Ротор центробежного нагнетателя двустороннего всасывания

 

Изобретение относится к области компрессоростроения. Сущность изобретения: ротор центробежного нагнетателя двустороннего всасывания содержит вал, рабочее колесо с основным и покрывными дисками с расположенными между ними рабочими лопатками, упорные конические диски, фиксирующие колесо на валу, и рассеиватели пыли, установленные с двух сторон на основном диске перед рабочими лопатками и выполненные в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены в сторону покрывных дисков, и кольцевые канавки на поверхности конусов с конической и цилиндрической боковыми поверхностями с переменным углом между ними и шириной, увеличивающимися по направлению к меньшим основаниям конусов. При этом углы наклона образующих упорных конусных дисков меньше углов наклона поверхностей конусов относительно оси вала и конусы скреплены между собой большими основаниями и установлены меньшими основаниями на больших основаниях упорных конических дисков. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области компрессоростроения и, в частности, к конструкции роторов центробежных нагнетателей двухстороннего всасывания, работающих на запыленной среде. Основная проблема в таких конструкциях - абразивный износ рабочих колес роторов, в частности, лопаток.

Известен ротор центробежного пылевого вентилятора, на основном диске рабочего колеса которого перед рабочими лопатками установлены дополнительные лопатки, отклоняющие и рассеивающие частицы пыли равномерно по всей поверхности рабочих лопаток (Авторское свидетельство N 397680 F 04 D 29/28).

Недостаток такой конструкции в том, что установка дополнительных лопаток уменьшает КПД вентилятора, а также в том, что необходимый эффект может быть достигнут только очень точной установкой этих лопаток относительно рабочих лопаток. Кроме того, конструкция достаточно сложна.

Известен ротор радиального вентилятора двустороннего всасывания с обтекателями, каждый из которых выполнен из тонкостенных усеченных направляющих и отводящих конусов (Авторское свидетельство N 1498102, F 04 D 29/28).

Недостатком такой конструкции является недостаточная защита от износа рабочих лопаток, т. к. из-за выбранных углов наклона конусов защищаются от износа только крепежные элементы ротора.

Известен ротор центробежного компрессора, работающего на запыленной среде, рабочее колесо которого имеет рассеиватель в виде конуса, ориентированного вершиной в сторону покрывного диска, с концентрическими канавками. При этом рабочее колесо и рассеивающий конус зафиксированы на валу с помощью упорного конусного диска (Авторское свидетельство N 1308780 F 04 29/28, опубликовано в Бюллетене N 17, 1987 г.) - прототип.

Недостатком такого ротора является то, что одинаковая форма канавок на рассеивающем конусе не позволяет обеспечить максимальный контакт частиц пыли с поверхностью, что снижает эффективность защиты рабочих колес от износа.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание конструкции, позволяющей уменьшить пылевой износ рабочего колеса центробежного нагнетателя и тем самым увеличить срок службы ротора центробежного нагнетателя.

Другой задачей является обеспечение возможной замены изношенных рассеивателей пыли без разборки рабочего колеса с валом.

Задачи решаются совокупностью существенных признаков, характеризующих изобретение, а именно ротор центробежного нагнетателя двухстороннего всасывания, содержащий вал, рабочее колесо с основным и покрывными дисками с расположенными методу ними рабочими лопатками, упорные конусные диски, фиксирующие колесо на валу, и рассеиватели пыли, установленные с двух сторон на основном диске перед лопатками и выполненные в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены в сторону покрывных дисков, и кольцевые канавки с конической и цилиндрической боковыми стенками, выполненными на поверхность конусов, при этом конуса большими основаниями скреплены между собой, меньшими основаниями установлены на больших основаниях упорных конусных дисков, углы наклона образующих упорных конусных дисков относительно продольной оси вала меньше угла наклона поверхностей усеченных конусов относительно этой же оси, кольцевые канавки на конусах выполнены с переменной шириной, увеличивающейся по направлению к меньшим основаниям конусов, а углы между коническими и цилиндрическими поверхностями канавок выбраны в интервале 60 - 85^o, увеличиваясь по направлению к меньшим основаниям конусов. К существенным признакам относится также выполнение конусов за одно целое с основным диском рабочего колеса. Другими существенными признаками является выполнение поверхностей конусов криволинейными и составными из колец, скрепленных между собой.

Указанная совокупность признаков обеспечивает равномерное рассеивание пыли по всей ширине рабочей лопатки и тем самым уменьшение износа рабочих колес. Кроме того, совокупность признаков обеспечивает простоту изготовления, установки и замены рассеивателей пыли.

На фиг. 1 изображен продольный разрез ротора центробежного нагнетателя с выделенным фрагментом конструкции канавки.

На фиг. 2 изображен вариант с выполнением рассеивающих конусов за одно с основным диском рабочего колеса.

На фиг. 3 изображен вариант с криволинейными поверхностями рассеивающих конусов.

На фиг. 4 изображен вариант составного рассеивающего конуса.

На фиг. 5 изображена опытная диаграмма, подтверждающая оптимальность выбранных углов между коническими и цилиндрическими поверхностями канавок.

Ротор центробежного нагнетателя двустороннего всасывания состоит из вала 1 и рабочего колеса 2, содержащего основной диск 3, покрывные диски 4 и 5 и рабочие лопатки 6. Рабочее колесо 2 зафиксировано на валу с помощью упорных конусных дисков 7 и 8. На основных дисках с обеих сторон перед рабочими лопатками 6 установлены усеченные конусы 9 и 10, снабженные крепежными фланцами 11 и 12 и скрепленные болтовыми соединениями 13. Меньшими основаниями усеченные конусы установлены на опорных площадках 14 и 15 больших оснований упорных конусных дисков 7 и 8. Угол α наклона образующих упорных конусных дисков 7 и 8 меньше угла β наклона поверхностей конусов 9 и 10 относительно продольной оси вала 1. Выполненные на конусах 9 и 10 кольцевые канавки 16 имеют переменную ширину h, увеличивающуюся по направлению к меньшим основаниям конусов 9 и 10, а углы γ между цилиндрическим 17 и коническими 18 поверхностями канавок 16 увеличиваются по направлению к меньшим основаниям конусов 9 и 10 и выбираются от 60 до 85^oC. На фиг. 2 показаны рассеивающие конуса 19 и 20, выполненные за одно с основным диском, т.е. не являются заменяемыми, а выполняются сразу при изготовлении роторов. На фиг. 3 показан вариант выполнения роторов с криволинейными рассеивающими конусами 21 и 22, которые обеспечивают лучшую аэродинамику, но более сложны в изготовлении. В этом случае становится целесообразной составная конструкция из колес, показанная на фиг. 4, где соседние кольца 23 и 24 с канавками 16 снабжены планками 25 для их крепления между собой болтами 26.

При работе нагнетателя (фиг. 1) частицы пыли, находящиеся в рабочей среде, набегают сначала на поверхности упорных конических дисков 7 и 8, осуществляя поворот из осевого в радиальное направление. Благодаря тому, что угол α меньше угла β, запыленный поток более подготовленно и равномерно набегает затем на ребристую поверхность конусов 9 и 10 и отбрасывается коническими поверхностями 18 канавок 16 в направлении, противоположном движению потока; некоторые частицы при ударе дробятся, теряя скорость и свои абразивные свойства.

Учитывая, что запыленный поток меняет свое направление при удалении от оси вала 1, угол γ между цилиндрическими 17 и коническими 18 поверхностями канавок 16 и ширина этих канавок h сделаны переменными, увеличивающимися по направлению к меньшим основаниям конусов 9 и 10. В этом случае соприкосновение частиц пыли с поверхностью конусов 9 и 10 происходит перпендикулярно конусной поверхности 18 каждой канавки, что создает равномерное пылевое поле вдоль всей ширины рабочих лопаток 6.

Как показано на фиг. 5, диапазон выбора углов γ определяется характеристиками налипания пыли и коэффициентом проскальзывания частиц пыли. Как показали эксперименты, при углах γ < 60^o канавки 16 забиваются пылью вследствие их налипания на поверхности 17 и 18 канавок, а при углах γ > 85^o увеличивается коэффициент проскальзывания, вследствие чего частицы пыли, отскакивая от конических поверхностей 18, не в достаточной мере отклоняются в направлении оси вращения ротора нагнетателя.

В случае выполнения конусов 9 и 10 за одно целое с диском исключаются фланцы 11 и 12, а также болтовое соединение 13; однако исключается возможность замены конусов.

При выполнении "зазубренных" конусов криволинейными 21 и 22, повторяющими плавный контур входа в основной диск 3 ширина конусов получается разной, в связи с чем с технологической точки зрения целесообразно их изготовление из отдельных колец 23 и 24 различной толщины.

Формула изобретения

1. Ротор центробежного нагнетателя двустороннего всасывания, работающего на запыленной среде, содержащий вал, рабочее колесо с основным и покрывными дисками с расположенными между ними рабочими лопатками, упорные конусные диски, фиксирующие колесо на валу, рассеиватели пыли, установленные с двух сторон на основном диске перед рабочими лопатками и выполненные в виде усеченных конусов, меньшие основания которых направлены в сторону покрывных дисков, и кольцевые канавки с конической и цилиндрической боковыми стенками, выполненные на поверхности конусов, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы, усеченные конусы большими основаниями скреплены между собой, меньшими основаниями установлены на больших основаниях упорных конусных дисков, при этом углы наклона образующих упорных конусных дисков относительно продольной оси вала меньше угла наклона поверхностей усеченных конусов относительно этой же оси, кольцевые канавки на конусах выполнены с переменной шириной, увеличивающейся по направлению к меньшим основаниям конусов, а углы между коническими и цилиндрическими поверхностями канавок выбраны в интервале 60. ..85^o, увеличиваясь по направлению к меньшим основаниям конусов.

2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что усеченные конусы выполнены за одно целое с основным диском рабочего колеса.

3. Ротор по п.1, отличающийся тем, что поверхности с канавками на усеченных конусах выполнены криволинейными.

4. Ротор по пп.1 и 3, отличающийся тем, что усеченные конусы выполнены составными из колец, скрепленных между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5