RU2707790C1

RU2707790C1 - Supercharger

Info

Publication number: RU2707790C1
Application number: RU2019107205A
Authority: RU
Inventors: Юрий Яковлевич Печенегов
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2019-11-29

Abstract

FIELD: machine building; ventilation and air conditioning.

SUBSTANCE: invention relates to pressure installations and can, in particular, be used in fan construction. Air pump has housing 1, comprising cylindrical stator 2 and side flat walls, branch pipes 5 and 6 arranged on stator 2 for inlet and outlet of the transported medium, exhaust valves 7, coaxial with stator 2 of hub with blades 12, 13 rigidly fixed thereto, drive shaft 8 connected to hubs via bearings, on which bushings 21 with external groove 22 are fixed, locking devices installed on external sides of walls and including fixed on side wall ring 16 with recess 17, rotary ratchet 19, axis of which is connected to hub end part. Two blades 12, 13 and 14, 15, which are rigidly fixed on each hub, are respectively mirror-arranged relative to each other and overlap inner space of housing 1 in diametrical plane. Said rings 16 secured on housing 1 side walls have additional recess 18. Sleeves 21 fitted on shaft 8 have additional groove 23. Inlet and outlet branch pipes 5, 6 for each flow of moved medium are arranged on opposite sides of stator 2.

EFFECT: invention is aimed at provision of two flows of the transferred medium simultaneously by one injector.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нагнетательным установкам и может, в частности, использоваться в вентиляторостроении.The invention relates to a discharge system and can, in particular, be used in fan building.

Для перемещения газовых сред широко используются лопастные нагнетатели центробежного и осевого типов. Недостатком их является низкий создаваемый напор и невысокий к.п.д. Повышение создаваемого напора достигается путем многоступенчатого исполнения лопастных нагнетателей, что усложняет их конструкцию [Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергия. 1977. с. 194-206, с. 233-240].Centrifugal and axial-type paddle blowers are widely used to move gaseous media. Their disadvantage is the low created pressure and low efficiency An increase in the generated pressure is achieved by multi-stage execution of paddle blowers, which complicates their design [Cherkassky V.M. Pumps, fans, compressors. M .: Energy. 1977. p. 194-206, p. 233-240].

Значительно более высокий создаваемый напор имеют объемные нагнетатели. Известны нагнетатели объемного типа с возвратно-поступательным движением рабочего органа - поршня или диафрагмы. Подача перемещаемой среды в таких нагнетателях осуществляется прерывисто, а рабочий орган имеет холостой ход. Они конструктивно сложны и динамически неуравновешены. Известны также нагнетатели объемного типа, действие которых основано на принципе выталкивания перемещаемой среды при вращательном движении рабочего органа [Калинушкин М.П. Гидравлические машины и холодильные установки. М.: Высшая школа, 1973. с. 14-15, с. 101-109]. К их числу относятся ротационные нагнетатели [Абдурашитов С.А., Тупеченков А. А., Вершинин И.М., Тененгольц С.М. Насосы и компрессоры. М.: Недра, 1974. с. 168, рис 71.1]. Недостатком ротационных нагнетателей является повышенный износ кромки лопасти, трущейся о поверхность цилиндрического статора, и возможность заклинивания лопасти в процессе радиального ее перемещения в направляющем пазу ротора при его вращении. Недостатком является и то, что такие нагнетатели не могут обеспечить большие подачи перемещаемой среды из-за малого объема рабочего пространства, которое ограничивается допустимым радиальным перемещением лопасти.Volumetric blowers have a significantly higher created head. Known blowers volumetric type with reciprocating movement of the working body - the piston or diaphragm. The flow of the displaced medium in such superchargers is intermittent, and the working body has an idle stroke. They are structurally complex and dynamically unbalanced. Volumetric type blowers are also known, the action of which is based on the principle of pushing out the moving medium during the rotational movement of the working body [Kalinushkin MP Hydraulic machines and refrigeration units. M .: Higher school, 1973. p. 14-15, p. 101-109]. These include rotary superchargers [Abdurashitov S.A., Tupechenkov A.A., Vershinin I.M., Tenengolts S.M. Pumps and compressors. M .: Nedra, 1974. 168, Fig. 71.1]. The disadvantage of rotary superchargers is increased wear of the edge of the blade rubbing against the surface of the cylindrical stator, and the possibility of jamming of the blade during its radial movement in the guide groove of the rotor during its rotation. The disadvantage is that such superchargers cannot provide large feeds of the transported medium due to the small volume of the working space, which is limited by the permissible radial movement of the blade.

Известные нагнетатели являются однопоточными, то есть осуществляют подачу одного потока перемещаемой среды.Known superchargers are single-threaded, that is, they supply one flow of a moving medium.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является нагнетатель, содержащий корпус, включающий цилиндрический статор и боковые плоские стенки, расположенные на статоре патрубки для впуска и выпуска перемещаемой среды, выпускные клапаны, соосные со статором ступицы с жестко закрепленными на них лопастями, соединенный со ступицами через подшипники вал привода, на котором закреплены втулки с внешним пазом, стопорные устройства, установленные на внешних сторонах боковых плоских стенок и включающие в себя закрепленное на боковой плоской стенке кольцо с выемкой, поворотный храповик, ось которого соединена с торцовой частью ступицы [RU 2675634 С1, 21.12.2018, F04D 25/00] - прототип.Closest to the technical nature of the present invention is a supercharger comprising a housing including a cylindrical stator and side flat walls located on the stator of the nozzle for the inlet and outlet of the moving medium, exhaust valves, coaxial with the stator of the hub with blades rigidly fixed to them, connected to the hubs through bearings, a drive shaft on which bushings with an external groove are fixed, locking devices mounted on the outer sides of the side flat walls and including a clamp ennoe on the lateral wall of the flat ring with a recess, the ratchet pivot, the axis of which is connected with the end portion of the hub [RU 2675634 C1, 21.12.2018, F04D 25/00] - prototype.

Известное устройство [RU 2675634 С1] имеет простую конструкцию, обеспечивает непрерывную подачу при повышенном напоре. Недостатком его является дисбаланс распределения масс по окружности ступиц, так как на каждой ступице закреплена только одна лопасть. Это может приводить к повышенным динамическим нагрузкам на элементы нагнетателя при его работе. К недостаткам относится и то, что устройство обеспечивает подачу только одного потока перемещаемой среды.The known device [RU 2675634 C1] has a simple design, provides continuous flow at high pressure. Its disadvantage is an imbalance in the distribution of masses around the circumference of the hubs, since only one blade is fixed on each hub. This can lead to increased dynamic loads on the elements of the supercharger during its operation. The disadvantages include the fact that the device provides only one flow of the transported medium.

Техническая проблема заключается в необходимости улучшения рабочих характеристик нагнетателей.The technical problem is the need to improve the performance of the superchargers.

Технический результат настоящего изобретения - устранение дисбаланса распределения масс по окружности ступиц и обеспечение подачи одним нагнетателем одновременно двух потоков перемещаемой среды. Последнее важно, в частности, для приточно - вытяжных вентиляционных систем, где осуществляется рекуперация теплоты вытяжного воздуха в теплообменниках поверхностного типа.The technical result of the present invention is to eliminate the imbalance in the distribution of masses around the circumference of the hubs and ensure the supply of two flows of a moving medium simultaneously by one supercharger. The latter is important, in particular, for supply and exhaust ventilation systems, where the heat of exhaust air is recovered in surface-type heat exchangers.

Поставленная задача решается тем, что в нагнетателе, содержащем корпус, включающий цилиндрический статор и боковые плоские стенки, расположенные на статоре патрубки для впуска и выпуска перемещаемой среды, выпускные клапаны, соосные со статором ступицы с жестко закрепленными на них лопастями, соединенный со ступицами через подшипники вал привода, на котором закреплены втулки с внешним пазом, стопорные устройства, установленные на внешних сторонах боковых плоских стенок и включающие в себя закрепленное на боковой плоской стенке кольцо с выемкой, поворотный храповик, ось которого соединена с торцовой частью ступицы, жестко закрепленные на каждой ступице две лопасти зеркально расположены друг относительно друга и' перекрывают внутреннее пространство корпуса в диаметральной плоскости. Закрепленные на боковых стенках корпуса кольца имеют дополнительную выемку, надетые на вал привода втулки имеют дополнительный паз, впускной и выпускной патрубки для каждого потока перемещаемой среды размещены на противоположных сторонах цилиндрического статора.The problem is solved in that in a supercharger containing a housing including a cylindrical stator and side flat walls located on the stator nozzles for the inlet and outlet of the moving medium, exhaust valves coaxial with the stator of the hub with blades rigidly fixed to them, connected to the hubs through bearings a drive shaft on which bushings with an external groove are fixed, locking devices mounted on the outer sides of the side flat walls and including a ring fixed to the side flat wall notched ratchet pivot, the axis of which is connected with the end part of the hub is rigidly fixed to the hub of each blade two specularly arranged with respect to each other and 'overlap the inner housing space in the diametral plane. The rings fixed to the side walls of the casing have an additional recess, the sleeves put on the drive shaft have an additional groove, the inlet and outlet pipes for each flow of the moving medium are placed on opposite sides of the cylindrical stator.

В отличие от известного устройства, совокупность отличительных признаков позволяет устранить дисбаланс распределения масс по окружности ступиц и обеспечить одновременную подачу двух потоков перемещаемой среды одним нагнетателем.In contrast to the known device, the combination of distinctive features eliminates the imbalance in the distribution of masses around the circumference of the hubs and ensures the simultaneous supply of two flows of the moving medium with one supercharger.

На фиг. 1 показан разрез заявляемого нагнетателя;In FIG. 1 shows a section of the inventive supercharger;

на фиг. 2 - вид справа нагнетателя на фиг. 1;in FIG. 2 is a right side view of the supercharger of FIG. one;

на фиг. 3 - вид по А нагнетателя на фиг. 1.in FIG. 3 is a view along A of the supercharger of FIG. one.

Нагнетатель содержит корпус 1, состоящий из цилиндрического статора 2 и боковых плоских стенок 3 и 4. На цилиндрическом статоре 2 расположены впускные 5 и выпускные 6 патрубки. В выпускных патрубках 6 размещены выпускные клапаны 7. На одной оси с корпусом 1 находится вал привода 8, который через подшипники 9 соединен со ступицами 10 и 11. На ступице 10 жестко закреплены лопасти 12 и 13, а на ступице 11 - лопасти 14 и 15. На внешних сторонах боковых плоских стенок 3 и 4 установлены стопорные устройства, состоящие из неподвижного кольца 16 с выемкой 17 и дополнительной выемкой 18, поворотного храповика 19, ось 20 которого жестко соединена своим концом с торцовой частью соответствующей ступицы 10 и 11, втулки 21 с внешним пазом 22 и дополнительным пазом 23, которая надета на вал привода 8 без возможности проворачивания на нем. Храповик 19 имеет три ножки, радиально расходящихся по направлению от оси 20 под углом 120° друг к другу. Жестко закрепленные на каждой ступице две лопасти зеркально расположены друг относительно друга и перекрывают внутреннее пространство корпуса в диаметральной плоскости, закрепленные на боковых стенках корпуса кольца имеют дополнительную выемку, надетые на вал привода втулки имеют дополнительный паз, впускной и выпускной патрубки для каждого потока перемещаемой среды размещены на противоположных сторонах цилиндрического статора.The supercharger comprises a housing 1, consisting of a cylindrical stator 2 and side flat walls 3 and 4. On the cylindrical stator 2 there are inlet 5 and outlet 6 pipes. In the exhaust pipes 6 there are exhaust valves 7. On one axis with the housing 1 there is a drive shaft 8, which is connected through the bearings 9 to the hubs 10 and 11. On the hub 10, the blades 12 and 13 are rigidly fixed, and on the hub 11, the blades 14 and 15 On the outer sides of the side flat walls 3 and 4, locking devices are installed, consisting of a fixed ring 16 with a recess 17 and an additional recess 18, a rotary ratchet 19, the axis 20 of which is rigidly connected at its end to the end part of the corresponding hub 10 and 11, of the sleeve 21 c external groove 22 and additional groove 23, which is worn on the shaft of the actuator 8 without the possibility of rotation on it. The ratchet 19 has three legs radially diverging in the direction from the axis 20 at an angle of 120 ° to each other. Two blades rigidly fixed on each hub are mirrored relative to each other and overlap the inner space of the housing in a diametrical plane, the rings fixed on the side walls of the ring body have an additional recess, put on the drive shaft of the sleeve have an additional groove, inlet and outlet pipes for each flow of the transported medium are placed on opposite sides of the cylindrical stator.

Нагнетатель работает следующим образом.The supercharger operates as follows.

Потоки перемещаемой среды постоянно поступают через впускные патрубки 5 в левую и правую половины полости корпуса 1 при попеременных полукруговых движениях лопастей 12, 13 и 14, 15 в направлении по часовой стрелке (в положении на фиг. 2). Сжатые потоки выходят из нагнетателя через выпускные клапаны 7, размещенные в выпускных патрубках 6.The flows of the moving medium constantly flow through the inlet pipes 5 into the left and right halves of the cavity of the housing 1 with alternating semicircular movements of the blades 12, 13 and 14, 15 in a clockwise direction (in the position in Fig. 2). Compressed streams exit the supercharger through exhaust valves 7 located in the exhaust pipes 6.

В состоянии нагнетателя, показанном на фиг. 1, 2 и 3 постоянно вращающийся вал привода 8 через стопорное устройство, установленное на боковой плоской стенке 4, находится в зацеплении со ступицей 10. Вращающий момент от вала привода 8 передается втулке 21. в дополнительном пазу 23 которой находится одна из ножек храповика 19, а две другие ножки храповика 19 контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью неподвижного кольца 17 и перемещаются по ней. От втулки 21 вращающий момент через храповик 19 и его ось 20 передается ступице 10, с которой ось 20 своим концом жестко соединена. При этом ступица 10 и закрепленные на ней лопасти 12 и 13 совершают вращательное движение.In the supercharger state shown in FIG. 1, 2 and 3, the constantly rotating drive shaft 8 through the locking device mounted on the side flat wall 4 is engaged with the hub 10. The torque from the drive shaft 8 is transmitted to the sleeve 21. in an additional groove 23 of which is one of the legs of the ratchet 19, and the other two legs of the ratchet 19 are in contact with the inner cylindrical surface of the fixed ring 17 and move along it. From the sleeve 21, the torque through the ratchet 19 and its axis 20 is transmitted to the hub 10, with which the axis 20 is rigidly connected with its end. In this case, the hub 10 and the blades 12 and 13 attached to it perform a rotational movement.

В это время с другой стороны нагнетателя в стопорном устройстве, установленном на боковой плоской стенке 3, одна из ножек поворотного храповика 19 находится в выемке 17 неподвижного кольца 16, а две другие ножки храповика 19 контактируют с внешней цилиндрической поверхностью втулки 21, вращающейся вместе с валом привода 8, и перемещаются по ней. При этом храповик 19, ось 20 которого своим концом жестко соединена со ступицей 11, сама ступица 11 и закрепленные на ней лопасти 14 и 15 неподвижны относительно оси вращения вала привода 8. Перемещаемая среда одного потока сжимается в корпусе 1 между неподвижной лопастью 14 и движущейся лопастью 12, а среда другого потока - между неподвижной лопастью 15 и движущейся лопастью 13. Одновременно идет заполнение перемещаемой средой пространства корпуса 1 за движущимися лопастями 12 и 13 через впускные патрубки 5.At this time, on the other side of the supercharger in the locking device mounted on the side flat wall 3, one of the legs of the rotary ratchet 19 is in the recess 17 of the fixed ring 16, and the other two legs of the ratchet 19 are in contact with the outer cylindrical surface of the sleeve 21, rotating together with the shaft drive 8, and move along it. In this case, the ratchet 19, the axis 20 of which is rigidly connected to the hub 11 with its end, the hub 11 itself and the blades 14 and 15 fixed to it are fixed relative to the axis of rotation of the drive shaft 8. The moving medium of one flow is compressed in the housing 1 between the stationary blade 14 and the moving blade 12, and the medium of the other flow is between the stationary blade 15 and the moving blade 13. At the same time, the space of the housing 1 behind the moving blades 12 and 13 is filled with the moving medium through the inlet pipes 5.

По мере прохождения лопастями 12 и 13 выпускных патрубков 6, выпускные клапаны 7 закрываются, препятствуя возврату сжатой среды из выпускных патрубков 6 во внутреннее пространство корпуса 1.As the blades 12 and 13 pass through the exhaust pipes 6, the exhaust valves 7 are closed, preventing the return of the compressed medium from the exhaust pipes 6 into the interior of the housing 1.

При сближении движущихся лопастей 12 и 13 с неподвижными лопастями 14 и 15, одна из ножек поворотного храповика 19 в стопорном устройстве, установленном на боковой плоской стенке 4, входит в дополнительную выемку 18 неподвижного кольца 16, а две другие ножки храповика 19 вступают в контакт с внешней поверхностью втулки 21 и перемещаются по ней. Одновременно в стопорном устройстве, расположенном на боковой плоской стенке 3, одна из ножек поворотного храповика 19 входит в дополнительный паз 23 втулки 21, а две другие ножки храповика 19 вступают в подвижный контакт с внутренней цилиндрической поверхностью неподвижного кольца 16 и перемещаются по ней. При этом ступица 10 и закрепленные на ней лопасти 12 и 13 прекращают свое движение и фиксируются в неподвижном положении, а ступица 11 вместе с закрепленными на ней лопастями 14 и 15 начинают вращательное движение в корпусе нагнетателя. Сжатие перемещаемой среды осуществляется в лом случае между движущейся лопастью 14 и неподвижной лопастью 13 для одного потока и между лопастями 15 и 12 соответственно для другого потока.When the moving blades 12 and 13 come closer to the fixed blades 14 and 15, one of the legs of the rotary ratchet 19 in the locking device mounted on the side flat wall 4, enters the additional recess 18 of the fixed ring 16, and the other two legs of the ratchet 19 come into contact with the outer surface of the sleeve 21 and move along it. At the same time, in the locking device located on the side flat wall 3, one of the legs of the rotary ratchet 19 enters an additional groove 23 of the sleeve 21, and the other two legs of the ratchet 19 enter into movable contact with the inner cylindrical surface of the fixed ring 16 and move along it. In this case, the hub 10 and the blades 12 and 13 attached to it stop their movement and are fixed in a fixed position, and the hub 11, together with the blades 14 and 15 attached to it, begin to rotate in the supercharger body. Compression of the moving medium is carried out in the scrap case between the moving blade 14 and the stationary blade 13 for one flow and between the blades 15 and 12, respectively, for another flow.

После поворота вала привода 8 на 180° происходит изменение положений ножек храповиков 19 в каждом из стопорных устройств, расположенных на боковых плоских стенках 3 и 4, что приводит к прекращению движения и фиксации в неподвижном положении ступицы 11 и лопастей 14 и 15 и к вращательному движению ступицы 10 и лопастей 12 и 13. Далее рабочий процесс повторяется. Совершая периодические полукруговые движения, парные лопасти 12, 13 и 14, 15 попеременно становятся замыкающими рабочий объем корпуса 1, когда они занимают одно и то же фиксированное неподвижное положение, и сжимающими перемещаемую среду потоков при своем движении. Такого рода чередующиеся изменения функциональной роли парных лопастей 12, 13 и 14, 15 обеспечивают непрерывную подачу перемещаемой среды нагнетателем двумя обособленными потоками.After turning the drive shaft 8 through 180 °, the positions of the ratchet legs 19 in each of the locking devices located on the side flat walls 3 and 4 change, which leads to the cessation of movement and fixation of the hub 11 and the blades 14 and 15 in a fixed position and to rotational movement the hub 10 and the blades 12 and 13. Next, the workflow is repeated. Performing periodic semicircular movements, the pair of blades 12, 13 and 14, 15 alternately become the closure of the working volume of the housing 1, when they occupy the same fixed stationary position, and compress the moving medium flows during its movement. Such alternating changes in the functional role of the twin blades 12, 13 and 14, 15 provide a continuous supply of the moving medium by the supercharger with two separate streams.

Основные преимущества предлагаемого нагнетателя по сравнению с существующими аналогичными устройствами следующие:The main advantages of the proposed supercharger in comparison with existing similar devices are as follows:

- уравновешенность распределения масс по окружности вращающихся рабочих органов и отсутствие, в связи с этим, динамических нагрузок, что способствует повышению надежности нагнетателя;- the balance of the distribution of mass around the circumference of the rotating working bodies and the absence, in this regard, of dynamic loads, which helps to increase the reliability of the supercharger;

- нагнетатель обеспечивает одновременную подачу двух потоков перемещаемой среды;- a supercharger provides the simultaneous supply of two flows of a moving medium;

- подача перемещаемой среды находится в слабой зависимости от давления ее сжатия.- the flow of the transported medium is weakly dependent on the pressure of its compression.

Claims

A supercharger comprising a housing including a cylindrical stator and side flat walls located on the stator of the nozzle for the inlet and outlet of the moving medium, exhaust valves coaxial with the hub stator with blades rigidly fixed to them, connected to the hubs through the bearings by the drive shaft on which the bushings are fixed with an external groove, locking devices mounted on the outer sides of the side flat walls and including a ring with a notch fixed to the side flat wall, a rotary ratchet, the axis of which connected to the end part of the hub, characterized in that the two blades rigidly fixed on each hub are mirrored relative to each other and overlap the inner space of the housing in the diametric plane, the rings fixed to the side walls of the ring have an additional recess, put on the sleeve drive shaft have an additional groove , the inlet and outlet pipes for each flow of the moving medium are placed on opposite sides of the cylindrical stator.