Центробежная парогазогидравлическая машина (варианты)

Центробежная парогазогидравлическая машина содержит герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями. Корпус частично 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. Машина снабжена отсекателями, примыкающими с калиброванным зазором к лопастному колесу по периферии, и распределителем, установленным в корпусе со стороны центральной части лопастного колеса. Распределитель и отсекатели установлены с возможностью периодического одновременного перекрытия входного и выходного отверстий каждого из каналов лопастного колеса при его вращении, причем отсекатели и распределитель разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей. Например, в конструкции из трех полостей первая из полостей, по ходу вращения ротора, посредством распределителя подключена к впускному трубопроводу, а через окно по периферии корпуса сообщена посредством соединительного трубопровода и распределителя с входными отверстиями каналов ротора, находящимися в предыдущей по ходу вращения полости корпуса, выпускное окно которой соединено трубопроводом, а также распределителем и каналами ротора с последующей после первой, по ходу вращения лопастного колеса, полостью корпуса, которая, в свою очередь, соединена с выпускным трубопроводом. Использование данного изобретения позволит упростить конструкцию многоступенчатых центробежных машин, повысить их эффективность. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в вакуумных насосах, компрессорах, холодильных парогидравлических агрегатах, тепловых насосах, центробежных насосах.

Известна центробежная гидропневматическая 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 2289039 С2, публ. 10.12 2006, Бюл. №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 односекционной центробежной машины и расширение сферы применения. Указанная цель достигается тем, что по первому варианту центробежная парогазогидравлическая машина содержит герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями, причем корпус частично 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, примыкающими 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 каждого из каналов лопастного колеса при его вращении, причем отсекатели и распределитель разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей, в количестве больше двух, соединенных с окнами по периферии корпуса и окнами в распределителе, а также с впускным и выпускным отверстиями, например в конструкции из трех полостей первая из полостей, по ходу вращения ротора, посредством распределителя и каналов ротора подключена к впускному трубопроводу, а через окно по периферии корпуса сообщена посредством соединительного трубопровода и распределителя с входными отверстиями каналов ротора, находящимися в предыдущей по ходу вращения полости корпуса, которая содержит выпускное окно, соединенное соединительным трубопроводом, а также посредством распределителя и каналов ротора с последующей после первой, по ходу вращения лопастного колеса, полостью корпуса, которая, в свою очередь, соединена посредством выпускного окна по периферии корпуса с выпускным трубопроводом.

Кроме того, машина отличается тем, что в каждый или какой-либо соединительный трубопровод, соединяющий полости между собой, вмонтирован дополнительный насос.

Кроме того, машина отличается тем, что каждый или какой-либо соединительный трубопровод содержит теплообменники.

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

По второму варианту центробежная парогазогидравлическая машина содержит герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями, причем корпус частично 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, примыкающими с калиброванным зазором к лопастному колесу по периферии, и распределителем, установленным в корпусе со стороны центральной части лопастного колеса, распределитель и отсекатели установлены с возможностью периодического одновременного перекрытия входного и выходного отверстий каждого из каналов лопастного колеса при его вращении, причем отсекатели и распределитель разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей, в количестве двух, трех и более, выпускные окна которых по периферии корпуса соединены соединительными трубопроводами с окнами в распределителе, при этом конструкция выполнена с возможностью двойного действия - содержит, например, две группы по два, три и более отсеков, выполненных друг напротив друга, причем каждая группа содержит впускной и выпускной трубопроводы.

Кроме того, машина отличается тем, что содержит более чем две группы по два, три или более отсеков.

Кроме того, машина отличается тем, что в каждый или какой-либо из соединительных трубопроводов, соединяющих полости между собой, вмонтирован дополнительный насос.

Кроме того, машина отличается тем, что каждый или какой-либо из соединительных трубопроводов содержит теплообменники.

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

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

По третьему варианту центробежная парогазогидравлическая машина содержит герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями, причем корпус 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, примыкающими с калиброванным зазором к лопастному колесу по периферии, и распределителем, установленным в корпусе со стороны центральной части лопастного колеса, распределитель и отсекатели установлены с возможностью периодического одновременного перекрытия входного и выходного отверстий каждого из каналов лопастного колеса при его вращении, причем отсекатели и распределитель разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей в количестве больше двух, соединенных между собой соединительными трубопроводами через выпускные окна по периферии корпуса и окна в распределителе, а также с впускным и выпускным трубопроводами.

Кроме того, машина отличается тем, что в каждый или в какой-либо соединительный трубопровод, соединяющий полости между собой, вмонтирован дополнительный насос.

Кроме того, машина отличается тем, что каждый или какой-либо соединительный трубопровод содержит теплообменники.

Кроме того, машина отличается тем, что конструкция выполнена с возможностью двойного действия - содержит, например, две группы по два, три и более отсеков, выполненных друг напротив друга, причем каждая группа содержит впусной и выпускной трубопроводы.

Кроме того, машина отличается тем, что содержит более чем две группы по два, три или более отсеков.

Кроме того, машина отличается тем, что несколько машин последовательно соединены друг с другом и представляют собой многоступенчатую конструкцию, например, выполненную на одном валу.

На чертеже изображено:

фиг.1 - центробежная парогазогидравлическая машина в виде вакуумного холодильного компрессора, например с водой в виде хладагента, либо газового компрессора. Вид сбоку, разрез;

фиг.2 - центробежная парогазогидравлическая машина в виде центробежного многоступенчатого насоса. Вид сбоку, разрез.

Центробежная парогазогидравлическая машина содержит герметичный корпус 1, установленное в нем с возможностью вращения лопастное колесо 2 в виде ротора с каналами 3 с входными отверстиями 4 со стороны вала, выходными отверстиями 5 по периферии колеса 2, отсекателями 6, разделяющими корпус на полости 7, с выпускными окнами 8 по периферии корпуса 1, выпускной трубопровод 9, впускной трубопровод 10, распределитель 11 с окнами 12, группу отсеков 13.

Центробежная парогазогидравлическая машина работает следующим образом.

В вакуумных компрессорных холодильных установках (Фиг.1), с использованием воды в виде хладагента, при вращении колеса 2 от какого-либо привода в канале 3 колеса 2, находящемся в первой полости 7, возникают центробежные силы, выталкивающие через выпускное окно 8 в соединительный трубопровод (на чертежах показаны пунктирной линией) жидкость (воду) из криволинейных каналов 3, куда затем благодаря возникаемому разрежению поступает посредством распределителя 11 через впускной трубопровод 10 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 (воде). Излишек воды через окно 8 в корпусе 1 поступает в выпускной трубопровод 9 и далее, например, через редукционный клапан или гидротурбину, а также через теплообменник поступает, например, вновь в испарительную емкость (на чертеже не показаны). Если в соединительный трубопровод вмонтирован дополнительный насос, он увеличивает энергию воды, поступающей в нагнетательную полость 7. Если соединительный трубопровод, например после первой полости, содержит теплообменник, то жидкость в нем дополнительно охлаждается либо нагревается. Для того чтобы уравновесить конструкцию, она может быть выполнена, например, двойного действия, когда группы 13 из двух, трех или более нагнетательных полостей 7 выполнены симметрично друг другу по периферии корпуса 1.

В пневматических и паровых двигателях сжатый воздух, газ или пар подается через впускной трубопровод 10 к входным отверстиям 4 каналов 3 колеса 2, выталкивает из них жидкость и благодаря повороту потока в криволинейных каналах и реакции струи заставляет вращаться лопастное колесо 2. Если в соединительный трубопровод вмонтирована гидротурбина, она служит для дополнительного отбора энергии жидкости.

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 рабочей жидкостью в выпускной трубопровод 9 и далее к потребителю.

В вакуумных насосах машина работает так же, как это описано ранее для вакуумных холодильных компрессорных установок.

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 малооборотных пневматических и паровых двигателей, повысить эффективность холодильных машин с водой в виде хладагента.

1. Центробежная парогазогидравлическая машина, содержащая герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями, корпус частично 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, отличающаяся тем, что машина снабжена отсекателями, примыкающими с калиброванным зазором к лопастному колесу по периферии, и распределителем, установленным в корпусе со стороны центральной части лопастного колеса, распределитель и отсекатели установлены с возможностью периодического одновременного перекрытия входного и выходного отверстий каждого из каналов лопастного колеса при его вращении, причем отсекатели и распределитель разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей, в количестве больше двух, соединенных с окнами по периферии корпуса и окнами в распределителе, а также с впускным и выпускным отверстиями, например в конструкции из трех полостей первая из полостей, по ходу вращения ротора, посредством распределителя и каналов ротора, подключена к впускному трубопроводу, а через окно по периферии корпуса сообщена посредством соединительного трубопровода и распределителя с входными отверстиями каналов ротора, находящимися в предыдущей по ходу вращения полости корпуса, которая содержит выпускное окно соединенное соединительным трубопроводом, а также посредством распределителя и каналов ротора с последующей после первой, по ходу вращения лопастного колеса полостью корпуса, которая, в свою очередь, соединена посредством выпускного окна по периферии корпуса с выпускным трубопроводом.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в каждый или какой-либо соединительный трубопровод, соединяющий полости между собой, вмонтирован дополнительный насос.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый или какой-либо соединительный трубопровод содержит теплообменники.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что распределитель выполнен, например, торцовым с возможностью скольжения по нему лопастного колеса со стороны входных отверстий каналов.

5. Центробежная парогазогидравлическая машина, содержащая герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями, корпус частично 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, отличающаяся тем, что машина снабжена отсекателями, примыкающими с калиброванным зазором к лопастному колесу по периферии, и распределителем, установленным в корпусе со стороны центральной части лопастного колеса, распределитель и отсекатели установлены с возможностью периодического одновременного перекрытия входного и выходного отверстий каждого из каналов лопастного колеса при его вращении, причем отсекатели и распределитель разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей в количестве двух, трех и более, выпускные окна которых по периферии корпуса соединены соединительными трубопроводами с окнами в распределителе, при этом конструкция выполнена с возможностью двойного действия - содержит, например, две группы по два, три и более отсеков, выполненных напротив друг друга, причем каждая группа содержит впускной и выпускной трубопроводы.

6. Машина по п.5, отличающаяся тем, что содержит более чем две группы по два, три или более отсеков.

7. Машина по п.5, отличающаяся тем, что в каждый или какой-либо из соединительных трубопроводов, соединяющих полости между собой, вмонтирован дополнительный насос.

8. Машина по п.5, отличающаяся тем, что каждый или какой-либо из соединительных трубопроводов содержит теплообменники.

9. Машина по п.5, отличающаяся тем, что в соединительный трубопровод вмонтирована гидротурбина.

10. Машина по п.5, отличающаяся тем, что распределитель выполнен, например, торцовым с возможностью скольжения по нему лопастного колеса со стороны входных отверстий каналов.

11. Центробежная парогазогидравлическая машина, содержащая герметичный корпус с впускным и выпускным отверстиями, корпус 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, отличающаяся тем, что машина снабжена отсекателями, примыкающими с калиброванным зазором к лопастному колесу по периферии, и распределителем, установленным в корпусе со стороны центральной части лопастного колеса, распределитель и отсекатели установлены с возможностью периодического одновременного перекрытия входного и выходного отверстий каждого из каналов лопастного колеса при его вращении, причем отсекатели и распределитель разделяют корпус на ряд нагнетательных полостей в количестве больше двух, соединенных между собой соединительными трубопроводами через выпускные окна по периферии корпуса и окна в распределителе, а также с впускным и выпускным трубопроводами.

12. Машина по п.11, отличающаяся тем, что в каждый или в какой-либо соединительный трубопровод, соединяющий полости между собой, вмонтирован дополнительный насос.

13. Машина по п.11, отличающаяся тем, что каждый или какой-либо соединительный трубопровод содержит теплообменники.

14. Машина по п.11, отличающаяся тем, что конструкция выполнена с возможностью двойного действия - содержит, например, две группы по два, три и более отсеков, выполненных напротив друг друга, причем каждая группа содержит впускной и выпускной трубопроводы.

15. Машина по п.11, отличающаяся тем, что содержит более чем две группы по два, три или более отсеков.

16. Машина по п.11, отличающаяся тем, что несколько машин последовательно соединены друг с другом и представляют собой многоступенчатую конструкцию, например, выполненную на одном валу.