SU1758246A1 - Двухступенчата вихрева машина - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и позвол ет повысить надежность и снизить габариты путем расположени  лопаточных венцов 9 и 10 по обе стороны диска (D) 8. В корпусе 1 выполнены два кольцевых рабочих канала 2 и 3, разделен« г тшШ&з п шг1 ные кольцевой перемычкой (П) 4. П 4 охватывает D 8 с образованием радиального зазора Ь. Рабочие лопатки (Л) имеют в радиальном сечении серпообразную форму, а их входные и выходные кромки расположены на цилиндрических поверхност х с диаметром, соответственно меньшим и равным диаметру D 8. Впускное окно 6 расположено со стороных входных кромок Л, имеет ширину, равную высоте Л. Перепускной канал (К) выполнен в П 4 и имеет в поперечном сечении форму сектора кольца, концентричного D 8. Наружна  цилиндрическа  поверхность К имеет диаметр DH больший или равный наружному диаметру рабочего кольцевого канала 2. Угловой размер сектора кольца определ етс  из неравенства 24 Рк/0„2 - D22 р 8 Рк/Он2 - D22, где Fk площадь поперечного сечени  рабочего канала; XI СП 00 S3

Description

Da - наружный диаметр D 8. Кольцевой рабочий канал 3 второй ступени снабжен козырьком, сопр женным с внутренней поверхностью К и расположенным относи - тельно входных кромок Л с посто нным радиальным зазором. Ширина козырька в осевом направлении равна высоте Л второй

ступени. Торец в одном из отсекателей со стороны входа в рабочий канал выполнен параллельно входным кромкам Л и образует с обращенной к Л поверхностью отсекател  тупой угол. На поверхности П 4, обращенной к D 8, выполнены выемки в виде сетчатого рифлени  4 з п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано дл  получени  сжатых газов в любых област х народного хоз йства.

Известна двухступенчата  вихрева  машина , содержаща  корпус с двум  кольцевыми рабочими каналами и размещенный в корпусе на двух концевых опорах ротор в виде установленных между опорами на общем валу двух рабочих колеси вращающей- с  части электродвигател .

Недостатками этой машины  вл ютс  увеличенные осевые габариты из-за наличи  двух рабочих колес - по одному на каждую ступень, а также относительно низка  надежность вследствие конструктивного размещени  ротора электродвигател  и рабочих колес на общем валу между концевыми опорами. В случае выхода из стро  одного из узлов машины (ротора электро- двигател  или рабочего колеса) потребуетс  замена всего вала, т.е практически замена агрегата в целом.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  двухступенчата  вихрева  машина, со- держаща  корпус с двум  кольцевыми рабочими каналами, имеющими равный наружный диаметр, расположенную между каналами кольцевую перемычку, размещенные в рабочих каналах отсекатели и выпол- ненные в корпусе впускное и выпускное окна, а в перемычке - перепускной качал и размещенное в корпусе рабочее колесо с диском и расположенными в соответствующих кольцевых рабочих каналах лопаточны- ми венцами ступеней.

Однако в этой конструкции дл  двух ступеней сжати  примен ютс  два диска с соответствующими лопаточными венцами. Это требует увеличенных осевых габаритов, а при консольном расположении дисков на валу - увеличенного вылета консоли вала, что ведет к повышенным нагрузкам на подшипники , увеличению вибраций, снижению надежности машины в целом.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и снижение габаритов двухступенчатой вихревой машины

Указанна  цель достигаетс  тем, что в двухступенчатой вихревой машине, содержащей корпус с двум  кольцевыми рабочими каналами, имеющими равный наружный диаметр, расположенную между каналами кольцевую перемычку, размещенные в рабочих каналах отсекатели и выполненные в корпусе впускное и выпускное окна, а в перемычке - перепускной канал и размещенное в корпусе рабочее колесо с диском и расположенными в соответствующих кольцевых рабочих каналах лопаточными венцами ступеней, лопаточные венцы расположены по обе стороны диска, кольцева  перемычка охватывает диск с образованием радиального зазора, рабочие лопатки имеют в радиальном сечении серпообразную форму, а их входные и выходные кромки расположены на цилиндрических поверхност х с диаметром, соответственно меньшим и равным диаметру диска, впускное окно расположено со стороны входных кромок лопаток, имеет ширину, равную высоте лопаток , перепускной канал имеет в поперечном сечении форму сектора кольца, концентричного диску, при этом наружна  цилиндрическа  поверхность перепускного канала имеет диаметр, больший или равный наружному диаметру рабочего кольцевого канала, а угловой размер сектора кольца определ етс  из неравенства

ОО

D, -

где Fk - площадь поперечного сечени  рабочего канала;

DH - наружный диаметр рабочего канала;

Da - наружный диаметр диска рабочего колеса.

Кольцевой рабочий канал второй ступени может быть снабжен козырьком, сопр женным с внутренней поверхностью перепускного канала и расположенным относительно выходных кромок лопаток с посто нным радиальным зазором при этом

ширина козырька в осевом направлении равна высоте лопаток второй ступени.

По меньшей мере в одном из отсекате- лей торец со стороны входа в кольцевой рабочий канал может быть выполнен парал- лельно входным кромкам лопаток соответственно ступени и образует с обращенной к рабочим лопаткам поверхностью отсекател  тупой двухгранный угол,

На поверхности кольцевой перемычки, обращенной к диску рабочего колеса, могут быть выполнены выемки. Выемки могут быть выполнены в виде сетчатого рифлени .

На фиг.1 изображена двухступенчата  вихрева  машина; на фиг.2 - вид А на фиг.1 (на перепускной канал и лопаточный венец второй ступени).

Двухступенчата  вихрева  машина содержит корпус 1 с двум  кольцевыми рабо- чими каналами 2 и 3, имеющими равный наружный диаметр Он, расположенную между каналами 2 и 3 кольцевую перемычку 4, размещенные в рабочих каналах 2 и 3 отсекатели 5 и выполненные в корпусе 1 впускное и выпускное окна (на фиг.1 показано впускное окно 6), а в перемычке 4 - перепускной канал 7 и размещенное в корпусе 1 рабочее колесо с диском 8 и расположенными в соответствующих кольцевых рабочих каналах 2 и 3 лопаточными венцами 9 и 10 ступеней Лопаточные венцы 9 и 10 расположены по обе стороны диска 8, кольцева  перемычка 4 охватывает диск 8 с образованием радиального зазора (5, рабочие лопатки имеют в радиальном сеченим серпообразную форму (фиг.2), а их входные и выходные кромки расположёны на цилиндрических поверхност х с диаметром, соответственно меньшим и равным диаметру D2 диска 8, впускное окно б расположено со стороны входных кромок лопаток, имеет ширину Ь, равную высотеh лопаток, перепускной канал 7 имеет в поперечном сечении форму сектора кольца, концентричного дис- ку 8. При этом наружна  цилиндрическа  поверхность перепускного канала 7 имеет диаметр, больший или равный наружному диаметру DH рабочего кольцевого канала 2 и 3, а угловой размер сектора кольца опре- дел етс  из неравенства

,8F%.

о2 - о2 &

где PR-площадь поперечного сечени  рабочего канала;

Он - наружный диаметр рабочего канала;

5

10

15

20 25 30 35 40 5 0

5

D2 - наружный диаметр диска рабочего колеса.

Кольцевой рабочий канал 3 второй ступени может быть снабжен козырьком 11, сопр женным с внутренней поверхностью перепускного канала 7, и расположенным относительно выходных кромок лопаток с посто нным радиальным зазором, при этом ширина козырька 11 в осевом направлении равна высоте лопаток второй ступени.

По меньшей мере в одном из отсекате- лей 5 торец со стороны входа в кольцевой рабочий канал 2 и 3 может быть быть выполнен параллельно входным кромкам лопаток соответственной ступени и образует с обращенной к рабочим лопаткам поверхностью отсекател  5 тупой двухгранный угол а.

На поверхности кольцевой перемычки 4, обращенной к диску 8 рабочего колеса, могут быть выполнены выемки 12. При этом последние могут быть выполнены в виде сетчатого рифлени .

Лопаточные венцы 9 и 10 со стороны торцов рабочего колеса могут быть закрыты покрывными дисками 13 и 14.

Двухступенчата  вихрева  машина работает следующим образом.

При вращении рабочего колеса рабочее тело через впускное окно 6 попадает в рабочий канал 2 первой ступени. Взаимодейству  с лопаточным венцом 9, рабочее тело, перемеща сь вдоль канала 2, приобретает энергию, в частности потенциальную энергию давлени . Соответствующий отсекатель 5 обеспечивает перевод потока рабочего тела из канала 2 через перепускной канал 7 в рабочий канал 3 второй ступени. Взаимодейству  с лопаточным венцом 10, рабочее тело перемещаетс  вдоль канала 3, приобрета  дополнительную энергию, а соответствующий отсекатель 5 обеспечивает вывод потока рабочего тела из канала 3 в выпускное окно (не показано). Размеры впускного ок а 6 и его расположение относительно входных кромок лопаток венца 9 обеспечивает минимальные гидравлические потери на входе в ступень. Форма, размещение и размеры перепускного канала 7 обеспечивают при минимальных радиальных габаритах машины минимум гидравлических потерь при переходе рабочего тела из первой во вторую ступень и оптимальное использование длины проточной части(длины каналов 2 и 3) дл  создани  давлени  рабочего тела. Применение козырька 11 в зоне перепускного канала 7 и специальное оформление тйрца отсекател  5 со стороны входа в рабочий канал (имеетс  ввиду угол ее) способствуют лучшей организации потока на

входе в ступень и формированию продольно-вихревого движени  частиц потока - базового движени  при передаче энергии от лопаточных венцов 9 и 10 рабочему телу, В свою очередь, это повышает напорность ступени, а плавный выход рабочего тела из межлопаточного пространства венца 10 в зоне торца отсекател  5 с углом а способствует снижению аэродинамических шумов в машине. Последнему обсто тельству способствует также и использование покрывных дисков 13 и 14. Выемки 12 обеспечивают более эффективное межступенчатое уплотнение, роль которого играет зазор б, так как выемки 12 обеспечивают повышенное гидравлическое сопротивление межступенчатым перетечкам рабочего тела через этот зазор. Выполнение выемок 12 в виде сетчатого рифлени   вл етс  наиболее простым с технологической точки зрени ,

Claims (5)

1. Формула изобретени  1. Двухступенчата  вихрева  машина, содержаща  корпус с двум  кольцевыми рабочими каналами, имеющими равный наружный диаметр, расположенную между каналами кольцевую перемычку, размещенные в рабочих каналах отсекател  и выполненные в корпусе впускное и выпускное окна, а в перемычке - перепускной канал и размещенное в корпусе рабочее колесо с диском и расположенными в соответствующих кольцевых рабочих каналах лопаточными венцами ступеней, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и снижени  габаритов, лопаточные венцы расположены по обе стороны диска, кольцева  перемычка охватывает диск с образованием радиального зазора, рабочие лопатки имеют в радиальном сечении серпообразную форму, а их входные и выходные кромки расположены на цилиндрических поверхност х с диаметром, соответственно меньшим и равным диаметру диска, впускное окно

   расположено со стороны входных кромок лопаток, имеет ширину, равную высоте лопаток , перепускной канал имеет в поперечном сечении форму сектора кольца,

   концентричного диску, при этом наружна  цилиндрическа  поверхность перепускного канала имеет диаметр, больший или равный наружному диаметру рабочего кольцевого канала, а угловой размер сектора кольца

   определ етс  из неравенства

   24 FK

   о2-чо|

   8FK

   о2-о2

   0

   5

   0

   Ц

   где Fk - площадь поперечного сечени  рабочего канала;

   DH - наружный диаметр рабочего канала;

   D2 - наружный диаметр диска рабочего колеса.
2. 2.Машина по п.1. о т л и ч а ю щ а   с   тем, что кольцевой рабочий канал второй ступени снабжен козырьком, сопр женным с внутренней поверхностью перепускного канала и расположенным относительно выходных кромок лопаток с посто нными радиальными зазорами, при этом ширина козырька в осевом направлении равна высоте лопаток второй ступени.
3. 3.Машина по п.1, отличающа с  тем, что по меньшей мере в одном из отсе- кателей торец со стороны входа в кольцевой рабочий канал выполнен параллельно входным кромкам лопаток соответственно сту пени и образует с обращенной к рабочим лопаткам поверхностью отсекател  тупой двухгранный угол.
4. 4.Машина по п,1,отличающа с  тем, что на поверхности кольцевой пере0 мычки, обращенной к диску рабочего колеса , выполнены выемки.
5. 5.Машина по пп.1 и 4, отличающа с  тем, что выемки выполнены в сетчатого рифлени .

   вид А

   Фаг, 2

   1