Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CENTRIFUGAL IMPELLER ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/141753
Kind Code:
A1
Abstract:
The centrifugal impeller assembly (100) comprises a rotation shaft (105) and at least one impeller (106) with blades (107) which is mounted on the rotation shaft (105) and is disposed inside a housing (102) having at least one through channel (118), an inlet pipe (103) and an outlet pipe (104). The housing (102) is radially divided into at least two sections (I, II) formed by radial partitions. The sections (I, II) comprise suction chambers (108, 109) and discharge chambers (112, 113). The inlet of the suction chamber (108) of the first section (I) is connected to the inlet pipe (103). The outlet of the discharge chamber (112) is connected by the through channel (118) to the suction chamber (109). The outlet of the discharge chamber (113) is connected to the outlet pipe (104). The centrifugal impeller assembly enables operation in a low flow range.

Inventors:
GAVRILOV ALEKSEY VASIL EVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2013/000143
Publication Date:
September 26, 2013
Filing Date:
February 21, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
GAVRILOV ALEKSEY VASIL EVICH (RU)
International Classes:
F04D17/08
Foreign References:
SU367284A11973-01-23
SU91762A11950-11-30
SU330260A
JP2001329996A2001-11-30
Attorney, Agent or Firm:
BELOV, Vladilen Ivanovich (RU)
БЕЛОВ, Владилен Иванович (RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Центробежная лопаточная машина, включающая ось вращения, по меньшей мере одно рабочее колесо с лопатками, установленное на оси вращения и размещенное в корпусе по меньшей мере с одним проходным каналом, входным и выходным патрубками, корпус радиально разделен по меньшей мере на два образованных радиальными перегородками сектора, каждый из которых включает всасывающую камеру и нагнетательную камеру, при этом вход всасывающей камеры первого сектора соединен с входным патрубком, выход каждой нагнетательной камеры, вплоть до предпоследнего сектора, соединен проходным каналом с всасывающей камерой последующего по направлению вращения оси сектора, а выход нагнетательной камеры последнего сектора соединен с выходным патрубком.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что корпус радиально разделен на три образованных радиальными перегородками сектора.

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в корпусе расположены два рабочих колеса с лопатками.

4. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один проходной канал снабжен охладителем.

5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что секторы корпуса имеют одинаковые размеры по центральным углам.

6. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что секторы корпуса имеют различные размеры по центральным углам.

7. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что сопрягаемые поверхности радиальных перегородок и рабочего колеса содержат уплотнения безконтактного типа.

8. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что сопрягаемые поверхности радиальных перегородок и рабочего колеса содержат уплотнения контактного типа.

9. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что между входным патрубком всасывающей камерой первого сектора размещен конфузор.

10. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере нагнетательная камера одного сектора корпуса выполнена спиральной формы.

11. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что всасывающая камера и/или нагнетательная камера по меньшей мере одного сектора корпуса включает лопаточный направляющий аппарат.

12. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены радиальными.

13. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены изогнутыми по направлению вращения оси.

14. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены изогнутыми в направлении, противоположном направлению вращения оси.

15. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена в виде нагнетателя.

16. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена в виде компрессора.

17. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена в виде вентилятора.

18. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена в виде насоса. 19. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что всасывающая и нагнетательная камеры одного сектора могут быть радиально смещены одна относительно другой по ходу вращения рабочего колеса.

Description:
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ЛОПАТОЧНАЯ МАШИНА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области вентиляторостроения и компрессоростроения, а именно к центробежным компрессорным машинам, включающим вентиляторы, нагнетатели и компрессоры, предназначенные для средних и малых расходов сжимаемых газов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Центробежные лопаточные машины (ЦЛМ) хорошо известны и имеют традиционную конструкцию - радиальное лопаточное колесо и охватывающий это колесо корпус с каналами для подвода и отвода сжимаемых газов. При этом лопаточное колесо с корпусом представляет собой одну ступень сжатия. Для получения высоких давлений используются многоступенчатые схемы.

ЦЛМ обладают существенными достоинствами, например, такие широко распространенные машины, как центробежные нагнетатели и компрессоры, имеют высокий ресурс и практически полностью исключают присутствие продуктов износа или смазки в сжимаемой среде; данные машины компактны и обладают высокой производительностью. Однако центробежные компрессоры и нагнетатели имеют и весьма существенный недостаток, а именно: ограниченное промышленное применение для сжатия газов в диапазонах средних и, тем более, малых расходов. Это' объясняется следующими основными аспектами.

Во-первых, для обеспечения эффективной работы ЦЛМ требуется сохранять оптимальные размерные соотношения между шириной лопаток и диаметром рабочего колеса, поэтому при малой производительности необходимо на низких расходах существенно уменьшать диаметр рабочих колес и, соответственно, для поддержания приемлемой степени повышения давления, повышать частоту их вращения (до 100 тыс. об/мин и более). Сегодня в малоразмерных ЦЛМ такие скорости вращения, как правило, обеспечиваются только турбинным приводом, например, известны подобные турбокомпрессоры для наддува двигателей внутреннего сгорания. Однако для широкого промышленного использования таких малоразмерных ЦЛМ требуется применение дорогостоящих повышающих редукторов или специальных высокоскоростных электродвигателей, что является серьезной проблемой.

Во-вторых, одна ступень ЦЛМ обеспечивает сравнительно небольшую степень повышения давления, например, в указанных выше одноступенчатых турбокомпрессорах, имеющих очень высокие окружные скорости, создается напор не более 150-200 кПа, и поэтому существующие промышленные центробежные нагнетатели и компрессоры, имеют по нескольку ступеней сжатия. Однако создание эффективной многоступенчатой ЦЛМ с несколькими рабочими колесами очень малых размеров на общем валу является сложной и дорогостоящей конструкторско-технологической задачей.

Из-за указанных выше конструктивных особенностей ЦЛМ до последнего времени они не могут, к сожалению, широко применяться в качестве нагнетателей и компрессоров в области малых расходов, где доминирующее положение занимают поршневые и роторные машины.

Известна центробежная лопаточная машина - центробежный компрессор

(см. патент RU 2439378, МПК F04D 29/08, опубликован 10.01.2012), содержащая установленный в корпусе вал с рабочими колесами, диск думмиса, наружная поверхность которого выполнена ступенчатой, и охватывающую его втулку думмиса. Наружная поверхность диска думмиса выполнена цилиндрической, состоящей из участков различных диаметров с образованием на наружной цилиндрической поверхности диска думмиса выступа, а на внутренней поверхности втулки думмиса размещены лабиринтные гребешки и выполнена проточка, ответная выступу диска думмиса.

Известная центробежная лопаточная машина обеспечивает повышение коэффициента полезного действия (КПД) путем уменьшения объемных потерь и затраченной работы сжатия центробежного компрессора, путем снижения протечек через лабиринтное уплотнение думмиса, но это очень в малой степени может повлиять на устранение указанного выше недостатка ЦЛМ, а именно: ограниченного промышленного применения для сжатия газов в диапазонах средних и, тем более, малых расходов.

Известна центробежная лопаточная машина - центробежный компрессор (см. патент RU 2428589, МПК F04D17/08, опубликован 10.09.2011) содержащая корпус с входным и выходным патрубками, ротор, статорные элементы, всасывающую и нагнетательную камеры. Во входном патрубке перед всасывающей камерой установлен завихритель потока газа, выполненный в виде соосного с входным патрубком кольца, внутри которого размещены профилированные лопатки, закрепленные с одной стороны на кольце, а с другой стороны скрепленные между собой посредством конической обечайки (диффузора), при этом конструкция завихрителя выполнена со следующими параметрами: количество лопаток 5-7 штук,

угол лопатки на входе 0-5 градусов,

угол лопатки на выходе не более 45градусов к оси завихрителя, угол раскрытия конической обечайки (диффузора) 5±2 градусов,

отношение площади конической обечайки (диффузора) к проходному сечению завихрителя 0,4-0,6.

Известный центробежная лопаточная машина - центробежный компрессор обеспечивает равномерность полей скорости и давления потока газа в его проточном тракте при оптимальных габаритах всасывающей камеры. Установка дополнительных элементов в проточные части всасывающей камеры, с целью получения устойчивости работы машины на меньших расходах, имеет те недостатки, что увеличивается сопротивление на входе в рабочее колесо, и сужается общий диапазон экономичной работы компрессора.

Известна центробежная лопаточная машина (см. заявка JP 2001329996, МПК F04D27/00; F04D29/46, опубликована 30.11.2001), имеющая ось вращения, рабочее колесо, установленное на оси вращения, корпус, вмещающий рабочее колесо, регулируемый диффузор, соединенный с выходом рабочего колеса, и спиральную камеру, соединенную с выходом диффузора. Сжатие текучей среды обеспечивается под воздействием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса.

Известная центробежная лопаточная машина позволяет расширить рабочий диапазон за счет применения регулирующего механизма, такого как регулируемый диффузор. Недостатком известной центробежной лопаточной машины является ее экономическая неэффективность, поскольку регулируемый диффузор требует сложного приводного устройства.

Известна центробежная лопаточная машина (см. патент RU 2419731, МПК F04D29/46, опубликован 27.05.2011), совпадающая с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятая за прототип. Известная центробежная лопаточная машина имеет ось вращения, рабочее колесо с лопатками, установленное на оси вращения, корпус с входной всасывающей камерой и выходной нагнетательной камерой, вмещающий рабочее колесо, диффузор, вход которого соединен с выходом рабочего колеса, а выход диффузора соединен с нагретательной камерой в форме спирали, обеспечивающей сжатие рабочей среды под воздействием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Машина-прототип содержит разделительный элемент, разделяющий проходной канал в секции диффузора и в секции спиральной камеры на несколько каналов в направлении движения текучей среды, с образованием проходного канала со стороны ступицы и проходного канала со стороны бандажа. Машина содержит также регулятор расхода, обеспечивающий при низком расходе рабочей среды, сжатой рабочим колесом, уменьшение расхода рабочей среды в проходном канале со стороны бандажа и высокий расход рабочей среды в проходном канале со стороны ступицы, а при высоком расходе рабочей среды, сжатой рабочим колесом, обеспечивающий протекание рабочей среды и в проходном канале со стороны бандажа, и в проходном канале со стороны ступицы без уменьшения расхода рабочей среды в проходном канале со стороны бандажа.

Известная центробежная лопаточная машина имеет довольно широкий рабочий диапазон, эффективна с экономической точки зрения и обладает высокой надежностью в отношении устойчивой работы. В центробежной лопаточной машине-прототипе, с целью получения более устойчивой работы на малых расходах, предложено устройство внутренней частичной рециркуляции потока по схеме «с выпуска - на всас», при этом, сжимаемая рабочая среда, направляемая обратно через встроенный регулятор расхода по проходному каналу во всасывающую камеру, отбирается непосредственно за рабочим колесом из диффузора, а не после выходного патрубка машины, как это обычно делается в схемах с внешней рециркуляцией. Основными недостатками данной машины являются: низкая эффективность при её использовании по большей части времени только в режимах средней и, тем более, малой производительности; практическая сложность создания многоступенчатых вариантов для получения более высокого напора.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения являлась разработка такой центробежной лопаточной машины, которая бы эффективно работала при малой производительности перемещаемой среды и создавала более высокий напор.

Поставленная задача решается тем, что центробежная лопаточная машина включает ось вращения, по меньшей мере одно рабочее колесо с лопатками, установленное на оси вращения и размещенное в корпусе. Корпус снабжен по меньшей мере одним проходным каналом, входным и выходным патрубками и радиально разделен по меньшей мере на два сектора, образованных радиальными перегородками. Каждый из секторов включает всасывающую камеру и нагнетательную камеру. Вход всасывающей камеры первого сектора соединен с входным патрубком. Выход каждой нагнетательной камеры, вплоть до предпоследнего сектора, соединен проходным каналом с всасывающей камерой последующего по направлению вращения оси сектора. Выход нагнетательной камеры последнего сектора соединен с выходным патрубком.

Новым является радиальное разделение корпуса машины по меньшей мере на два образованных радиальными перегородками сектора, каждый из которых включает всасывающую камеру и нагнетательную камеру. При этом вход всасывающей камеры первого сектора соединен с входным патрубком. Выход каждой нагнетательной камеры, вплоть до предпоследнего сектора, соединен проходным каналом с всасывающей камерой последующего по направлению вращения оси сектора. Выход нагнетательной камеры последнего сектора соединен с выходным патрубком.

Всасывающая и нагнетательная камеры одного сектора могут быть радиально смещены одна относительно другой по ходу вращения рабочего колеса, что зависит от конструктивных особенностей машины.

Корпус машины может быть радиально разделен на три образованных радиальными перегородками сектора.

В корпусе машины может быть расположены два или более рабочих колеса с лопатками.

В машине по меньшей мере один проходной канал может быть снабжен охладителем.

Выносной охладитель или просто обдуваемое оребрение на проходном канале можно использовать после каждого сектора - это зависит от условий применения машины и термодинамических свойств рабочей среды (например, введение охлаждения при сжатии агрессивных газов может сопровождаться их конденсацией, поэтому они часто прокачиваются без охлаждения). Следует отметить, что одна и та же машина будет называться нагнетателем, если не используется охлаждение газа, и - компрессором, если использован охладитель сжатого газа, который может устанавливаться либо между ступенями сжатия, либо - после машины.

Секторы корпуса могут иметь одинаковые размеры по центральным углам или могут иметь различные размеры по центральным углам. В насосах, где перекачиваются жидкости, секторы выполняют одинаковыми, а в компрессорах и нагнетателях, где объемный расход уменьшается после каждой ступени сжатия, секторы будут сужаться по ходу сжатия рабочей среды. В то время как в обычных многоступенчатых машинах уменьшают ширину лопаток по ходу сжатия; более того, ступени группируют на цилиндры: несколько ступеней включает цилиндр низкого давления, несколько - цилиндр среднего давления и несколько - цилиндр высокого давления. При этом, лопаточные колеса всех последующих цилиндров приводят во вращение через повышающий редуктор, так как размеры лопаточных колес последних ступеней существенно уменьшаются, и для поддержания заданной степени сжатия требуется более высокая окружная скорость.

В настоящей машине сопрягаемые поверхности радиальных перегородок и рабочего колеса могут содержать уплотнения безконтактного типа или контактного типа, так как основные протечки сжимаемой рабочей среды происходят в зазорах между сопрягаемыми цилиндрическими поверхностями дисков рабочего колеса и всасывающих и, особенно, нагнетательных камер последних секторов. Например, может быть применено уплотнение лабиринтного типа, когда на цилиндрических поверхностях по внешнему и внутреннему диаметрам покрывающего и рабочего дисков рабочего колеса выполняют заостренные гребни, а сопрягаемые с ними цилиндрические поверхности секторов имеют покрытие из существенно менее твердого и эластичного материала, что позволяет сопрягать поверхности с малыми зазорами и обеспечивать низкий уровень протечек.

В настоящей машине между входным патрубком и всасывающей камерой первого сектора может быть установлен конфузор.

По меньшей мере нагнетательная камера одного сектора корпуса может быть выполнена спиральной формы, но могут иметь спиральную форму (в виде начальной части спирали) нагнетальные камеры всех секторов.

В машине всасывающая камера и/или нагнетательная камера по меньшей мере одного сектора корпуса может включать лопаточный направляющий аппарат (лопаточные направляющие аппараты могут быть регулируемые и нерегулируемые).

Лопатки рабочего колеса могут быть выполнены радиальными или изогнутыми по направлению вращения оси (загнутые вперед), или изогнутыми в направлении, противоположном направлению вращения оси (загнутые назад). Машина может быть выполнена в виде нагнетателя или в виде компрессора, или в виде вентилятора, или в виде насоса.

Расположенные по окружности пары всасывающих и нагнетательных камер представляют собой последовательные напорные ступени. Поэтому, в отличие от традиционных конструкций многоступенчатых центробежных компрессоров, где каждая ступень включает отдельные рабочее колесо и спиральный корпус, настоящая центробежная лопаточная машина содержит несколько напорных ступеней на каждом общем рабочем колесе. При этом между секторами-ступенями сжимаемая рабочая среда может отводиться на внешнее охлаждение. Для повышения давления, на общем приводном валу может устанавливаться два и более рабочих колеса, с соответствующими всасывающими и нагнетательными камерами секторов корпуса.

Если сравнивать параметры настоящей центробежной лопаточной машины, например, с нагнетателем, который содержит аналогичное по всем размерам колесо, установленное в традиционном спиральном корпусе (улитке), то при равной частоте вращения первая машина имеет большую степень повышения давления при существенно более низком расходе сжимаемого газа.

Приближенно разница в расходах будет определяться отношением общей площади входа всех межлопаточных каналов рабочего колеса к площади входа межлопаточных каналов, сопрягаемых с всасывающей камерой первого сектора (охватывает только часть лопаток рабочего колеса).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Заявляемая центробежная лопаточная машина поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано первое воплощение центробежной лопаточной машины в поперечном разрезе;

на фиг. 2 изображен продольный разрез по оси центробежной лопаточной машины по 2-2, изображенной на фиг. 1;

на фиг. 3 схематическое изображение движения рабочей среды в настоящей лопаточной машине;

на фиг. 4 показано второе воплощение центробежной лопаточной машины в поперечном разрезе;

на фиг. 5 изображен продольный разрез по оси центробежной лопаточной машины по 5-5, изображенной на фиг. 4;

на фиг. 6 показано третье воплощение центробежной лопаточной машины в поперечном разрезе; на фиг. 7 изображен продольный разрез по оси центробежной лопаточной машины по 7-7, изображенной на фиг. б;

на фиг. 8 изображен продольный разрез по 8-8 центробежной лопаточной машины, изображенной на фиг. 6.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящая центробежная лопаточная машина 100 по одному воплощению изобретения (см. фиг. 1-фиг. 3) содержит корпус 102, снабженный входным патрубком 103 и выходным патрубком 104. В корпусе 102 установлено на оси 105 вращения рабочее колесо 106 с ориентированными в осевом направлении лопатками 107. Корпус 102, например, радиально разделен по меньшей мере на два сектора I и И, включающие соответственно всасывающие камеры 108, 109, образованные радиальными перегородками 110 с разделительными перемычками 111, нагнетательные камеры 112, 113, образованные радиальными перегородками 114, 115 с разделительными перемычками 116 перегородок 114, 115. Поверхности разделительных перемычек 111, 116, сопряженные с противолежащими поверхностями рабочего колеса 106, могут содержать уплотнения безконтактного или контактного типа. Входной патрубок 103 соединен, например, через конфузор 117 с входом первой всасывающей камеры 108. Выход первой по ходу рабочего колеса 106 нагнетательной камеры 112 соединен проходным каналом 118 с последующей по ходу рабочего колеса 106 второй всасывающей камерой 109. За диффузором 119 выход второй нагнетательной камеры 113 соединен с выходным патрубком 104. Секторные всасывающие камеры 108, 109 и нагнетательные камеры 112, 113 могут включать, устройства, направляющие рабочую среду, например, лопаточный направляющий аппарат в виде лопаток 120. Вторую (конечную) нагнетательную камеру 113 обычно выполняют спиральной формы (в виде улитки). Лопатки 107 рабочего колеса 106 показаны на фиг. 1 радиальными, но могут быть выполнены изогнутыми по направлению вращения рабочего колеса или в противоположном направлении.

Настоящая центробежная лопаточная машина 200 по другому воплощению изобретения (см. фиг. 4-фиг. 5) содержит корпус 202, снабженный входным патрубком 203 и выходным патрубком 204. В корпусе 202 установлено на оси 205 вращения рабочее колесо 206 с радиальными лопатками 207. Корпус 202 может содержать конфузор 217 и диффузор 219, а также может иметь устройства, направляющие рабочую среду, например, в виде лопаток 220. Корпус 202 разделен на три сектора III, IV и V, содержащие соответственно расположенные по кругу всасывающие камеры 227, 228 и 229, образованные радиальными перегородками 230 с разделительными перемычками 231 радиальных перегородок 230, и расположенные по кругу нагнетательные камеры 232, 233 и 234 образованные радиальными перегородками 235 с разделительными перемычками 236. Поверхности разделительными перемычек 231, 236, сопряженные с противолежащими поверхностями рабочего колеса 206, могут содержать уплотнения безконтактного или контактного типа, например (например, лабиринтное уплотнение). Входной патрубок 203 соединен, например, через конфузор 217 с входом первой всасывающей камеры 227. Выход первой по ходу рабочего колеса 206 нагнетательной камеры 232 соединен проходным каналом 238 с последующей по ходу рабочего колеса второй всасывающей камерой 228. Выход второй по ходу рабочего колеса 206 нагнетательной камеры 233 соединен проходным каналом 239 с последующей по ходу рабочего колеса 206 третьей всасывающей камерой 229. За диффузором 219 выход третьей нагнетательной камеры 234 соединен с выходным патрубком 204. Всасывающие камеры 27, 28 и 29 и нагнетательные камеры 32, 33 и 34 могут включать устройства, направляющие рабочую среду, например, в виде лопаток 220. Третью (конечную) нагнетательную камеру 234 обычно выполняют спиральной формы (в виде улитки).

Настоящая центробежная лопаточная машина 300 еще по одному воплощению изобретения (см. фиг. б-фиг. 8) содержит корпус 302, снабженный входным патрубком 303 и выходным патрубком 304. В корпусе 302 установлено последовательно на оси 305 вращения два рабочих колеса 306 с радиальными лопатками 307. Корпус 302 может содержать конфузор 317 и диффузор 319, а также может иметь устройства, направляющие рабочую среду, например, в виде лопаток 220. Корпус 302 разделен на пять секторов VI, VII, VIII, IX и X. Два сектора VI, VII (см. Фиг. 8) расположены против первого рабочего колеса 306 и включают соответственно всасывающие камеры 350, 351, образованные радиальными перегородками 352 с разделительными перемычками 353 радиальных перегородок 352, и нагнетательные камеры 354, 355, образованные радиальными перегородками 356, 357 с разделительной перемычками 358. Поверхности разделительных перемычек 353, 358 сопряженные с противолежащими поверхностями первого рабочего колеса 306, могут содержать уплотнения безконтактного или контактного типа. Три сектора VIII, IX и X корпуса 302 расположены по кругу против второго рабочего колеса 306. Три сектора VIII, IX и X (см. Фиг. 6) соответственно включают расположенные по кругу всасывающие камеры 359, 360 и 361, образованные радиальными перегородками 362 с разделительными перемычками 363 радиальных перегородок 362, и расположенные по кругу нагнетательные камеры 364, 365 и 366 образованные радиальными перегородками 367 с разделительными перемычками 368. Поверхности разделительными перемычек 363, 368, сопряженные с противолежащими поверхностями второго рабочего колеса 306, могут содержать уплотнения безконтактного или контактного типа, (например, лабиринтное уплотнение). Входной патрубок 303 соединен, например, через конфузор 317 с входом первой всасывающей камеры 350. Выход первой по ходу первого рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 354 соединен проходным каналом 370 с последующей по ходу первого рабочего колеса 306 второй всасывающей камерой 351. Выход второй по ходу первого рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 354 соединен проходным каналом 371 с входом первой по ходу второго колеса 306 всасывающей камеры 359. Выход первой по ходу второго рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 364 соединен проходным каналом 372 с последующей по ходу второго рабочего колеса 306 второй всасывающей камерой 360. Выход второй по ходу второго рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 365 соединен проходным каналом 373 с последующей по ходу второго рабочего колеса 306 третьей всасывающей камерой 361. За диффузором 319 выход третьей нагнетательной камеры 366 соединен с выходным патрубком 304. Секторные всасывающие камеры 359, 360 и 361 и нагнетательные камеры 364, 365 и 366 могут включать, устройства, направляющие рабочую среду, например, в виде лопаток 320. Третью (конечную) нагнетательную камеру 366 обычно выполняют спиральной формы (в виде улитки). С увеличением числа всасывающих и нагнетательных камер производительность машины будет снижаться, а давление - расти.

Могут быть и другие воплощения настоящего изобретения (с различным числом рабочих колес, различным числом секторных всасывающих и нагнетательных камер), в зависимости от требуемых характеристик по напору и производительности машины.

Центробежная лопаточная машина 100 работает следующим образом (на примере машины, показанной на фиг. 1). Во время работы рабочее колесо 106 центробежной лопаточной машины 100 вращается на оси 105 приводом (на чертеже не показан) в приводном направлении R, газообразная (например, воздух) или жидкая рабочая среда поступает через входной патрубок 103, например, через конфузор 117 на вход первой всасывающей камеры 108. Через межлопаточные каналы рабочего колеса 106 рабочая среда подается в нагнетательную камеру 112. Из первой по ходу рабочего колеса 106 нагнетательной камеры 112 поток рабочей среды, уже под давлением, нагнетается через проходной канал 118 в последующую по ходу рабочего колеса 106 вторую всасывающую камеру 109. Через межлопаточные каналы рабочего колеса 106 рабочая среда подается через диффузор 119 во вторую нагнетательную камеру 113. Далее сжатая рабочая среда подается в выходной патрубок 104.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Образец центробежной лопаточной машины по настоящему изобретению был выполнен на базе высоконапорного вентилятора, имеющего следующие характеристики:

- электродвигатель 4,5 кВт, наружный диаметр рабочего колеса 620 мм;

- при номинальном напоре 6200 Па, расход - 1350 м 3 /ч, при 2820 об/мин;

- при наибольшем напоре 7200 Па, расход около 400 м 3 /ч, при 2900 об/мин.

После испытания и уточнения характеристик вентилятор был переделан в центробежную лопаточную машину по настоящему изобретению, а именно: во входном отверстии, внутри рабочего колеса была смонтирована диаметральная перегородка толщиной около 20 мм. Зазор между перегородкой и лопатками колеса составляет около 1 мм. Внешний спиральный корпус был разделен на два сектора наклонной, загнутой вперед перегородкой. При этом в первом секторе были установлены дополнительные герметизирующие радиусные стенки по внешнему диаметру рабочего колеса; стенки приварены к разделительной перегородке. Зазоры вокруг колеса в образованной таким образом нагнетательной камере первого сектора составляли около 1 мм. Сбоку улитки из первой секторной напорной камеры был выведен переходный канал во всасывающее окно к перегородке внутри рабочего колеса, канал имел прямоугольное сечение размером 100 х120 мм 2 . Также были загерметизированы щели между лабиринтным уплотнением на входе рабочего колеса, перегородкой и каналом. Таким образом, был смоделирован секторный двухступенчатый вентилятор по настоящему изобретению, проведены замеры его характеристик и получены следующие результаты:

- наибольший напор 9840 Па, при расходе около 300 м 3 /ч;

- при напоре 7200 Па, расход составил около 650 м 3 /ч.

Наибольший напор замерялся в обоих случаях при наличии некоторого расхода

- это значение минимального расхода подбиралось путем постепенного увеличения его от нулевого значения до момента начала снижения напора.

Следует отметить, что работы были выполнены, исходя из имеющихся производственных возможностей и без всякой оптимизации конструкции. Однако результаты представляют определенный интерес и подтверждают потенциальные возможности настоящей центробежной лопаточной машины. Как видно из приведенных выше данных, наибольший напор вентилятора существенно возрос при снижении расхода. В то же время наибольшее давление, показанное базовым вентилятором, в настоящей секторной машине достигается при большем расходе, то есть, получено расширение диапазона работы оснащенного исходным рабочим колесом вентилятора по производительности и по напору.

Настоящее изобретение позволяет устранить существенные недостаток центробежных компрессоров, а именно: их ограниченное промышленное применение для сжатия газов в диапазонах средних и, тем более, малых расходов, и открывает возможности производства недорогих центробежных компрессоров для работы в диапазоне низких расходов, оснащенных традиционным приводом (ременным или прямым через муфту) от сетевых асинхронных электродвигателей и конкурирующих с поршневыми и роторными машинами; то есть производства малоразмерных и среднеразмерных вентиляторов с более высокими значениями напора.