Жидкостно-кольцевая машина

 

Сущность изобретения: в цилиндрической внутренней расточке корпуса установлено рабочее колесо со ступицей и лопатками. В торцовых крышках выполнены всасывающие и нагнетательные окна, а отношение радиуса ступицы рабочего колеса к наружному радиусу рабочего колеса находится в диапазоне 0, 0,60, при этом эксцентриситет F, определяют па заданной формуле. 2 ил.

(ч)л F 04 С 7/00, 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О .фь

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5042057/29 (22) 14.05.92 (46) 07.09.93. Бюл. N 33 — 36 (76) Кузнецов С.А. (56) А.Г.Головинцов, В.А.Румянцев, В.И.Ардашев и др. Ротационные компрессоры, М„

Машиностроение. 1964, с. 170.

Вакуумная техника. Справочник под общ. ред. Е.С.Фролова и В.Е.Минайчева, М.;

Машиностроение. 1985, с.171.

Изобретение относится к вакуумной и компрессорной технике и может быть использовано в жидкостно-кольцевых машинах (ЖКМ).

Известна ЖКМ. содержащая корпус с цилиндрической внутренней расточкой, торцовые крышки со всасывающими и нагнетательными окнами и эксцентрично установленное в расточке рабочее колесо со ступицей и лопатками, в которой величину эксцентриситета рекомендуется устанавливать равной 1/7...1/8 от величины наружного радиуса рабочего колеса (1).

Недостатком данного метода определения величины эксцентриситета является отсутствие учета влияния ряда геометрических параметров и режима работы, а также свойств рабочей жидкости, что приводит к увеличению продолжительности и стоимосТН доводочных работ, направленных на повышение коэффициента подачи ЖКМ.

Известна также ЖКМ, содержащая корпус с цилиндрической внутренней расточкой. торцовые крышки со всасывающими и нагнетательными окнами и эксцентрично

RU, 2000480 С (54) ЖИДКОСТНО-КОЛЬЦЕВАЯ МАШИНА (57) Сущность изобретения: в цилиндрической внутренней расточке корпуса установлено рабочее колесо со ступицей и лопатками. В торцовых крышках выполнены всасывающие и нагнетательные окна, а отнонение радиуса ступицы рабочего колеса к наружному радиусу рабочего колеса находится в диапазоне 0,35<> <0,60, при этом эксцентриситет к определяют по заданной формуле. 2 ил. установленное в расточке рабочее колесо со ступицей и лопатками, в которой величину эксцентриситета предложено устанавливать в предварительных расчетах в пределах 1/7...1/8 от величины наружного радиуса рабочего колеса, а окончательное значение эксцентриситета устанавливать из условия гарантированного погружения лопаток рабочего колеса в жидкостное кольцо (2).

Недостатком данного метода определения величины эксцентриситета является отсутствие конкретных соотношений, позволяющих рассчитать оптимальное значение эксцентриситета при гарантированном погружении лопаток рабочего колеса в жидкостное кольцо, для различных условий эксплуатации ЖКМ, что приводит к увеличению продолжительности и стоимости доводочных работ, направленных на повышение коэффициента подачи, Целью изобретения является повышение точности расчета величины эксцентриситета. а следовательно, сокращение

2000480 продолжительности и стоимости доводочных работ, направленных на повышение коэффициента подачи ЖКМ, Указанная цель достигается тем, что величина эксцентриситета к определяется из следующего соотношения: е

Е= — = гг (Кгг — К11) где е — абсолютный эксцентриситет, м; ф — коэффициент загромождения обьема рабочего колеса; а — минимальная величина погружения лопаток рабочего колеса в жидкостное коль цо (e месте наибольшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса), м;

V = r1/ã2, r1 — средний радиус ступицы рабочего колеса,м; гг — наружный радиус рабочего колеса, м; д =Л/гг

Л вЂ” минимальный зазор между лопатками рабочего колеса и внутренней расточкой корпуса (минимальная высота безлопаточного пространства), м; (=Ь/Ьо

Ь вЂ” ширина безлопаточного пространства, м;

Ьо — длина ротора без учета толщины ребра жесткости, м;

K1 — эмпирический коэффициент, учитывающий отход внутренней поверхности жидкостного кольца от ступицы рабочего колеса в сечении с минимальной высотой безлопаточного пространства, К11 — эмпирический коэффициент, характеризующий величину отношения средней окружной скорости течения жидкости в безлопаточном пространстве в месте наименьшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса к окружной скорости концов лопаток рабочего колеса;

Кгг — эмпирический коэффициент, характеризующий величину отношения средней окружной скорости течения жидкости в безлопаточном пространстве в месте наибольшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса к окружной скорости концов лопаток рабочего колеса.

Рекомендуемые диапазоны значений параметров, входящих в соотношение для определения величины эксцентриситета;

0,7< ф < 0.9

0,005» а/гг»0,015

0,35<1 <0,60

0,005< д <0,03

Эмпирические коэффициенты К1. К11 и

Кгг предлагается определять по следующим зависимостям:

К1=(0,444 е -0,744 6 +1,131) х х (5.36 10 т, -7,85 10 t+1,163), 10 г где е=(Рн Рес)/pU2 — число Эйлера, t =PH/Є — номинальная степень повышения давления;

Рн, Pec — номинальное давление соответственно в нагнетательном и всасывающем патрубках. Па; р — плотность рабочей жидкости, кг/м; э, Ог — окружная скорость концов лопаток рабочего колеса.м/с.

Значение К1 определено для 1< t <3 в диапазоне 0,2< Еи <0,85 и для 3< t 7,5 в диапазоне 0,2 < ко < 0,55. По физическим соображениям значение К1 не может превышать 1, поэтому. если в результате вычислений по данной зависимости значение К1 превышает 1, то принимают К1=1.

К11=(К11рад Q P) Koc.

30 где К11рад-(1,583 10 /3г+ 0,598) - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние выходного угла наклона лопаток рабочего колеса на окружную скорость течения жидкости в безлопаточном прострайстве в мес35 те наименьшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса

Pz — величина выходного угла наклона лопаток рабочего колеса, град;

Ки — эмпирический коэффициент, учиты40 вающий влияние вязкости рабочей жидкости на скорость ее течения в безлопаточном пространстве ЖКМ. Кр =3,59: !

p — динамическая вязкость рабочей жидкости. Па с;

45 Кос41-3 10 /Ь) — эмпирический коэффициент осреднения, учитывающий неравномерность окружной скорости течения жидкости по ширине безлопаточного пространства; определен для значений b> 0,03 м;

Кгг=(Кф Кр /4) Koc Kec, 1 — v где к!э = ((1 — p?j — коэффи,тг т9

55 циент, учитывак1щий влияние формы и числа лопаток рабочего колеса;! кк (! е.т-т э -;!) л =3,1416;

2000480

20 е

F. — — =

Г2

t/ 1 — аlгг ) —

z — число лопаток рабочего колеса, Квс=(1,081- 2.017 10 Рос) — эмпирический коэффициент, учитывающий влияние давления всасывания на окружную скорость течения жидкости в беэлопаточном пространстве в месте наибольшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса.

В предложенном соотношении для определения величины эксцентриситета эмпирические коэффициенты Къ К11 и Kzz определены для следующих условий работы

ЖКМ: Р <100 кПа. 100 кПа < Рн < 115 кПа, 1 10 Па с <,и <80 10 Па с, 870 кг/м <

< р <1200 кгlм .

Для других режимов работы ЖКМ значения данных коэффициентов могут быпгь определены дополнительно.

На фиг. 1 изображена жидкостно-кольцевая машина, продольный разрез; на фиг.

2 — разрез А-А на фиг. 1.

Жидкостно-кольцевая машина содержит корпус 1 с цилиндрической внутренней расточкой 2, торцовые крышки 3 со всасывающими окнами 4 и нагнетательными окнами 5 и эксцентрично установленное в расточке 2 рабочее колесо 6 со ступицей 7 и лопатками 8, Жидкостнб-кольцевая машина работает следующим образом.

Находящаяся внутри корпуса 1 рабочая жидкость при вращении рабочего колеса 6 со ступицей 7 и лопатками 8 под действием центробежных сил прижимается к внутренней расточке 2 корпуса 1, образуя жидкостное кольцо. Между внутренней поверхностью жидкостного кольца, торцовыми крышками 3, ступицей 7 и лопатками

8 рабочего колеса 6 образуются ячейки, газовый объем которых изменяется при вращении рабочего колеса 6 вокруг его оси вследствие наличия эксцентриситета, при этом объем сначала увеличивается и гаэ через всасывающее окно 4 поступает в ЖКМ, а затем уменьшается и сжатый газ через нагнетательное окно 5 удаляется из ЖКМ, Максимальный объем имеет ячейка, наиболее удаленная от внутренней расточки 2 корпуса 1, Благодаря установлению рабочего колеса 6 относительно внутренней расточки 2 корпуса 1 с эксцентриситетом r;, величина которого определяется иэ предложенного соотношения, данная ячейка имеет максимально возможную величину газового объема. кроме того, обеспечивается гарантированное погружение лопаток 8 рабочего колеса 6 в жидкостное кольца, что препятствует перетеканию газа между ячейками, Таким образом. изобретение позволяет повысить точность расчета величины зксцентриситета, а следовательно, сократить продолжительность и стоимость доводоч5 ных работ, направленных на повышение коэффи цие нта подачи )K КМ.

Формула изобретения

Жидкостно-кольцевая машина, содержащая корпус с цилиндрической внутрен10 ней расточкой, торцовые крышки со всасывающими и нагнетательными окнами и эксцентрично установленное в расточке рабочее колесо со ступицей и лопатками, отличающаяся тем, что отношение

15 радиуса рабочего колеса к наружному радиусу рабочего колеса находится в диапазоне

0,35 < г < 0,60, а эксцентриситет к определяется из следующего соотношения:

25 где г — относительный эксцентриситет, б/р; е — абсолютный эксцентриситет, м; / — коэффициент загромождения объема рабочего колеса, б/р; а — минимальная величина погружения лопаток рабочего колеса в жидкостное кольцо (в месте наибольшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса), м;

ri

35 Р = — б/р г2

r — радиус ступицы рабочего колеса, м;

rz — наружный радиус рабочего колеса. м;

Л д = —, б/р;

fz

Л вЂ” минимальный зазор между лопатками рабочего колеса и внутренней расточкой корпуса (минимальная высота безлопаточного пространства), м;

45 = Т-,-„-, б/р;

b — ширина беэлопаточного пространства, м;

b0 — длина ротора без учета толщины ребра жесткости,м;

K> — эмпирический коэффициент, учитывающий отход внутренней поверхности жидкостного кольца от ступицы рабочего колеса в сечении с минимальной высотой беэлопаточного пространства. б/р;

К11 — эмпирический коэффициент, характеризующий величину отношения средней окружной скорости течения жидкости в безлопаточном пространстве в месте наименьшего удаления рабочего колеса от внут2000480 ренней расточки корпуса к окружной скорости концов лопаток рабочего колеса. б/р;

K22 — эмпирический коэффициент, характеризующий величину отношения средней окружной скорости течения жидкости в

Составитель С.Кузнецов

Техред М. Моргентал Корректор Н.Ревская

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.f агарина, 101

Редактор А.бер

Заказ 3073 беэлопаточном пространстве в месте наибольшего удаления рабочего колеса от внутренней расточки корпуса к окружной скорости концов лопаток рабочего колеса.

5 б/р.