Турбонасос

 

1 ., ТУРБОНАСОС, содержащий корпус с входным патрубком и выходной улиткой, размещенные в корпусе ротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты с лопатками , расположенными соответственно между входным патрубком и ротором и между последним и улиткой, установленные на стержнях, параллельных оси вращения ротора, с возможностью согласованного поворота, приводное устройство, имеющее зубчатое колесо, взаимодействующее с лопатками выходного направляющего аппарата, и установленный во входном патрубке обтекатель , отличающийся тем, что, с целью автоматического регулирования поворота лопаток, приводное устройство снабжено дополнительным зубчатым колесом и валом, имеющим шестерни, находящиеся в зацеплении с основным и дополнительным зубчатыми колесами, а последние посредством кривошипно-шатунных механизмов связаны соответственно с лопатками выходного и входного направляющ1тх аппаратов. 2. Турбонасос по п. 1, о т л ичающийся тем, что углы установки лопаток входного и выходного направляющих аппаратов связаны выражением , , ctgof,k ctgof -H, г t где к - коэффициент, к(--) Iг 2 k - коэффициент, k -k.ctp/J.ctg/ ,; ос,- угол установки лопаток входного направляющего аппарата; угол установки лопаток выходного направляющего аппарата; радиус цилиндрической поверх§ ности ротора на входе; Tg- радиус цилиндрической поверхности ротора на выходе; f,- ширина цилиндрической поверхности ротора на 2- ширина цилиндрической по верхности ротора на выходе; р, - угол установки лопаток ротора на входе; 4 4i i- угол установки лопаток ротора на выходе. О) 3.Турбонасос по п. 1, о т л 4 чающийся тем, что, с целью уравновешивания давления рабочего тела на лопатки входного направляющего аппарата, ось вращения стержня каждой из них расположена по средней линии лопатки. 4.Турбонасос по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность входного патрубка образована плавно сопряженными цилиндрическими участками, в которых расположены периферийные участки лопаток входного натравляющего аппарата .

(21) 3491023/25-06 (22) 16 ° 09.82 (31) 81 17663 (32) 18.09.81 (33) Франция (46) 07.03.85. Ваап. 9 9 (75) Пьер Патен (Франция) (53) 621.671(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

У 1058898, кл. F 1 С, 1967.

2. Патент США Ф 3639075, кл. 415-163, 1972. (54) (57) 1. ТУРБОНАСОС, содержащий корпус с входным патрубком и выход" ной улиткой, размещенные в корпусе ротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты с лопатками, расположеннъщи соответственно между входным патрубком и ротором и между последним и улиткой, установленные на стержнях, параллельных оси вращения ротора, с возможностью согласованного поворота, приводное устройство, имеющее зубчатое колесо, взаимодействующее с лопатками выходного направляющего аппарата, и установленный во входном патрубке обте- катель, отличающийся тем, что, с целью автоматического регулирования поворота лопаток, приводное устройство снабжено дополнительным зубчатым колесом и валом, имеющим шестерни, находящиеся в зацеплении с основным и дополнительным зубчатыми колесами, а последние посредством кривошипно-шатунных механизмов связаны соответственно с лопатками выходного и входного направляющих аппаратов.

2. Турбонасос по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что углы устанонки лопаток входного и выходного направляющих аппаратов связаны выражением

ctget1=k ctpa>+l где к -. коэффициент, к=(- -)

r, коэффициент, k =k ° ctpP— (cage,;

1, — угол установки лопаток входного направляющего аппарата;

К2 — угол установки лопаток выходного направляющего аппарата; г — радиус цилиндрической поверх.ности ротора на входе;

r — - радиус цилиндрической поверхг ности ротора на выходе;

1, — ширина цилиндрической поверхности ротора на вхоче;

0 - ширина цилиндрической поМ верхности ротора на выходе;

Р, — угол установки лопаток ро тора на входе; вВь

l z- угол установки лопаток ротора на выходе.

3. Турбонасос по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уравновешивания давления рабочего

4ь тела на лопатки входного направляющего аппарата, ось вращения стержня каждой из них расположена по средней линии лопатки.

4. Турбонасос по и. 1, о т л и.ч а ю шийся тем, что внутренняя поверхность входного патрубка образована плавно сопряженными цилиндрическими участками, в которых расположены периферийные участки лопаток входного нгчравляюшего аппарата.

4 11446

Изобретение относится к насосостроению, а именно к турбонасосам с управляемыми лопатками направляющих аппаратов.

Известен турбонасос, содержащий корпус с входным патрубком и выход5 ной улиткой, размещенпые в корпусе ротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты с лопатками и обтекатель j1) .

Недостатками этого турбонасоса являются низкий КПД, отсутствие воз- можности регулировать поворот лопаток направляющих аппаратов, неуравновешенность этих лопаток.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является турбонасос, содержащий корпус с входным патрубком и выходной улиткой, размещенные в корпусе ротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты с лопатками, расположенными соответственно между входным патрубком и ротором и между последним и улиткой, установленные на стержнях, параллельных оси вращения ротора, с возможностью согласованного поворота, приводное устройство, имеющее зубчатое колесо, взаимодействующее с лопатками выходного направ30 ляющего аппарата, и установленный во входном патрубке обтекатель j2) .

Недостатками известного турбонасоса являются отсутствие возможности автоматически регулировать поворот лопаток направляющих аппаратов, а также неуравновешенность этих лопаток.

Целью .изобретения является автоматическое регулирование поворота лопаток и уравновешивание давления на них рабочего тела.

Указанная цель достигается тем, что в турбонасосе, содержащем корпус с входным патрубком и выходной улиткой, .размещенные в корпусе ротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты.с лопатками, расположенными соответственно между входным патрубком и ротором и между SO последним и улиткой, установленные на стержнях, параллельных оси вращения ротора, с возможностью согласованного поворота, приводное устройство, имеющее зубчатое колесо, взаимо- действующее с лопатками выходного направляющего аппарата, и установлен-,. ный во входном патрубке обтекатель, 24 2 упомячутое приводное устройство сна >жено дополнительным зубчатым колесом и валом, имеющим шестерни, находящиеся в зацеплении с основным и дополнительным зубчатыми колесами, а последние посредством кривошипно-шатунных механизмов связаны соответственно с лопатками выходного и входного направляющих аппаратов.

Указанная цель достигается тем, что углы установки лопаток входного и выходного направляющих аппаратов связаны выражением сСрМ =k ctg ot +k

2 Ф где Š— коэффициент, k=(— ) —;

f v г2 2

k — коэффициент, k =kct gp2ctg/3,; — угол установки лопаток входного направляющего аппарата;

М вЂ” угол установки лопаток выходного направляющего аппа— рата;

r — радиус цилиндрической поверхности ротора на входе;

r — радиус цилиндрической поверх2 ности ротора на выходе; ширина цилиндрической поверхности ротора на входе;

0 — ширина цилиндрической поверхности ротора на выходе;

Д вЂ” угол установки лопаток ротора на ьходе;

1 - угол установки лопаток ротора на выходе.

Ось вращения стержня каждой лопатки входного направляющего аппарата расположена по средней линии лопатки.

Внутренняя поверхность входного патрубка образована плавно сопряженными цилиндрическими участками, в которых расположены периферийные участки лопаток входного направляющего аппарата.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый турбонасос,продольный разрез;на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — вариант выполнения приводного устройства.

Турбонасос содержит корпус 1 входным патрубком 2 и выходной улиткой 3, размещенные в корпусе 1 ротор 4 с лопатками 5, входной и выходной направляющие аппараты соответственно с лопатками 6 и 7, расположенными соответственно между входным патрубком 2 и ротором 4 и между

3 11446 последним и улиткой 3 и установленные на стержнях 8 и 9, параллельных оси вращения ротора, с воэможностью согласованного поворота, приводное устройство, включающее зубчатое колесо 10, взаимодействующее с лопатками 7 выходного направляющего аппарата, и установленный во входном патрубке 2 обтекатель 11 Приводное устройство снабжено дополнительным зубчатым колесом 12 и валом 13, имеющим шестерни 14 и 15, находящиеся в зацеплении соответственно с основным и дополнительным зубчатыми колесами 10 и 12, а последние посредством кривошипно-шатунных механизмов, включающих кривошипы 16 и 17 и шатуны 18 и 19, связаны соответственно с лопатками 7 и 6 выходного и входного направляющих аппаратов. При 20 этом кривошипы 16 закреплены на стержнях 9 лопаток 7 выходного направляющего аппарата, а кривошипы 17на стержнях 8 лопаток 6 входного направляющего аппарата, шатуны 18 кривошипов 16 соединены с основным зубчатым колесом tO, а шатуны 19 .кривошипов t7 - с дополнительным зубчатым колесом 12 (фиг. 1).

yr g и К2 установки лопаток 6 30 и 7 входного и выходного направляющих аппаратов связаны выражением

ctg < — 1с "ctg e +k где k — коэффициент, k=(— ) ! I

k — коэффициент, k =k ctqЯ,— 35

ctg/1,;

Ж вЂ” угол установки лопаток 6 входного направляющего аппарата; угол установки лопаток 7 40 выходного направляющего аппарата;

r — радиус цилиндрической по1 верхности ротора 4 иа входе;

r — радиус цилиндрической по- 45

1 верхности ротора 4 на выходе;

1< — ширина цилиндрической поверхности ротора 4 на входе; — ширина цилиндрической по2 верхности ротора 4 на выходе; 50 1 — угол установки лопаток 5 ротора 4 на входе;

P2 — угол установки лопаток 5 ротора 4 на выходе (фиг. 2).

При этом ось вращения стержня 8 55 каждой лопатки 6 входного направляющего аппарата расположена по средней линии этой лопатки 6.

24 4

Кроме того, внутренняя поверхность входного патрубка 2 образована плавно сопряженными цилиндрическими участками 20, а внешняя поверхность обтекателя 11 — плавно сопряженными цилиндрическими участками 21, а в каналах, образованных участками 20 и 21 и ориентированных вдоль оси ротора 4, расположены периферийные участки лопаток 6 входного направляющего аппарата (фиг. 1 и 3).

В приводном устройстве на валу 13 вместо шестерни !5 может быть закреплен кулачок 22, взаимодействующий с роликом 23, который должен быть установлен на колесе 12 (вариант устройства ло фиг. 4).

Как.известно, при задаинык геометрических параметрах турбонасоса г r7 f/ Р, /3,) ° его КПЛ существенно зависит от углов К и c(установки лопаток б и 7 на2 правляющих аппаратов, которые, в свою очередь, зависят от скорости вращения ротора 4 и расхода рабоче- го тела.

Выражение, связывающее углы М и а установки лопаток б и 7 и соответствующее максимальному КПД имеет вид:

I с t g C 1 = 1с ° с с g ь, + k

Соглас»: этому выражению углы 0(i и изменяются по линейному закону их котангеисов и определяются только геометрическими 1 араметрами тур>пасоса (r гг Ч г Р1 и /4 )» независимо от вели иш расхода и скорости.

На практике установка соответствующих углов а, и а, осуществляется автома-.ическим регулированием поворота лопаток б и 7 входного и выходного направляющих аппарато посредством приводиого устройства и про-. текае т следуюир м об разом.

Выходной направляющий аппарат взаимодействует с рабочим телом с момента его выхода с лопаток 5 ротора 4 до его входа в выходную улитку 3. Лопатки 7 выходного направляющего аппарата подвергаются при этом. действию выходного давления рабочего тела, стремящегося иридать им мгновенный угол иак.иона и,, соответствующий мгиовеиным зиачениям расхода и скорости. При своем повороте лопатки 7 поворачивают и свои стержни 9 с кривощииам1 16 своими

1144624

Э шатунами 18, поворачивающими колесо 10, которое, будучи в зацеплении с шестерней 14, вращает вал 13.

Вращение вала .13 через его шестерню 15, находящуюся в зацеплении с колесом 12, посредством шатуна 19 и кривошипа 17 вызывает поворот. стержней 8 и установленных на них лопаток 6. входного направляющего аппарата на угол М< . Таким образом, приводное устройство обеспечивает автоматическое регулирование поворота лопаток 6 входного направляющего аппарата в соответствии с поворотом лопаток 7 выходного направляющего аппарата.

При этом расположение ..тержней 8, лопаток 6 входного направляюше го аппарата по средним линиям лопаток 6 обеспечивает уравновешивание давле5 ния рабочего тела по разные стороны лопаток 6.

Благодаря тому, что внутренняя поверхность входного патрубка 2 образована:плавно conpKKQHHbMH цилиндрическими участками, в которых расположены периферийные участки.лопаток 6 входного направляющего аппарата, обеспечена неразрывность потока

15 рабочего тела, что улучшает энергетические характеристики турбонасоса.! 1144624

Ц7г/г.,У

1144624

Составитель И.Алешина

Редактор Н.Егорова Техред T,Ôàíòà Корректор С.Шекмар

Зака9 960/46 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4