Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор

Авторы патента:


Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор
Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор

 


Владельцы патента RU 2494288:

ЛИН Джунхао (CN)

Настоящее изобретение относится к области очистки и сжатия воздуха, а именно к циркуляционному форсированному и вентиляционному воздушному компрессору. Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор, включающий корпус компрессора и ротор, отличается тем, что ротор состоит из лопаточного колеса и ведущего вала; лопаточное колесо состоит из ступицы вала, диска лопаточного колеса и рабочих лопаток; лопаточное колесо соединено с диском лопаточного колеса с помощью хвостовиков рабочих лопаток и сформировано сложением множества ярусов перьев рабочих лопаток; воздушный канал выполнен между двумя смежными перьями рабочих лопаток и имеет вход воздушного канала и выход воздушного канала. Изобретение направлено на обеспечение циркуляционного форсированного и вентиляционного воздушного компрессора, имеющего более простую конструкцию, низкую материалоемкость, небольшой вес и низкие потери на трение, в результате чего циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор имеет больший КПД и меньшее энергопотребление, а также более широкую область применения, удобен при транспортировке, установке и обслуживании. 8 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области очистки и сжатия воздуха, а именно к циркуляционному форсированному и вентиляционному воздушному компрессору.

Предшествующий уровень техники

Известный осевой вентилятор имеет много недостатков, таких как низкий напор воздуха, низкая устойчивость к загрязнению, высокий уровень шума, высокое энергопотребление, низкий КПД и т.д.; известный центробежный осевой газовый компрессор также имеет недостатки, такие как сложная конструкция, высокая материалоемкость, большой вес, низкая эффективность повышения давления, низкий КПД, а также высокое потребление энергии и узкая область применения.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение циркуляционного форсированного и вентиляционного воздушного компрессора, имеющего преимущества, такие как простота конструкции, низкая материалоемкость, легкий вес, высокая устойчивость к загрязнению, высокая эффективность повышения давления, высокий КПД, а также низкое потребление энергии и широкая область применения.

Настоящее изобретение реализовано за счет следующего технического решения: циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор, включающий корпус компрессора и ротор, характеризуется тем, что: ротор состоит из лопаточного колеса и ведущего вала; лопаточное колесо состоит из ступицы вала, диска лопаточного колеса и рабочих лопаток; лопаточное колесо соединено с ведущим валом с помощью ступицы вала; рабочие лопатки соединены с диском лопаточного колеса с помощью хвостовиков рабочих лопаток и сформированы сложением в ярусы множества перьев рабочих лопаток; воздушный канал выполнен между двумя смежными перьями рабочих лопаток и имеет вход воздушного канала и выход воздушного канала.

Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор по настоящему изобретению значительно отличается от известного осевого вентилятора и центробежного осевого газового компрессора старого типа, как конструкцией, так и элементами. Для лучшего понимания и ясности, необходимо пояснить нижеследующие понятия.

Боковая стенка и боковая поверхность ротора и корпуса компрессора, в котором установлен ротор, названа боковой торцевой стенкой и боковой торцевой поверхностью вентиляционного компрессора. Торцевая сторона, встречающая воздушный поток (торцевая сторона входа воздуха) лопаточного колеса является торцевой внешней стороной (либо передней торцевой стороной) лопаточного колеса, а обратная сторона лопаточного колеса, соответствующая внешней торцевой стороне, является внутренней стороной (либо задней торцевой стороной) лопаточного колеса.

Часть пера рабочей лопатки, расположенного радиально, которая примыкает к диску лопаточного колеса, является хвостовиком пера рабочей лопатки и кратко названа хвостовиком лопатки; часть рабочей лопатки, находящаяся рядом с хвостовиком лопатки, названа нижней частью или основанием рабочей лопатки; верхняя часть рабочей лопатки, рядом с верхушкой лопатки, названа верхней частью рабочей лопатки; торцевой край входа воздуха рабочей лопатки назван передним краем рабочей лопатки; торцевой край выхода воздуха рабочей лопатки назван задним краем рабочей лопатки.

Передняя и задняя части рабочей лопатки: при прямом вращении воздушный поток направлен на переднюю часть рабочей лопатки; при обратном вращении воздушный поток направлен на заднюю часть рабочей лопатки.

Наружная окружность лопаточного колеса является радиальным краем лопаточного колеса; торцевой боковой край лопаточного колеса является торцевым краем лопаточного колеса, который подразделяется на передний торцевой край рабочей лопатки и задний торцевой край рабочей лопатки.

Главным элементом конструкции циркуляционного форсированного и вентиляционного воздушного компрессора является лопаточное колесо на роторе, и такой вентиляционный воздушный компрессор может производить осевой воздушный поток с высоким давлением лишь с помощью лопаточного колеса, без использования цилиндрического кожуха и неподвижных осевых направляющих аппаратов спереди и сзади.

Лопаточное колесо состоит из ступицы вала, диска лопаточного колеса и рабочих лопаток, причем диск лопаточного колеса главным образом подобен внутренней конструкции этого узла осевого дутьевого вентилятора и осевого газового компрессора старого типа, а рабочие лопатки закреплены на диске лопаточного колеса.

Множество рабочих лопаток закреплено на диске лопаточного колеса, при этом каждая из рабочих лопаток сформирована сложением в ярусы множества перьев рабочих лопаток, каждая из рабочих лопаток имеет равное количество перьев рабочих лопаток, а соответствующие перья рабочих лопаток имеют одинаковые формы и размеры. Воздушный канал выполнен между ярусами перьев рабочих лопаток так, что ярусы перьев рабочих лопаток не касаются друг друга, между каждым ярусом перьев рабочих лопаток имеется определенный зазор, способствующий прохождению воздушного потока. Воздушный канал, другими словами, является зазором между двумя ярусами перьев рабочих лопаток, размеры которого устанавливаются в зависимости от требований использования.

Вход воздушного канала выполнен на переднем крае рабочей лопатки, а выход воздушного канала выполнен на заднем крае воздушного канала, таким образом воздушный поток может поступать в воздушный канал через вход воздуха на переднем крае рабочей лопатки, а затем выходить из выхода воздуха на заднем крае рабочей лопатки.

Каждая из рабочих лопаток имеет по крайней мере два яруса перьев рабочей лопатки, и по крайней мере один ярус воздушного канала, например: два яруса перьев рабочих лопаток содержат один ярус воздушного канала, три яруса перьев рабочих лопаток содержат два яруса воздушных каналов, четыре яруса перьев воздушных каналов содержат три яруса воздушных каналов и т.д.

При работе, рабочие лопатки втягивают воздух не только из входа воздушного канала на переднем крае рабочей лопатки, но и с внешней рабочей поверхности входа воздуха на переднем крае рабочей лопатки, таким образом, рабочие лопатки втягивают двойной поток воздуха. В результате чего, все лопаточное колесо обеспечивает большую интенсивность потока, а большое количество ярусов воздушных каналов, приводит к большему количеству воздуха, втягиваемому рабочими лопатками.

Важным является то, что газ, поступающий в воздушный канал, получает энергию двух ярусов перьев рабочих лопаток, тем самым обеспечивается больший напор потока.

В этом техническом решении обеспечивается уплотнительная накладка на вершине рабочей лопатки, которая выполняет две функции: (1) предотвращение утечки газа от вершины рабочей лопатки под действием центробежной силы; (2) соединение концов перьев не только для повышения жесткости лопаточного колеса, но и для отделения перьев рабочих лопаток друг от друга с формированием воздушного канала определенной формы.

В этом техническом решении, хвостовик рабочей лопатки может быть дополнительно оснащен опорной разделительной полкой хвостовика, соединенной с хвостовиком пера рабочей лопатки.

Также, в этом техническом решении воздушный канал может быть дополнительно снабжен внутри направляющим аппаратом повышения давления, назначением которого является направление воздушного потока внутри воздушного канала по заданной траектории. В случае, если воздушный поток, проходящий через воздушный канал, может получать энергию не только от двух стенок рабочих лопаток, но и от направляющего аппарата повышения давления, то обеспечивается более высокий напор потока. Направляющий аппарат повышения давления должен проходить через воздушный канал рабочей лопатки от входа воздушного канала на переднем крае рабочей лопатки (далее вход воздушного канала), и может быть прямым, скошенным, сужающимся или изогнутым. Направляющий аппарат повышения давления имеет вытянутую кромку, соединенную с боковой стенкой воздушного канала. В зависимости от требований, каждый воздушный канал может быть оснащен один или несколько направляющих аппаратов повышения давления; направляющий аппарат повышения давления обеспечивает эффект форсирования лопаточного колеса и эффект снижения шума. Направляющий аппарат повышения давления может иметь различные конструкции, такие как отдельный блок, изогнутая пластина, в форме крыла и т.д.; длина направляющего аппарата повышения давления может быть как больше так и меньше, чем ширина (расстояние от переднего края рабочей лопатки до заднего) воздушного канала, либо может быть равной ширине воздушного канала.

Для обеспечения лопаточного колеса достаточной долговечностью и жесткостью, техническое решение может дополнительно включать ребро жесткости, выполненное на лопаточном колесе, при этом ребро жесткости располагается на торцевой стороне лопаточного колеса; рабочие лопатки лопаточного колеса могут выполнены заодно целое с ребрами жесткости для увеличения долговечности и жесткости всего лопаточного колеса.

В этом техническом решении, для более эффективного увеличения напора потока, выход воздушного канала предыдущей рабочей лопатки обращен ко входу воздушного канала следующего яруса следующей смежной рабочей лопатки так, что воздушный поток, выходящий из выхода воздушного канала предыдущей рабочей лопатки, входит в воздушный канал следующего яруса следующей смежной рабочей лопатки для срабатывания и сжатия.

Лопаточное колесо с большим количеством ярусов перьев рабочих лопаток будет иметь большее количество ярусов воздушных каналов; а в случае, когда соответствующие выходы воздушных каналов обращены к смежным входам рабочих лопаток, воздушный поток, поступающий на лопаточное колесо, будет сжиматься большее количество раз, таким образом напор потока значительно увеличивается. Например: если лопаточное колесо имеет два яруса воздушных каналов, воздушный поток, входящий в лопаточное колесо, будет сжиматься два раза; если лопаточное колесо имеет три яруса воздушных каналов, то воздушный поток, входящий в лопаточное колесо, будет сжиматься три раза и т.д., другими словами, газ, от внешней рабочей поверхности рабочей лопатки и входа воздушного канала, может проходить через многоярусные воздушные каналы для многократного срабатывания и сжатия, за счет чего вентиляционный воздушный компрессор может обеспечивать высокий напор потока.

Выход воздушного канала лопаточного колеса обращен ко входу воздушного канала следующей смежной рабочей лопатки, если вход воздушного канала и выход воздушного канала соответствуют друг другу в одном ярусе, к примеру, выход воздушного канала предыдущей рабочей лопатки первого яруса обращен ко входу воздушного канала следующей смежной рабочей лопатки первого яруса, выход воздушного канала предыдущей рабочей лопатки второго яруса обращен ко входу воздушного канала следующей смежной рабочей лопатки второго яруса и т.д., такая конструкция не сможет предотвратить утечку воздушного потока наружу от лопаточного колеса, тем самым, лопаточное колесо не сможет работать нормально, и как следствие не достигается цель многократного сжатия.

Для достижения цели многократного сжатия в лопаточном колесе, вход воздушного канала и выход воздушного канала должны соответствовать друг другу в разных ярусах, к примеру, выход воздушного канала предыдущей рабочей лопатки первого яруса должен быть обращен ко входу воздушного канала следующей смежной рабочей лопатки второго яруса, выход воздушного канала предыдущей рабочей лопатки второго яруса должен быть обращен ко входу воздушного канала следующей смежной рабочей лопатки третьего яруса… и т.д.

Если вход воздушного канала и выход воздушного канала разных ярусов соответствуют друг другу, возможно большое количество вариантов различных конструкций, например, выход заднего края внешней рабочей поверхности предыдущей рабочей лопатки обращен ко входу воздушного канала первого яруса следующей смежной рабочей лопатки, выход воздушного канала первого яруса предыдущей рабочей лопатки обращен ко входу воздушного канала второго яруса следующей смежной рабочей лопатки, выход воздушного канала второго яруса предыдущей рабочей лопатки обращен ко входу воздушного канала третьего яруса следующей смежной рабочей лопатки …; и например, выход заднего края внешней рабочей поверхности предыдущей рабочей лопатки первого яруса и ее выход воздушного канала обращены ко входу воздушного канала второго яруса следующей смежной рабочей лопатки, выход воздушного канала второго яруса предыдущей рабочей лопатки обращен ко входу воздушного канала третьего яруса следующей смежной рабочей лопатки …; и к примеру, выходы воздушных каналов первого и второго ярусов предыдущих рабочих лопаток обращены ко входам воздушных каналов третьего и четвертого ярусов следующих смежных рабочих лопаток, выходы воздушных каналов третьего и четвертого ярусов предыдущих рабочих лопаток обращены ко входам воздушных каналов пятого и шестого ярусов следующих смежных рабочих лопаток … и т.д. Другими словами, существует большое количество вариантов различных конструкции входа воздушного канала и выхода воздушного канала, соответствующих друг другу в разных ярусах. Также, каждый вариант конструкции выбирается в зависимости от требований к использованию и зависит от количества ярусов воздушных каналов.

Лопаточное колесо втягивает воздух несколькими способами, например, воздух втягивается от внешней рабочей поверхности конца входа воздуха на переднем крае рабочей лопатки, либо от одного или нескольких входов воздушных каналов; воздух втягивается от внешней рабочей поверхности на конце входа воздуха одного или нескольких входов воздушных каналов… и т.д.

Лопаточное колесо также выпускает воздух несколькими способами, например, воздух выходит от внешней рабочей поверхности конца выхода воздуха заднего края рабочей лопатки, либо воздух выходит от внешней рабочей поверхности конца выхода воздуха заднего края рабочей лопатки одного или нескольких входов воздушных каналов… и т.д.. Направление выхода воздуха может быть тангенциальным к ротору, или осевым.

Рабочие лопатки лопаточного колеса состоят из многоярусных перьев рабочих лопаток, и их воздушные каналы также являются многоярусными. Выход воздушного канала предыдущей рабочей лопатки обращен ко входу другого яруса следующей смежной рабочей лопатки, при этом вход воздушного канала первого яруса рабочей лопатки является эффективным входом воздушного канала, а направление входа воздушного потока совпадает с направлением вращения ротора; выход воздушного канала последнего яруса рабочей лопатки является эффективным выходом воздуха, а направление выхода воздушного потока может быть либо тангенциальным к ротору, либо осевым; входы воздушных каналов второго, третьего… ярусов рабочих лопаток являются промежуточными входами воздуха, при этом направление входа должно соответствовать выходам воздушных каналов, идущих в первом, втором, третьем… ярусах смежных рабочих лопаток; и выходы воздушных каналов первого, второго, третьего… ярусов рабочих лопаток являются промежуточными выходами воздуха, а направление выхода должно соответствовать входам воздушных каналов второго, третьего и четвертого ярусов следующих смежных рабочих лопаток.

В этом техническом решении, рабочие лопатки выполнены сложением в ярусы множества перьев рабочих лопаток; воздушный канал выполнен многоярусным, а вход и выход воздушного канала соответствуют друг другу в разных ярусах так, что газ, поступающий из воздушного канала, срабатывается и сжимается несколько, десятки или более раз за один оборот ротора; если газ в воздушном канале может получать энергию от двойной стенки перьев рабочей лопатки для увеличения давления, эффективный выход воздушного канала последнего яруса выталкивает газ с очень высоким давлением. Когда газ срабатывает с помощью центробежного осевого газового компрессора старого типа, такой компрессор должен иметь несколько отдельных рабочих колес нескольких, десятков или более ступеней, установленных последовательно для всасывания газа с передней стороны, с дальнейшим срабатыванием и сжатием в несколько, десятки или более этапов; более того, неподвижные выпрямляющие и направляющие аппараты должны быть выполнены между рабочими колесами так, чтобы при всасывании газа газовым компрессором срабатывать и сжимать его в несколько, десятки или более этапов.

В сравнении с известным центробежным осевым газовым компрессором старого типа, конструкция компрессора по настоящему изобретению является более простой, а материальные затраты, вес и потери на трение воздушного компрессора значительно уменьшаются. Поэтому КПД и потребление энергии воздушного компрессора улучшаются, кроме того такой воздушный компрессор удобен при транспортировке, установке и обслуживании, а также имеет широкую область применения.

Настоящее изобретение обеспечивает циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор, в котором выход воздушного канала предыдущей рабочей лопатки сообщается с воздушным каналом следующей смежной рабочей лопатки, с помощью камеры сообщения воздушных каналов рабочих лопаток, в этом случае, воздушный канал предыдущей рабочей лопатки и воздушный канал следующей рабочей лопатки образуют единый воздушный канал. Например, выход воздушного канала первого яруса предыдущей рабочей лопатки сообщается с входом воздушного канала второго яруса следующей смежной рабочей лопатки, после чего вход воздушного канала первого яруса предыдущей рабочей лопатки становится единым входом воздушного канала, а выход воздушного канала второго яруса следующей рабочей лопатки становится единым выходом воздушного канала. По ходу от передней части к задней части, выход воздушного канала первого яруса предыдущей рабочей лопатки А сообщается с входом воздушного канала второго яруса следующей смежной рабочей лопатки В, а выход воздушного канала второго яруса предыдущей рабочей лопатки В сообщается с входом воздушного канала третьего яруса следующей смежной рабочей лопатки С; в этом случае, выход воздушного канала третьего яруса рабочей лопатки С сообщается с входом воздушного канала четвертого яруса рабочей лопатки следующей смежной рабочей лопатки D, в результате формируется единый воздушный канал, после чего вход воздушного канала первого яруса предыдущей рабочей лопатки А становится входом единого воздушного канала, а выход воздушного канала четвертого яруса следующей рабочей лопатки D, становится выходом единого воздушного канала.

Например, входы и выходы воздушных каналов сообщаются друг с другом, образуя единый воздушный канал, после чего вход воздушного канала первого яруса предыдущей рабочей лопатки становится входом единого воздушного канала, а выход воздушного канала пятого яруса рабочей лопатки становится выходом единого воздушного канала…, при этом, способ соединения входа и выхода рабочей лопатки должен быть определен в зависимости от назначения использования и количества ярусов воздушных каналов.

Вход и выход воздушного канала сообщаются друг с другом, образуя единый воздушный канал, имеющий форму кольца или дуги; воздушный поток поэтапно проходит по такому кольцеобразному или дугообразному воздушному каналу вокруг диска лопаточного колеса.

Камера сообщения воздушных каналов расположена между двумя рабочими лопатками и имеет внутренний воздушный канал, который может быть многоярусным, при этом воздушный канал каждого яруса сообщается с соответствующим воздушным каналом предыдущей и следующей рабочей лопатки соответственно; внутренний воздушный канал может быть в виде полости, если он не разделен на ярусы, и эта полость сообщается с воздушным каналом разных ярусов предыдущей и следующей рабочей лопатки.

Для улучшения эффекта сжатия и эффективности вентиляционного воздушного компрессора, ротор может иметь несколько последовательно установленных лопаточных колес, то есть каждый выход воздушного канала первого лопаточного колеса соответствует или сообщается с каждым входом другого или других соответствующих лопаточных колес, и соответствующие воздушные каналы нескольких последовательно установленных лопаточных колес образуют единый воздушный канал, при этом вход воздушного канала каждого яруса первого лопаточного колеса становится входом единого воздушного канала всего ротора с последовательно установленными лопаточными колесами, а эффективный выход рабочей лопатки (осевой или тангенциальный) лопаточного колеса последней ступени становится выходом единого воздушного канала всего ротора с последовательно установленными лопаточными колесами. За счет такой конструкции, газ, поступающий в воздушный канал лопаточного колеса первой ступени, может вращаться за несколько оборотов ротора для срабатывания и сжатия, с помощью многоярусного воздушного канала многоступенчатого лопаточного колеса, в результате чего преобразуется больше энергии и создается более высокое давление. Весь процесс сжатия происходит последовательно в едином воздушном канале ротора, без каких-либо неподвижных направляющих аппаратов.

Когда в циркуляционном форсированном и вентиляционном воздушном компрессоре вход и выход воздушного канала разных ярусов одного лопаточного колеса соответствуют или сообщаются друг с другом, либо вход и выход воздушного канала нескольких лопаточных колес сообщаются друг с другом, либо лопаточные колеса разных ярусов или различные последовательно установленные лопаточные колеса образуют единый воздушный канал, газ, втягиваемый внешней рабочей поверхностью на входе воздуха рабочей лопатки или воздушным каналом первого яруса, может совершать один или несколько оборотов вместе с ротором, для срабатывания с помощью многоярусных воздушных каналов так, что преобразуется больше энергии и создается более высокий напор потока. Весь процесс сжатия происходит в лопаточном колесе одного ротора, без каких либо неподвижных направляющих аппаратов. В результате, циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор, сформированный последовательно установленными лопаточными колесами, может также иметь более простую конструкцию, более низкие затраты на материалы, небольшой вес и низкие потери на трение воздуха, а также обеспечивает энергосбережение и существенно увеличивает КПД.

В циркуляционном форсированном и вентиляционном воздушном компрессоре по настоящему изобретению, вход воздушного канала направлен под углом к направлению вращения ротора (либо совпадает с направление вращения ротора). Воздушный канал может иметь большое количество различных вариантов конструкций, например иметь удлиненную форму, укороченную форму, или иметь постоянное поперечное сечение и т.д. Поперечное сечение рабочей лопатки может быть круглым, квадратным, выпуклым, вогнутым и т.д. Выход рабочей лопатки может быть осевым либо тангенциальным.

Настоящее изобретение использует три принципиальных способа рабочего сжатия газа при срабатывании, а именно рабочее сжатие под действием выталкивающей силы, рабочее сжатие с помощью вращающей силы и рабочее сжатие под действием как выталкивающей силы, так и вращающей силы.

В циркуляционном форсированном и вентиляционном воздушном компрессоре низкого давления может использоваться принцип простого сжатия под действием выталкивающей силы и вращающей силы, соответственно. В таком виде вентиляционного воздушного компрессора применяется конструкция одноступенчатого лопаточного колеса, так как нет необходимости применения большого количества ярусов перьев рабочих лопаток и воздушных каналов, и единый воздушный канал, образованный сообщением воздушных каналов друг с другом, не должен быть длинным, а лучше если он будет либо меньше, либо равным окружности ротора, либо в виде дуги, охватывающей часть всей окружности. Выход воздушного канала является осевым (или тангенциальным к ротору). При таком варианте конструкции, если направление входа воздушного канала противоположно направлению вращения ротора, процесс сжатия будет происходить за счет выталкивающей силы. При вращении ротора, газ устремляется в воздушный канал через вход воздушного канала в направлении противоположном вращению ротора; когда газ проходит в направлении противоположном направлению движения боковой стенки воздушного канала, газ может непрерывно получать энергию для срабатывания и сжатия. При варианте конструкции, когда направление входа воздушного канала совпадает с направлением вращения ротора, повышение давления происходит под действием вращающей силы. Воздушный канал вытянут в длину (либо воздушный канал вытянут с помощью разделения направляющим аппаратом повышения давления); при вращении ротора, передняя часть входа воздушного канала образует определенную тягу, всасывающую газ снаружи, и затягивающую его в воздушный канал. Когда газ движется в направлении, совпадающим с направлением движения боковой стенки, газ может непрерывно получать энергию, тем самым ускоряясь. И если воздушный канал вытянут в длину, газ также может постепенно замедляться со значительным увеличением давления.

В циркуляционном форсированном и вентиляционном воздушном компрессоре высокого или сверхвысокого давления по настоящему изобретению, может применяться принцип рабочего сжатия под действием вращающей силы и под действием как выталкивающей силы, так и вращающей силы, соответственно. Предпочтительно, если компрессор имеет многоярусные воздушные каналы одноступенчатых многоярусных перьев рабочих лопаток либо многоступенчатых последовательно установленных лопаточных колес, и кольцевой воздушный канал с одним оборотом потока, либо многокольцевой воздушный канал с несколькими оборотами потока. Выход воздушного канала может быть тангенциальным или осевым; кольцевой воздушный канал может иметь выпуклую, вогнутую, либо иметь постоянное поперечное сечение.

При таком варианте конструкции, если направление потока воздушного канала на передней части ротора противоположно направлению вращения ротора, а направление потока воздушного канала на задней части ротора совпадает с направлением вращения ротора, то процесс сжатия происходит под действием как выталкивающей, так и вращающей силы. При вращении ротора, газ устремляется в воздушный канал передней части ротора через вход воздушного канала передней части ротора в направлении, противоположном направлению вращения ротора; когда газ проходит в направлении, противоположном направлению движения боковой стенки воздушного канала передней части ротора, газ может непрерывно получать энергию, сжимаясь и увеличивая давление. После прохождения через воздушный канал передней части ротора, газ разворачивается и поступает в воздушный канал задней части ротора, и проходит в направлении, совпадающем с направлением движения ротора, в этом случае, газ получает энергию сжатия под действием вращающей силы. Когда газ в воздушном канале задней части ротора проходит в направлении, совпадающим с направлением движения боковой стенки воздушного канала и направляющего аппарата повышения давления воздушного канала, газ может непрерывно получать энергию, тем самым ускоряясь и повышая давление.

При таком варианте конструкции ротора, существуют три вида технических решений для изменения направления потока газа в воздушном канале передней части ротора, входа нисходящего потока газа в воздушный канал задней части ротора и движения потока в направлении вращения ротора для непрерывного поглощения энергии:

(1) Соединение выхода воздушного канала передней части ротора со входом воздушного канала задней части ротора осуществляется через камеру сообщения воздушных каналов рабочих лопаток; в этом случае, газ из выхода воздушного канала передней части ротора может легко перейти в воздушный канал задней части ротора через камеру сообщения воздушных каналов рабочих лопаток, в результате чего поток будет двигаться в направлении вращения ротора;

(2) Обеспечение обратного направляющего аппарата (неподвижного или вращающегося) между выходом воздушного канала передней части ротора и входом воздушного канала задней части ротора, в результате чего изменится направление потока газа из выхода воздушного канала передней части ротора за счет обратного направляющего аппарата;

(3) При выполнении ротора с последовательно установленными многоступенчатыми лопаточными колесами, необходимо использовать два последовательно установленных вала, другими словами, необходимо вращать лопаточные колеса передней и задней части компрессора двумя соосными ведущими валами, вращающимися в разных направлениях; в этом случае, газ в воздушном канале передней части компрессора движется противоположно вращению лопаточного колеса, тем самым получая энергию сжатия под действием выталкивающей силы, а газ в воздушном канале задней части компрессора движется в направлении вращения ротора, тем самым получая энергию сжатия под действием вращающей силы.

Настоящее изобретение обеспечивает компрессор, используемый в качестве воздушного компрессора высокого и сверхвысокого давления. Если газ в каждом воздушном канале передней и задней части ротора движется по направлению вращения ротора, и направление входа воздушного канала передней части ротора также совпадает с направление вращения ротора, то в роторе с таким вариантом конструкции используется только вращающая сила для срабатывания газа. При вращении ротора, в воздушном канале ротора и входе воздушного канала может создаваться разряжение, которое может вытягивать газ наружу из воздушного канала. Если направление потока газа соответствует направлению движения боковой стенки воздушного канала, газ может непрерывно получать энергию, при этом ускоряясь.

В вышеописанном варианте конструкции возможно достичь большего эффекта в случае добавления вентилятора, или рабочего колеса вентилятора на переднем конце ротора, для нагнетания воздуха ко входу воздушного канала.

Ротор циркуляционного форсированного и вентиляционного воздушного компрессора по настоящему изобретению может приводиться во вращение электродвигателем, дизельным двигателем, бензиновым двигателем внутреннего сгорания, газовой турбиной, паровой турбиной и т.д.

Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор по настоящему изобретению имеет широкий диапазон использования. В качестве обычного вентилятора, циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор имеет простую конструкцию, минимальные затраты на материалы, легкий вес, высокий КПД, обеспечивает сбережение энергии и может быть применен во многих процессах вентилирования и подачи воздуха. В качестве воздушного компрессора высокого и сверхвысокого давления, циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор имеет большое количество преимуществ, за счет простой конструкции, низкого веса, высокого КПД и энергосбережения по сравнению со всеми видами центробежных компрессоров, осевых компрессоров и вакуумных насосов, благодаря чему циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор может заменить все виды специальных компрессоров, а особенно компрессоров, используемых в различных видах транспортных средств, судов и летательных аппаратов типа самолета.

Настоящее изобретение далее будет описано более подробно на примерах вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи.

Краткое описание фигур чертежей

Фиг.1 - общий вид устройства по первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - общий вид конструкции ротора по первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - общий вид рабочей лопатки по первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - общий вид лопаточного колеса по второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - общий вид рабочей лопатки по второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - общий вид ротора по второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - общий вид ротора по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - первый общий вид камеры сообщения воздушных каналов рабочей лопатки по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - общий вид камеры сообщения воздушных каналов рабочих лопаток по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - второй общий вид камеры сообщения воздушных каналов рабочей лопатки по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - общий вид ротора по четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - общий вид обратного направляющего аппарата по четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.13 - первый общий вид камеры сообщения воздушных каналов рабочей лопатки по четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.14 - общий вид устройства по пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.15 - общий вид конструкции ротора по шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.16 - общий вид конструкции ротора по шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Цифровые обозначения на чертежах: корпус компрессора 1; ротор 2; лопаточное колесо 3; ведущий вал 4; ступица вала 5; диск лопаточного колеса 6; рабочие лопатки 7; хвостовик рабочей лопатки 8; перья рабочей лопатки 9; воздушный канал 10; вход воздушного канала 11; выход воздушного канала 12; опорная разделительная полка хвостовика 13; вершина рабочей лопатки 14; уплотнительная накладка 15; направляющий аппарат повышения давления 16; камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17; обратный направляющий аппарат 18; обратная и направляющая камера сообщения 19; неподвижный обратный направляющий аппарат 20; вход воздуха 21 на переднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки; выход воздуха 22 на заднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки; подающий вентилятор 23; электродвигатель 24; ребро жесткости 25; перо камеры сообщения 9'; воздушный канал камеры сообщения10'.

По варианту осуществления 1 (смотри фиг.1-3), циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор включает: корпус компрессора 1, ротор 2, лопаточное колесо 3, ведущий вал 4, ступица вала 5, диск лопаточного колеса 6 и рабочие лопатки 7, при этом диск лопаточного колеса 6 соединен со ступицей вала 5; рабочие лопатки 7 соединены с диском лопаточного колеса 6 с помощью хвостовиков рабочих лопаток 8; четыре рабочие лопатки 7 сформированы сложением в два ярусов дугообразных металлических пластинчатых перьев рабочих лопаток 9; воздушный канал 10 выполнен между входом воздушного канала 11 и выходом воздушного канала 12; ребро жесткости 25 в форме кольца выполнено на двух торцевых поверхностях лопаточного колеса 3; ребро жесткости 25 в форме кольца соединено с каждым пером рабочей лопатки 9 с помощью сварки; диск лопаточного колеса 6 имеет форму цилиндра; хвостовик рабочей лопатки 8 приварен к диску лопаточного колеса 6; лопаточное колесо 3 соединено с ведущим валом 4 электродвигателя 24 через ступицу вала 5. Вход воздуха 21 на переднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки и вход воздушного канала 11 направлены под углом к направлению вращения лопаточного колеса, а выход воздуха 22 на заднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки и выход воздушного канала 12 направлены по оси.

Циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор работает по принципу простого повышения давления под действием выталкивающей силы; в рабочем цикле, газ из осевой части (на которой выполнен электродвигатель) подается на внешнюю рабочую поверхность рабочей лопатки и в воздушный канал 10 через вход воздуха 21 на переднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки и вход воздушного канала 11, затем выталкивается из лопаточного колеса в осевом направлении через выход воздуха 22 на заднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки и выход воздушного канала 12. Интенсивность потока высока за счет того, что воздух проходит через вход воздуха 21 на переднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки и вход воздушного канала 11; к тому же, когда направление потока газа внутри воздушного канала противоположно направлению движения воздушного канала 10, газ может непрерывно получать энергию, при этом происходит его сжатие и повышение давления, тем самым напор потока этого газа становится значительно выше.

В этом варианте осуществления 1, давление всасываемого воздуха увеличивается вдвое; за счет чего напор потока и его интенсивность выше и больше, чем у любого из осевых вентиляторов старого типа. Одноступенчатое лопаточное колесо сравнимо с двухступенчатым осевым вентилятором старого типа без добавления каких либо промежуточных неподвижных направляющих устройств из-за его небольшого объема, использования меньшего количества материалов, высокой эффективности и энергосбережения.

В этом варианте осуществления 1, циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор адаптирован для применения во всех видах осевых вентиляторов, используемых для вентиляции и подачи воздуха.

В этом варианте осуществления 1, циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор также адаптирован для применения в туннельном вентиляторе или дутьевом вентиляторе, а также в обычном вентиляторе, в случае исключения корпуса компрессора (только добавив наружный кожух ротора).

Вариант осуществления 2 (смотри фиг.4-6), циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор является в основном таким же, как и по варианту осуществления 1. Первое отличие: рабочие лопатки в варианте осуществления 2 сформированы сложением трех ярусов перьев рабочей лопатки; воздушный канал 10 является двухъярусным, при этом выход воздушного канала первого яруса 12 предыдущей рабочей лопатки соответствует входу воздушного канала 11 второго яруса следующей смежной рабочей лопатки; как показано на фиг.4-5, выход воздушного канала 12 первого яруса предыдущей рабочей лопатки является промежуточным выходом воздуха, соответствующим входу воздушного канала 11 второго яруса следующей смежной рабочей лопатки, при этом выход воздушного канала 12 второго яруса предыдущей рабочей лопатки является эффективным выходом воздуха рабочей лопатки в направлении наружу, а эффективный выход воздуха является осевым. Вход воздушного канала первого яруса предыдущей рабочей лопатки является эффективным входом воздуха рабочей лопатки по направлению наружу, при этом направление эффективного входа воздуха формирует небольшой угол с направлением вращения лопаточного колеса; вход воздушного канала второго яруса предыдущей рабочей лопатки является промежуточным входом воздуха рабочей лопатки, при этом промежуточный вход воздуха рабочей лопатки соответствует выходу воздуха первого яруса смежной рабочей лопатки. Таким образом, газ, подающийся с помощью входа воздушного канала 11 первого яруса предыдущей рабочей лопатки, срабатывается и затем поступает в воздушный канал второго яруса следующей рабочей лопатки, для повторного срабатывания перед выходом наружу от лопаточного колеса 3 через выход воздушного канала второго яруса. Второе отличие: основание рабочей лопатки снабжено опорной разделительной полкой хвостовика 13, удерживающей и соединяющей хвостовики перьев рабочих лопаток. Третье отличие: внутри каждого из воздушных каналов имеется два ряда направляющих аппаратов повышения давления 16.

В варианте осуществления 2, циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор также работает по принципу простого повышения давления под действием выталкивающей силы; в рабочем цикле, газ из входа воздушного канала 11 первого яруса и входа воздуха 21 на переднем крае рабочей поверхности рабочей лопатки замедляется и сжимается перед поступлением в воздушный канал второго яруса, для замедления и сжатия, и затем отбрасывается от рабочей лопатки. Таким образом, газ на рабочих лопатках замедляется и сжимается дважды; тем самым сжатие становится значительно больше и эффективнее. За счет действия направляющего аппарата повышения давления, газ, находящийся внутри воздушного канала, имеет большую поверхность соприкосновения с вращающимися частями, тем самым газ может получать больше энергии, а эффект повышения его давления становится значительно выше.

В этом варианте осуществления 2, циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор может быть использован в качестве туннельного вентилятора повышенного давления, а также в качестве обычного вентилятора в случае удаления корпуса компрессора.

Вариант осуществления 3 (смотри фиг.7-10), циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор является в основном таким же как и по варианту осуществления 2. Первое отличие: рабочие лопатки 7 в варианте осуществления 3 сформированы сложением в пять ярусов перьев рабочей лопатки 9, а воздушный канал является четырехъярусным.

Второе отличие: камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 выполнена между рабочими лопатками 7 лопаточного колеса, при этом камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 сформирована сложением пяти ярусов перьев камеры сообщения 9' воздушных каналов рабочих лопаток, выполненных из металлических пластинок, а воздушный канал камеры сообщения 10' воздушных каналов рабочих лопаток является четырехъярусным и соответственно сообщается с входами воздушного канала и выходами воздушного канала двух рабочих лопаток, находящихся спереди и сзади; как показано на фиг.8 и 10, вход и выход воздушного канала камеры сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 в первом ярусе соответственно сообщаются с воздушным каналом предыдущей рабочей лопатки 7 в первом ярусе и воздушным каналом второго яруса следующей рабочей лопатки; вход и выход воздушного канала камеры сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 третьего яруса соответственно сообщаются с воздушным каналом третьего яруса предыдущей рабочей лопатки и воздушным каналом четвертого яруса следующей рабочей лопатки; выход воздушного канала пятого яруса 12 предыдущей рабочей лопатки является эффективным выходом воздуха рабочей лопатки наружу (по оси), а вход воздушного канала 11 первого яруса следующей рабочей лопатки является эффективным входом воздуха рабочей лопатки снаружи; каждая из смежных рабочих лопаток и камер сообщения воздушных каналов рабочих лопаток, находящихся между ними, размещены и устроены таким же образом. Третье отличие: вершина рабочей лопатки по варианту осуществления 3 снабжена уплотнительной накладкой 15.

В рабочем цикле, газ, из входа воздушного канала 11 предыдущей рабочей лопатки первого ряда, проходит через воздушный канал первого яруса рабочей лопатки перед прохождением через воздушный канал камеры сообщения воздушных каналов первого яруса рабочих лопаток, затем газ поступает в следующий воздушный канал второго яруса, далее входит в следующий воздушный канал третьего яруса, через камеру сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 этого яруса, затем входит в воздушный канал пятого яруса следующей рабочей лопатки через камеру сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 этого яруса; и наконец, газ выходит наружу из выхода воздушного канала четвертого яруса рабочей лопатки в направлении по оси. Таким образом, газ входит в воздушный канал первого яруса рабочей лопатки, и затем выходит наружу из выхода воздушного канала четвертого яруса рабочей лопатки от рабочей лопатки; весь поток газа вращается в одном направлении с ротором, то есть газ из входа воздушного канала рабочей лопатки переходит в поток, ускоренный и сжатый в одном направлении, за счет чего давление потока на выходе рабочей лопатки является очень высоким.

Если вершина рабочей лопатки снабжена уплотнительной накладкой 15, то газ, находящийся внутри воздушного канала, не выходит наружу из воздушного канала в радиальном направлении под действием центробежной силы. Газ из эффективного входа воздуха рабочей лопатки может полностью проходить через воздушный канал рабочей лопатки для срабатывания и сжатия.

Камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 по варианту осуществления 3 может быть выполнена в виде полости коробчатого типа, то есть весь воздушный канал камеры сообщения воздушных каналов 10' рабочих лопаток не имеет ярусов, а входы и выходы воздушных каналов двух смежных рабочих лопаток сообщаются друг с другом спереди и сзади через внутреннюю полость камеры сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 (смотри фиг.10) так, что вызывает вращение газа за один цикл внутри рабочих лопаток для срабатывания и сжатия, тем самым обеспечивая повышенный напор потока. Более того, такая конструкция также может применяться для компрессоров высокого давления.

В этом варианте осуществления 3, циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор также может быть использован в компрессорах высокого и сверхвысокого давления в случае добавления или исключения корпуса компрессора.

Вариант осуществления 4 (смотри фиг.11-13), циркуляционный и вентиляционный форсированный и вентиляционный компрессор является в основном таким же, как и по варианту осуществления 3. Первое отличие: два последовательно установленных лопаточных колеса образуют ротор. Лопаточное колесо первой ступени и его диск лопаточного колеса, также как и лопаточное колесо второй ступени и его диск лопаточного колеса, имеют форму цилиндра; эти последовательно установленные в две ступени диски лопаточных колес образуют единый диск лопаточного колеса 4, имеющий форму цилиндра; и эти последовательно установленные в две ступени лопаточные колеса образуют единый вентиляционный ротор компрессора, имеющий форму цилиндра.

Второе отличие: ротор, по варианту осуществления 4, снабжен обратным направляющим аппаратом 18 между лопаточными колесами двух ступеней; и, соответственно, обратная и направляющая камера сообщения 19 расположена между двумя ступенями камер сообщения воздушных каналов 17.

В этом варианте осуществления 4, вход воздушного канала 11 первого яруса предыдущей рабочей лопатки лопаточного колеса первой ступени сообщается с наружным пространством, а ее выход воздушного канала 12 сообщается с воздушным каналом второго яруса следующей смежной рабочей лопатки, через воздушный канал первого яруса камеры сообщения; воздушный канал второго яруса рабочей лопатки первой ступени, сообщается с воздушным каналом третьего яруса следующей рабочей лопатки, через воздушный канал камеры сообщения 17 второго яруса. Воздушный канал третьего яруса предыдущей рабочей лопатки лопаточного колеса первой ступени, сообщается с воздушным каналом четвертого яруса рабочей лопатки лопаточного колеса первой ступени, через воздушный канал камеры сообщения 17 третьего яруса, и выход воздушного канала 12 четвертого яруса рабочей лопатки сообщается с обратным направляющим аппаратом 18 через обратную и направляющую камеру сообщения 19.

Внутри воздушный канал камеры сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17 лопаточного колеса второй ступени, также выполнен четырехъярусным; вход воздушного канала 11 первого яруса предыдущей рабочей лопатки лопаточного колеса второй ступени, сообщается с выходом обратного направляющего аппарата 18 через обратную и направляющую камеру сообщения 19, а ее выход воздушного канала 12 сообщается с входом воздушного канала второго яруса следующей рабочей лопатки; воздушный канал второго яруса рабочей лопатки сообщается с воздушным каналом третьего яруса рабочей лопатки через камеру сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17, воздушный канал третьего яруса рабочей лопатки сообщается с воздушным каналом четвертого яруса следующей рабочей лопатки, через камеру сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17, при этом выход воздушного канала 12 четвертого яруса рабочей лопатки является эффективным выходом воздуха лопаточного колеса второй ступени; и эффективный выход воздуха лопаточного колеса является также конечным эффективным выходом воздуха всего ротора.

По этому варианту осуществления 4, в циркуляционном форсированном и вентиляционном компрессоре применяется принцип простого повышения давления с помощью как выталкивающей силы, так и вращающей силы. В рабочем цикле электродвигатель вращает ротор; в эффективный вход воздуха лопаточного колеса первой ступени поступает газ; газ внутри воздушного канала рабочей лопатки лопаточного колеса первой ступени движется в направлении обратном повороту рабочих лопаток; газ внутри воздушного канала рабочей лопатки лопаточного колеса первой ступени сжимается под действием выталкивающей силы; и газ, двигаясь, замедляется. Газ поступает в обратный направляющий аппарат 18 после выхода из воздушного канала четвертого яруса рабочей лопатки лопаточного колеса первой ступени, после чего газ поступает в обратном направлении в воздушный канал первого яруса рабочей лопатки лопаточного колеса второй ступени; в это время, поток газа ускоряется за счет вращающей силы, и затем газ проходит через воздушные каналы второго, третьего и четвертого ярусов рабочих лопаток лопаточного колеса второй ступени, ускоряясь и сжимаясь, проходя через камеру сообщения воздушных каналов рабочих лопаток 17, а затем газ выходит из лопаточного колеса второй ступени через выход воздушного канала четвертого яруса 12 рабочей лопатки, то есть в завершение выходит от ротора вентиляционного компрессора.

Во всем рабочем процессе, газ всасывается в эффективный вход воздуха лопаточного колеса первой ступени, а затем выходит наружу из лопаточного колеса второй ступени через выход воздушного канала четвертого яруса лопаточного колеса второй ступени. Газ внутри ротора вентиляционного компрессора переходит в поток, который сжимается в два цикла, в результате чего напор потока очень высок.

В этом варианте осуществления 4, циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор не снабжен специальным тонким корпусом компрессора, а снабжен лишь простой и портативной крышкой ротора для обеспечения улавливания газа высокого давления; полученный газ высокого давления далее высвобождается для дальнейшего использования с помощью вентиля, расположенного на выходе компрессора.

Вариант осуществления 4 применим для использования в газовых компрессорах сверхвысокого давления.

По варианту осуществления 5 (смотри фиг.14), циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор является в основном таким же, как и по варианту осуществления 4. Отличия являются следующими: ротор снабжен неподвижным обратным направляющим аппаратом 20, расположенным на выходе из лопаточного колеса первой ступени; после всасывания и срабатывания в лопаточном колесе первой ступени, газ выходит из лопаточного колеса, разворачивается в неподвижном обратном направляющем аппарате и поступает в лопаточное колесо второй ступени; газ срабатывает в лопаточном колесе второй ступени за счет вращающей силы и выходит наружу из ротора через выход воздушного канала четвертого яруса рабочей лопатки лопаточного колеса второй ступени; газ поступает в ротор через вход воздушного канала первого яруса рабочей лопатки лопаточного колеса первой ступени, в результате поток может приобретать очень высокое давление после срабатывания и сжимания его в два этапа.

По варианту осуществления 6 (смотри фиг.15) циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор является в основном таким же, как и по варианту осуществления 4. Отличия: ведущий вал 4 по этому варианту осуществления имеет не одно направление вращения; лопаточное колесо первой ступени и лопаточное колесо второй ступени вращаются соответственно вокруг одной оси в противоположных направлениях; лопаточное колесо первой ступени вращается в направлении обратном направлению потока газа внутри его воздушного канала; лопаточное колесо второй ступени вращается в том же направлении, что и поток газа внутри его воздушного канала под действием выталкивающей силы, при этом газ сжимается главным образом за счет вращающей силы.

В рабочем цикле, поток газ внутри воздушного канала лопаточного колеса первой ступени замедляется и движется все медленнее и медленнее, но он может быть значительно ускорен с помощью вращающей силы после прохождения в воздушном канале лопаточного колеса второй ступени, и, наконец выйти наружу из лопаточного колеса через эффективный выход воздушного канала лопаточного колеса второй ступени. Газ поступает в ротор через эффективный вход воздушного канала лопаточного колеса первой ступени, и в завершение выходит из компрессора, собираясь в собирающем устройстве для использования после срабатывания и сжатия потока в два этапа.

Этот вариант осуществления 6 применим для использования в газовых компрессорах высокого и сверхвысокого давления.

По варианту осуществления 7 (см. фиг.16), циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор является таким же как и по варианту осуществления 3. Отличия: циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор по этому варианту осуществления имеет два последовательно установленных лопаточных колеса; газ проходит два этапа для сжатия; и подающий вентилятор 23 выполнен на переднем конце ротора. В рабочем цикле, вентилятор подает воздух в воздушный канал лопаточного колеса первой ступени; если вентилятор и двухступенчатое лопаточное колесо вращать с помощью одного ведущего вала, то газ внутри ротора вращается и проходит от начала до конца вдоль этого ведущего вала, тем самым непрерывно получая энергию и увеличивая свое давление. Очевидно, что циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор такой конструкции применяет обычную вращающую силу для увеличения давления.

Этот вариант осуществления 7 применим для использования в газовых компрессорах сверхвысокого давления.

По варианту осуществления 8 (см. фиг.16), циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор является таким же, как и по варианту осуществления 7. Отличия: ротор по этому варианту осуществления не снабжен вентилятором на своем переднем конце; направление входа воздушного канала ротора совпадает с вращением ротора; когда ротор вращается с высокой скоростью, на передней части эффективного входа воздуха лопаточного колеса первой ступени создается разрежение, затягивающее газ в воздушный канал для непрерывного ускорения и сжатия так, что газ может обеспечивать более высокое давление потока при достижении выхода воздушного канала ротора.

Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор по этому варианту осуществления 8 применим для использования в двигателях различных видов транспортных средств, кораблей и летательных аппаратов.

1. Циркуляционный форсированный и вентиляционный компрессор, включающий корпус компрессора, ротор, характеризующийся тем, что ротор состоит из лопаточного колеса и ведущего вала; лопаточное колесо состоит из ступицы, диска лопаточного колеса и рабочих лопаток; лопаточное колесо соединено с ведущим валом с помощью ступицы; рабочие лопатки соединены с диском лопаточного колеса с помощью хвостовиков рабочих лопаток и сформированы сложением ярусами множества перьев рабочих лопаток; причем между двумя смежными перьями рабочих лопаток выполнен воздушный канал, имеющий вход воздушного канала и выход воздушного канала.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что выход воздушного канала одной рабочей лопатки сообщается с входом воздушного канала следующего яруса другой смежной рабочей лопатки.

3. Компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в воздушном канале выполнен направляющий аппарат повышения давления, при этом направляющий аппарат повышения давления проходит через воздушный канал и соединен с внутренними сторонами перьев рабочей лопатки.

4. Компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочая лопатка имеет вершину рабочей лопатки, снабженную отдельной уплотнительной накладкой, при этом уплотнительная накладка соединена с верхними кромками перьев рабочей лопатки.

5. Компрессор по п.3, отличающийся тем, что рабочая лопатка имеет вершину рабочей лопатки, снабженную отдельной уплотнительной накладкой, при этом уплотнительная накладка соединена с верхними кромками перьев рабочей лопатки.

6. Компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что между рабочими лопатками выполнена камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток, при этом камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток соединяет воздушные каналы рабочих лопаток спереди и сзади рабочих лопаток.

7. Компрессор по п.3, отличающийся тем, что камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток обеспечена между рабочими лопатками и соединяет передние и задние части воздушных каналов рабочих лопаток.

8. Компрессор по п.4, отличающийся тем, что камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток обеспечена между рабочими лопатками и соединяет передние и задние части воздушных каналов рабочих лопаток.

9. Компрессор по п.5, отличающийся тем, что камера сообщения воздушных каналов рабочих лопаток обеспечена между рабочими лопатками и соединяет передние и задние части воздушных каналов рабочих лопаток.



 

Похожие патенты:

Направляющая лопатка компрессора или рабочая лопатка осевого компрессора с осевым направлением, радиальным направлением (R), ступицей компрессора и корпусом компрессора.

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к осевым турбомашинам, и может быть использовано в осевых вентиляторах для проветривания шахт, рудников и метрополитенов.

Изобретение относится к компрессору, в частности вентилятору турбореактивного двигателя, содержащему ступицу (36) и множество лопаток, каждая из которых жестко закреплена своим основанием (16) на ступице.

Изобретение относится к компрессорам необъемного вытеснения и может быть использовано в конструкции осевых вентиляторов и вентиляторных контурах двухконтурных турбовентиляторных двигателей (ДТРД).

Изобретение относится к устройствам рабочих колес вентиляторов, в частности для гидравлического регулирования лопаток рабочего колеса осевого вентилятора, и обеспечивает регулирование лопаток таким образом, чтобы даже в случае исчезновения напряжения можно было удержать лопатки в их последнем перед этим положении до того момента, когда после переключения питания сети другой управляющий блок возьмет на себя функцию регулирования положения лопаток.

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий космической техники. .

Изобретение относится к турбокомпрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения и позволяет при его использовании повысить ресурс и надежность двигателя путем обеспечения центровки и устранения вибраций ротора за счет перераспределения толщин по ширине ступиц дисков.

Изобретение относится к компрессорной рабочей лопатке (10) для компрессоров с осевым потоком предпочтительно стационарных газовых турбин. Предусмотрено, что для уменьшения потерь в радиальном зазоре средняя линия (32) расположенных на стороне вершины лопатки профилей (30) пера (12) компрессорной рабочей лопатки (10) имеет по меньшей мере две точки (36, 38) перегиба. За счет наличия двух точек (36, 38) перегиба получаются для контура (42) стороны всасывания на участке от 35% до 50% длины хорды профиля участок (D) контура стороны всасывания, который выполнен вогнутым, и для контура (40) стороны давления участок (Е) контура стороны давления, который выполнен выпуклым. С помощью этой геометрии обеспечивается возможность генерирования приводящего к меньшим потерям вихря в зазоре с целью повышения общего коэффициента полезного действия снабженного этими компрессорными рабочими лопатками (10) осевого компрессора. 2 н. и 15 з. п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к втулке воздушного винта с лопастями с изменяемым углом установки для газотурбинного двигателя, в частности для газотурбинного двигателя с вентилятором, не закрытым обтекателем. Эта втулка воздушного винта содержит многоугольное кольцо 134, представляющее по существу радиальные цилиндрические пазы 136, распределенные вокруг центральной оси этого кольца 134 и предназначенные для размещения в них упомянутых лопастей, роторный элемент 143 турбины данного газотурбинного двигателя и скобу удержания, закрепленную на упомянутом кольце таким образом, чтобы связывать это кольцо с упомянутым роторным элементом 143. Эта втулка дополнительно содержит множество предохранительных элементов 144 удержания, связанных с роторным элементом 143, причем каждый из этих предохранительных элементов удержания имеет по меньшей мере одну опорную поверхность 145, располагающуюся против наружной поверхности 146 упомянутого кольца 134 и отстоящую от нее на некоторое расстояние в радиальном направлении. Достигается повышение безопасности за счёт удержания лопастей и обломков при разрушении многоугольного кольца втулки воздушного винта. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Газотурбинный двигатель (1) включает в себя корпус приводов (2) с расположенным за ним ниже по потоку воздуха (3) компрессором (4) с передними по потоку спрямляющими (8) и рабочими (9) титановыми лопатками. На переднем хвостовике (12) вала (13) компрессора установлено зубчатое колесо (14) привода агрегатов. На зубчатом колесе выполнен направленный к корпусу приводов (2) упорный радиальный торец (16), а на корпусе приводов выполнена ответная торцу (16) опорная радиальная поверхность (17). Отношение минимального осевого расстояния H между входной кромкой передней рабочей лопатки и выходной кромкой направляющей лопатки компрессора к осевому расстоянию h между упорным торцом зубчатого колеса и опорной поверхностью корпуса приводов находится в пределах 1,1…3. Путем исключения поломок титановых лопаток компрессора в случае разрушения его радиально-упорного подшипника повышается надежность газотурбинного двигателя. 2 ил.

Газотурбинный двигатель (1) включает в себя диск (13) вентилятора (2) и конусный вал (8) компрессора низкого давления (3), закрепленные радиальными фланцами (9) и (16) на радиальном фланце (11) общего вала (12) вентилятора призонными болтами (19). Конусный вал (8) компрессора низкого давления установлен фланцем (9) на наружной поверхности (10) фланца (11) вала (12) вентилятора. Диск (13) вентилятора размещен фланцем (16) на внутренней поверхности (17) фланца (11) вала (12) вентилятора. Отношение толщины h радиального фланца диска вентилятора в месте размещения призонных болтов к толщине Н радиального фланца вала вентилятора находится в пределах 0,8…1,2. Отношение толщины h1 радиального фланца конусного вала компрессора низкого давления в месте размещения призонных болтов к толщине Н радиального фланца вала вентилятора находится в пределах 0,4…0,8. Путем исключения смятия призонных болтов, а также исключения появления дисбаланса роторов вентилятора и компрессора низкого давления при работе газотурбинного двигателя повышается его надежность. 2 ил.

Ротор компрессора турбомашины включает диск, несущий лопатки. Стенка диска на его радиально внешнем конце выполнена из нескольких угловых секторов, каждый из которых ограничен между спинкой первой лопатки и корытом второй лопатки, следующей за первой в окружном направлении. Каждый из секторов включает выпученный участок, выпуклый в осевом и окружном направлениях. Выпученный участок имеет вершину, находящуюся радиально снаружи по отношению к воображаемой поверхности вращения вокруг оси диска ротора, проходящей через четыре точки, определяемые пересечением стенки, соответственно, с передней кромкой каждой из первой и второй лопаток и задней кромкой каждой из лопаток. Вершина отстоит в окружном направлении от спинки первой лопатки на расстояние от 30% до 70% окружного расстояния между спинкой и корытом лопаток, измеренное на уровне вершины. Стенка также включает в себя выше по потоку от выпученного участка впадинный участок, вогнутый в осевом направлении и в окружном направлении и имеющий основание, которое является приближенно точечным. Другие изобретения группы относятся к компрессору, включающему такой ротор, и турбомашине содержащей указанный компрессор. Группа изобретений позволяет повысить коэффициент полезного действия ротора компрессора турбомашины. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Дозвуковая лопасть осевой турбомашины, предназначенная располагаться радиально на указанной машине, содержит переднюю кромку, заднюю кромку и две аэродинамические поверхности. Аэродинамические поверхности расположены на противоположных друг к другу сторонах и проходят по длине лопасти, причем каждая соединяет переднюю кромку с задней кромкой. Передняя кромка лопасти имеет S-образный латеральный профиль. Самая передняя часть передней кромки находится на высоте, заключенной в пределах 3-20% длины лопасти, и/или самая задняя часть передней кромки находится на высоте, заключенной в пределах 85-97% высоты лопасти. Другое изобретение группы относится к компрессору осевой турбомашины, содержащему ротор по меньшей мере с одной ступенью лопастей ротора и статор по меньшей мере с одной ступенью лопастей статора, причем лопасти по меньшей мере одной из ступеней ротора и статора выполнены как указано выше. Еще одно изобретение группы относится к осевой турбомашине, содержащей указанный компрессор. Группа изобретений позволяет повысить производительность двигателя по сравнению с оптимизированной ступенью, имеющей лопатки с передними кромками S-образного профиля, на величину порядка одного процента. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных ТРД. Вал компрессора низкого давления выполнен ступенчатой барабанно-дисковой конструкции, включающей не более четырех дисков. Каждый диск включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное массивной ступицей. Толщина полотном диска не менее чем в три раза меньше осевой ширины ступицы. Опертый на полотно обод снабжен системой наклонных пазов для установки хвостовиков рабочих лопаток. Пазы равномерно разнесены по периметру диска. Продольная ось каждого паза диска третьей ступени образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к оси пера, угол α установки хвостовика лопатки. Ободы первых трех дисков образуют относительно средней плоскости полотна две неравноплечие полки, которыми непосредственно или через проставки диски объединены в барабанно-дисковую конструкцию вала ротора. Вал собран из неразъемных монтажных секций. Полотно диска первой ступени и полотно диска третьей ступени снабжены кольцевыми элементами, неразъемно соединенными с ответными диафрагмами цапф передней и задней опоры. Образующая кольцевого элемента диска третьей ступени наклонена к оси вала под углом β. В заявленном узле диски соединены через кольцевые проставки. Проставки снабжены Г-образным в консольным отгибом, образующим фланец с системой отверстий для пропуска элементов разъемного соединения с соответствующим диском, радиально разнесенных по периметру фланца. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса вала ротора КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к рабочим колесам компрессоров низкого давления авиационных ТРД. Рабочее колесо первой ступени вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя содержит диск со ступицей, центральным отверстием, полотно и обод, а также выпукло-вогнутых в поперечном сечении лопатки. Каждая лопатка включает перо и хвостовик. Обод ассиметрично соединен с полотном диска с образованием двух разноплечих наклонных в направлении вектора потока фронтальной и тыльной конических полок. Суммарная равноплечая часть ширины полок снабжена пазами, в которые заведены хвостовики лопаток. Тыльная полка обода дополнена выступающим за габарит пера лопатки кольцевым уширением, превышающим ширину фронтальной полки. Продольная ось каждого из пазов образует с осью рабочего колеса в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к оси пера, угол α0 установки хвостовика в диапазоне значений α0=(17÷27)°. Пазы равномерно разнесены по периметру диска. При этом хорда боковых кромок пера в корневой зоне лопатки образует с осью ротора в проекции угол установки пера αк, нарастающий по радиальной высоте пера с градиентом закрутки пера, составляющим Gз.п.=(124,0÷186,8) [град/м]. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса первой ступени КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Рабочее колесо второй ступени вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя содержит диск со ступицей, центральным отверстием, полотно и обод, а также рабочие лопатки, выполненные выпукло-вогнутыми в поперечном сечении. Каждая лопатка комплекта включает перо и хвостовик. Обод асимметрично соединен с полотном диска с образованием двух разноплечих наклонных в направлении вектора потока конических полок. Суммарная равноплечая часть ширины полок снабжена пазами, в которые заведены хвостовики лопаток. Выступающие за габарит пазов консольные участки полок обода развиты до контакта с ответными полками ободов дисков предшествующей и последующей ступеней. Продольная ось каждого из пазов образует с осью рабочего колеса в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера, угол α0 установки хвостовика в диапазоне значений α0=(21÷27)°. При этом хорда боковых кромок пера в корневой зоне лопатки образует с осью ротора в проекции угол установки пера αк, нарастающий по радиальной высоте пера с градиентом закрутки пера, составляющим Gз.п=(159,2÷245,8) [град/м]. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса второй ступени КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных турбореактивных двигателей. Диск последней ступени ротора компрессора низкого давления ТРД выполнен в виде моноэлемента, включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей, снабженной центральным отверстием. Обод симметрично соединен с полотном диска с образованием равноплечих кольцевых полок. Полотно диска выполнено с возможностью разъемного соединения через проставку с полкой диска предшествующей ступени. Обод диска выполнен с возрастающим в сторону потока рабочего тела в осевом сечении КНД радиусом и с углом образующей внешней поверхности обода относительно оси вала ротора. Обод диска снабжен системой пазов для закрепления лопаток. Продольная ось каждого паза образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол установки хвостовика лопатки. Пазы равномерно разнесены по периметру диска с заявленной угловой частотой и выполнены в поперечном сечении с боковыми гранями, образующими элемент замкового соединения с хвостовиком лопатки. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса диска рабочего колеса последней ступени КНД без увеличения материалоемкости диска. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх