центробежная объемно-динамическая машина .

изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в вакуумных насосах, компрессорах, холодильных машинах, парогидравлических агрегатах, тепловых насосах, центробежных насосах , в устройствах для разделения и получения различных газов , в аэраторах.

известна центробежная объемно-динамическая машина, содержащая герметичный корпус с выпускными отверстиями, впускным трубопроводом и двумя отсекателями, корпус частично заполнен жидкостью и в нем вмонтировано с возможностью вращения лопастное колесо, выполненное в виде ротора с радиальными криволинейными каналами, входные отверстия каналов выполнены со стороны оси колеса, а выходные отверстия выполнены по периферии ротора, отсекатели выполнены с калиброванным зазором к лопастному колесу, (патент RU 2 289 039 с 2 публ. 10.12.2006 бюл. X° 34).

недостатком подобной конструкции является низкая степень сжатия машины в компрессорах и насосах и узкая сфера применения.

целью изобретения является повышение степени сжатия и вакуума центробежной машины и расширение сферы применения.

указанная цель достигается тем что, центробежная объемно- динамическая машина, содержит герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями, причем корпус частично либо полностью заполнен жидкостью и в нем вмонтировано с возможностью вращения лопастное колесо, выполненное в виде ротора с радиальными, например криволинейными каналами, входные отверстия каналов выполнены со стороны оси колеса, а выходные отверстия выполнены по периферии ротора, отличается тем, что машина снабжена отсекателями, примьпсающими с калиброванным зазором к лопастному колесу по периферии и распределителем, установленным в корпусе со стороны центральной части лопастного колеса, причем распределитель и отсекатели установлены с возможностью периодического одновременного перекрытия входного и выходного отверстий как минимум трёх каналов лопастного колеса при его вращении, причем распределитель и отсекатели разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей, в количестве , трех и более, соединенных между собой посредством

соединительных трубопроводов , окон по периферии корпуса и окон в распределителе, а также с впускным и выпускным трубопроводами.

кроме того , машина отличается тем , что по крайней мере один соединительный трубопровод содержит сепаратор газа и жидкости, например в виде герметичной емкости, частично заполненной жидкостью в верхней части которой выполнен выпускной газопровод, а выпускной трубопровод также может быть подключен к сепаратору.

кроме того , машина отличается тем , что нагнетательная полость, выходящая в выпускной трубопровод , выполнена таким образом , что перед ней или вначале неё , по ходу вращения лопастного колеса , отсекатель перекрывает большую часть выпускного отверстия лопастного колеса чем в других нагнетательных полостях.

кроме того , машина отличается тем , что одна из нагнетательных полостей, например третья по ходу вращения лопастного колеса, соединена с распределителем посредством соединительного трубопровода , соединённого , в свою очередь , с какой-либо ёмкостью , либо водоёмом.

кроме того , машина отличается тем , что в соединительном трубопроводе установлен как минимум еще один дополнительный сепаратор, например с давлением меньшим чем в предыдущем.

кроме того , машина отличается тем , что каждый, или какой-либо соединительный трубопровод , а также выпускной трубопровод содержат теплообменники .

кроме того , машина отличается тем , что распределитель выполнен с возможностью скольжения по нему лопастного колеса со стороны входных отверстий каналов.

кроме того , машина отличается тем , что конструкция выполнена с возможностью как минимум двойного действия -содержит например две группы по две, три и более нагнетательных полостей, выполненных друг напротив друга, причем каждая группа содержит впускной трубопровод и выпускной трубопровод или газопровод.

кроме того , машина отличается тем , что содержит ряд центробежных объёмно динамических машин, выполненных например на одном валу и соединённых между собой последовательно , либо параллельно.

кроме того , машина отличается тем , что в соединительный трубопровод вмонтирована гидротурбина.

кроме того , машина отличается тем , что выпускное окно первой по ходу вращения лопастного колеса нагнетательной полости с впускным трубопроводом , соединено посредством соединительного трубопровода с впускным окном в распределителе выходящим в предыдущую полость , а эта полость, например также соединена с предыдущей и так соединены, например все остальные полости.

кроме того , машина отличается тем , что герметичный корпус заполнен жидкостью с большим удельным весом , чем нагнетаемая жидкость, а выпускной и ,пo крайней мере один соединительный трубопроводы, содержат сепараторы жидкостей.

на чертежах изображено:

фиг. 1 центробежная объемно-динамическая машина ,нaпpимep в виде газового компрессора либо вакуумного насоса. вид сбоку, разрез.

фиг.2 центробежная объемно-динамическая машина в виде многоступенчатого насоса . вид сбоку, разрез.

центробежная объемно-динамическая машина содержит герметичный корпус 1, установленное в нем с возможностью вращения лопастное колесо 2 в виде ротора с каналами 3 с входньгми отверстиями 4 со стороны вала, выходными отверстиями 5 по периферии колеса 2, отсекателями 6, разделяющими корпус на нагнетательные полости 7, с выпускными окнами 8 по периферии корпуса 1, выпускной трубопровод 9, впускной трубопровод 10, распределитель 11, с окнами 12, группа отсеков 13, сепаратор газа и жидкости 14, выпускной газопровод 15. соединительный трубопровод 16.

центробежная объемно-динамическая машина работает следующим образом: в вакуумных насосах (фиг.l), например с использованием воды в виде хладагента при вращении колеса 2 от какого-либо привода, например при пуске , в канале 3 колеса 2, находящемся в первой полости 7 возникают центробежные силы, выталкивающие через выпускное окно 8 в соединительный трубопровод 16 рабочую жидкость, например воду из криволинейных каналов 3, куда затем, благодаря возникаемому разряжению , через впускной трубопровод 10, вначале поступает, например отсасываемый из системы воздух, который затем , выбрасывается наружу через выпускной трубопровод 9 , а также через выпускной газопровод 15 , после

прохождения рабочей жидкости через сепаратор 14, затем после удаления воздуха из системы , через впускной трубопровод 9, в каналы 3 поступает водяной пар из испарителя (на чертеже не показан), где, например разбрызгивается охлаждаемая вода. далее, при вращении лопастного колеса 2, криволинейный канал 3, заполненный разреженным водяным паром, поступает в последующую после первой, по ходу вращения полость 7, входное отверстие 4 канала 3 совмещается при этом, с полостью 7, по ходу вращения колеса 2 предыдущей от первой, посредством распределителя 11 с соединительным трубопроводом из которого в криволинейный канал 3 поступает вода, сжимает находящийся в криволинейном канале 3 водяной пар, который при этом конденсируется с отдачей тепла рабочей жидкости . излишек воды через окно 8 в корпусе 1 поступает в выпускной трубопровод 9 и далее, например через редукционный клапан или гидротурбину, а такясе через теплобменник поступает например вновь в испарительную емкость (на чертеже не показаны). соединительный трубопровод 16 , содержит теплообменник, и жидкость в нем дополнительно охлаждается либо нагревается. оставшиеся в соединительном трубопроводе 16 пары воды , могут удаляться через сепаратор .для того, чтобы уравновесить конструкцию она может быть выполнена, например двойного действия, когда группы 13 из двух или трех или более нагнетательных полостей 7 выполнены симметрично друг другу по периферии корпуса 1. эти полости могут быть последовательно соединены между собой для , увеличения вакуума или давления нагнетания , или параллельно- для увеличения подачи.

в устройствах для откачивания газов не однородных с рабочей жидкocтью( вакуумных насосах) , машина работает также как описано ранее, при этом , если отсасываемый газ затем сжимается в этой же машине , то рабочая жидкость проходит через сепаратор 14. в компрессорах также, рабочая жидкость проходит через сепаратор 14 и , например посредством выпускного газопровода 15 отдает сжимаемый газ потребителю.

в пневматических двигателях, сжатый воздух или газ подается через впускной трубопровод 10 к выходным отверстиям 4 каналов 3 колеса 2, выталкивает из них жидкость и, благодаря повороту в криволинейных каналах и реакции струи, заставляет вращаться лопастное колесо 2. . при этом рабочая жидкость проходит через сепаратор например атмосферного давления , где жидкость избавляется от растворенного в ней воздуха, увеличивая при этом свою массу.

о

в устройствах для разделения и получения газов, путем растворения их смесей в жидкостях ,нaпpимep кислорода в воде , растворенный под давлением в рабочей жидкости воздух , поступает вместе с жидкостью в первый сепаратор , находящийся под давлением , где воздух поступает в газопровод и , например через редукционный клапан удаляется наружу, а жидкость из этого сепаратора поступает в следующий сепаратор, .например атмосферного давления , где попадает на отбойники и выделяет растворенный в ней кислород , далее жидкость ( вода) поступает обратно в машину , а кислород к потребителю.

в газовых компрессорах в впускной трубопровод 10 поступает например воздух ..благодаря вращению колеса 2 и центробежным силам, он поступает в каналы 3, заполняет их, а затем, при вращении колеса 2 вытесняется, сжимаясь рабочей жидкостью, в выпускной трубопровод 9 и далее к потребителю.

в вакуумных насосах машина работает также, как это описано ранее для вакуумных холодильных компрессорных установок.

в центробежных насосах (фиг.2) нагнетаемая жидкость поступает через впускной трубопровод 10 в каналы 3 лопастного колеса 2 , где разгоняется и затем поступает в нагнетательную полость 7 из которой посредством соединительного трубопровода 16 и распределителя 11 , жидкость вновь поступает в межлопастные каналы 3 лопастного колеса 2, где её энергия увеличивается и затем эта жидкость поступает в следующую нагнетательную полость 7 из которой она поступает либо вновь в межлопастные каналы 3 либо посредством выпускного трубопровода 15 - к потребителю.

если в корпус 1 машины залита жидкость большего удельного веса , чем перекачиваемая жидкость ,тo она позволяет получить большее давление нагнетания в каждой ступени , при этом часть жидкости с большим удельным весом , которая уносится потоком , после отделения в сепараторе , вновь возвращается в машину.

использование данного изобретения позволит упростить конструкцию многоступенчатых центробежных машин, повысить их эффективность при малых и средних скоростях вращения лопастного колеса, повысить крутящий момент и удельную мощность центробежных пневматических и паровых двигателей, повысить эффективность холодильных машин , например с водой в виде хладагента , позволит создавать эффективные аэраторы , разделители газов и насосы высокого давления.