементов может быть удалена от выходного отверстия на расстояние, которое составляет от 50 до 100% от величины поперечного размера выходного отверстия, что дополнительно повышает КПД центробежного компрессора и обеспечивает возможность получения на выходе из выходного канала потока с равномерным распределением воздуха по его объему. В случае если расстояние, на которое поперечная плоскость симметрии плоских элементов удалена от выходного отверстия, составит менее 50% от величины поперечного размера выходного отверстия, то оно окажется недостаточным для стабилизации потока после его разделения. В случае если расстояние, на которое поперечная плоскость симметрии плоских элементов удалена от выходного отверстия, составит более 100% от величины поперечного размера выходного отверстия, то увеличится риск того, что стабилизированный поток будет обладать неравномерным распределением воздуха по его объему.

Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что каждый из плоских элементов выполнен в виде сегмента круга, что обеспечивает постепенное столкновение с ними разделяемого потока по мере его движения внутри выходного канала, при котором снижается интенсивность вихреобразования перед торцевой поверхностью элемента и за ней, вследствие чего снижается уровень шума и уменьшаются потери давления в выходном канале.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума и сохранением возможности структурирования потока в выходном канале, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.

Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Полезная модель поясняется следующими фигурами.

Фиг.1 - Корпус центробежного компрессора, вид сверху поперечный разрез.

Фиг.2 - Корпус центробежного компрессора, вид спереди.

Фиг.3 - Выходной канал корпуса центробежного компрессора, вид сбоку, продольный разрез.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути полезной модели ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая полезная модель ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Центробежный компрессор содержит рабочее колесо, установленное в корпус 1, выполненный из пластика и имеющий входной и выходной каналы. Внутри выходного канала 2 установлено два плоских элемента 3 толщиной 1 мм, при этом торцевые поверхности элементов 3 имеют скругления, которые также выполнены у основания элементов 3. Каждый из двух плоских элементов 3 выполнен на поверхности канала 2 в виде сегмента круга, радиус которого составляет 40% от внутреннего диаметра выходного отверстия. Высота каждого элемента 3 составляет 25% от внутреннего диаметра выходного отверстия. Элементы 3 расположены таким образом, что они лежат в одной плоскости, проходящей через продольную ось выходного канала 2, и диаметрально противоположны друг другу, при этом поперечная плоскость симметрии каждого из элементов 3 удалена от выходного отверстия выходного канала на расстояние равное диаметру выходного отверстия.

Полезная модель работает следующим образом.

Рабочее колесо центробежного компрессора начинает вращаться, и поток газовой среды поступает во входной канал, двигаясь к рабочему колесу. Потоки газовой среды движутся вдоль лопаток рабочего колеса и постепенно подаются внутрь выходного канала 2, где они образуют общий поток. Общий поток движется внутри выходного канала 2 и, встречаясь с элементами 3, разделяется на два параллельных друг другу потока, с одинаковым содержанием воздуха в каждом из них. При этом элементы 3 позволяют разделить основной поток без образования в нем завихрений за счет выполнения каждого из элементов 3 в виде сегмента круга, что обеспечивает постепенное столкновение с ними основного потока по мере его движения внутри выходного канала 2. После прохождения разделенными потоками элементов 3, они соединяются в один общий поток, где перемешиваются между собой, и этот поток имеет равномерное распределение воздуха по его объему на выходе его из выходного канала 2. При этом обеспечивается снижение шума центробежного компрессора, а также уменьшение потерь давления в выходном канале 2 центробежного компрессора.

Для подтверждения достижения полезной моделью технического результата был проведен опыт, описанный ниже.

Уровень шума компрессора определялся при помощи шумомера, установленного на расстоянии 100 см от выходного отверстия компрессора. Потери давления в выходном канале определялись как разница между показаниями датчиков давления, установленных в начале выходного канала и вблизи его выходного отверстия. Равномерность распределения воздуха по объему потока на выходе из выходного канала определялась как разница между показаниями датчиков содержания воздуха, установленных на выходе из выходного канала диаметрально противоположно друг другу.

В Таблице 1 представлено влияние отношения радиуса, которым образованы плоские элементы, к диаметру выходного отверстия (R/D_{вых.отв}.), отношения высоты плоских элементов к диаметру выходного отверстия (H/D_{вых.отв.)} и наличия скругления торцевых поверхностей плоских элементов на уровень шума, потери давления в выходном канале (ΔP) и равномерность распределения воздуха по объему потока на выходе из выходного канала (Δηв).

Таблица 1
Примеры	R/Dвых.отв., %	H/Dвых.отв., %	Скругление	Уровень шума, дБ	ΔP, кПа	Δηв, %
Пример 1	15	15	-	72	0,2	2,0
Пример 2	40	25	-	76	0,3	1,7
Пример 3	40	25	+	68	0,1	1,3

Из Таблицы 1 видно, что все примеры выполнения компрессора и установленных в его выходном канале плоских элементов по полезной модели обладали удовлетворительным показателями уровня шума, потерь давления в выходном канале (характеризуют КПД центробежного компрессора) и равномерности распределения воздуха по объему потока на выходе из выходного канала, однако наилучшими показателями обладал компрессор по примеру 3, в котором торцевые поверхности плоских элементов имели скругление.

Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении КПД центробежного компрессора с сопутствующим снижением уровня шума и сохранением возможности структурирования потока в выходном канале, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.

Claims (7)

1. Центробежный компрессор, содержащий рабочее колесо, установленное в корпус, имеющий входной и выходной каналы, при этом в выходном канале продольно установлены два плоских элемента, расположенных в одной плоскости, параллельной оси рабочего колеса, и диаметрально противоположно друг относительно друга, отличающийся тем, что каждый из плоских элементов выполнен в виде сегмента круга.

2. Центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что толщина каждого из плоских элементов составляет от 0,8 мм до 1,2 мм.

3. Центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что каждый из плоских элементов выполнен в виде сегмента круга, радиус которого составляет от 15% до 40% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала.

4. Центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что высота каждого из плоских элементов составляет от 10% до 30% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала.

5. Центробежный компрессор по п. 4, отличающийся тем, что высота каждого из плоских элементов составляет от 15% до 25% от величины поперечного размера выходного отверстия выходного канала.

6. Центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что торцевые поверхности каждого из плоских элементов имеют скругления.

7. Центробежный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что плоские элементы расположены относительно выходного отверстия выходного канала таким образом, что поперечная плоскость симметрии плоских элементов удалена от выходного отверстия на расстояние, которое составляет от 50% до 100% от величины поперечного размера выходного отверстия.

Images