×
20.08.2014
216.012.ea32

Результат интеллектуальной деятельности: РАДИАЛЬНО-ВИХРЕВАЯ ТУРБОМАШИНА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002525762
Дата охранного документа
20.08.2014
Аннотация: Радиально-вихревая турбомашина содержит спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с несущим, покрывным дисками и расположенными между ними лопатками. На рабочей и тыльной поверхностях лопаток, в области их заднего края, выполнены продольный и дополнительный выступы, образующие в области задней кромки лопатки кольцевую цилиндрическую вихревую камеру. Вихревая камера закреплена на несущем и покрывном дисках, имеет ось, параллельную задней кромке лопатки, тангенциальный входной канал со стороны рабочей поверхности лопатки и перфорированную поверхность цилиндрической обечайки. Цилиндрическая обечайка установлена с зазором таким образом, что касательная к ней по линии пересечения плоскости, проходящей через ось камеры и заднюю кромку лопатки, параллельна касательной к рабочей и тыльной поверхностям лопатки на ее задней кромке. В лопатку по всей ее длине встроены дополнительные цилиндрические камеры с тангенциальным входным каналом, причем оси цилиндрических камер расположены на средней поверхности лопатки, а перфорации выполнены выходящими на рабочую и тыльную поверхности лопатки. Изобретение позволяет повысить аэродинамическую нагруженность и кпд турбомашины. 3 ил.
Основные результаты: Радиально-вихревая турбомашина, содержащая спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с несущим, покрывным дисками и расположенными между ними лопатками, имеющими на рабочей и тыльной поверхностях в области выходной части продольный и дополнительный выступы, образующие в области задней кромки лопатки кольцевую цилиндрическую вихревую камеру, закрепленную на несущем и покрывном дисках, с осью, параллельной задней кромке лопатки, тангенциальным входным каналом со стороны ее рабочей поверхности и перфорированной поверхностью цилиндрической обечайки, установленной с зазором таким образом, что касательная к ней по линии пересечения плоскости, проходящей через ось камеры и заднюю кромку лопатки, параллельна касательной к рабочей и тыльной поверхностям лопатки на ее задней кромке, отличающаяся тем, что дополнительно цилиндрические камеры с тангенциальным входным каналом встроены в лопатку по всей ее длине таким образом, что их оси расположены на средней поверхности лопатки, а перфорации выполнены выходящими на рабочую и тыльную поверхности лопатки.

Изобретение относится к области турбомашин, в частности к радиальным вентиляторам, насосам, компрессорам.

Известна радиально-вихревая турбомашина [1], содержащая рабочее колесо, несущий и покрывной диски, установленные между ними лопатки, каждая из которых имеет на ее выходной части продольные выступы, способствующие повышению аэродинамической нагруженности и кпд турбомашины.

Однако недостаточная эффективность энергетического взаимодействия потока в незамкнутом канале, образованном продольным и дополнительным выступами, основного потока в межлопаточном канале рабочего колеса незначительно увеличивает циркуляционное течение в турбомашине. Это приводит к недостаточному повышению давления, развиваемого турбомашиной, т.е. его аэродинамической нагруженности и кпд.

Наиболее близкими по исполнению к предлагаемому техническому решению является радиально-вихревая турбомашина [2], содержащая спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с несущим, покрывным дисками и расположенными между ними лопатками, имеющими на рабочей и тыльной поверхностях в области выходной части продольный и дополнительный выступы, образующие в области задней кромки лопатки кольцевую цилиндрическую вихревую камеру, закрепленную на несущем и покрывном дисках, с осью, параллельной задней кромке лопатки, тангенциальным входным каналом со стороны ее рабочей поверхности и перфорированной поверхностью цилиндрической обечайки, установленной с зазором таким образом, что касательная к ней по линии пересечения плоскости, проходящей через ось камеры и заднюю кромку лопатки, параллельна касательно к рабочей и тыльной поверхностям лопатки на ее задней кромке.

Такая конструкция лопатки рабочего колеса способствует поступлению части потока, представляющего собой управляющий поток, из межлопаточного канала рабочего колеса через тангенциальный входной канал в вихревую камеру, формируя в ней устойчивый высокоэнергетический вихревой жгут. Перфорированная поверхность кольцевой камеры обеспечивает эффективную передачу энергии циркуляции вихревого жгута основному потоку в межлопаточном канале рабочего колеса, способствуя увеличению угла его поворота вокруг цилиндрической обечайки камеры, то есть угла выхода потока из рабочего колеса. Это способствует росту давления, развиваемого турбомашиной, то есть его аэродинамической нагруженности и кпд.

Однако энергетическое взаимодействие управляющего и основного потоков происходит только в области выходной части лопатки, что не в полной мере увеличивает циркуляционное течение вокруг лопатки рабочего колеса по ее длине. Это приводит к недостаточному повышению давления, развиваемого радиально-вихревой турбомашиной, т.е. ее аэродинамической нагруженности и кпд.

Цель изобретения заключается в повышении аэродинамической нагруженности и кпд радиально-вихревой турбомашины за счет достижения энергетического взаимодействия управляющего потока, закручиваемого в вихревых камерах, встроенных в лопатку с основным потоком в межлопаточном канале по всей длине лопатки.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой радиально-вихревой турбомашине (вентилятор, насос, компрессор), содержащей спиральный корпус, установленное в ней рабочее колесо с несущим, покрывным дисками и расположенными между ними лопатками, имеющими на рабочей и тыльной поверхностях в области выходной части продольный и дополнительный выступы, образующие в области задней кромки лопатки кольцевую цилиндрическую вихревую камеру, закрепленную на несущем и покрывном дисках, с осью, параллельной задней кромке лопатки, тангенциальным входным каналом со стороны ее рабочей поверхности и перфорированной поверхностью цилиндрической обечайки, установленной с зазором таким образом, что касательная к ней по линии пересечения плоскости, проходящей через ось камеры и заднюю кромку лопатки, параллельна касательной к рабочей и тыльной поверхностям лопатки на ее задней кромке, дополнительно цилиндрические камеры с тангенциальным входным каналом встроены в лопатку по всей ее длине таким образом, что их оси расположены на средней поверхности лопатки, а перфорации выполнены выходящими на рабочую и тыльную поверхности лопатки.

Часть потока с рабочей поверхности лопаток рабочего колеса через тангенциальные входные каналы поступает в цилиндрические камеры, закручиваясь в них в вихревой жгут со скорость вращения, превышающей скорость вращения рабочего колеса, через перфорации выходит на рабочую и тыльную поверхности лопаток, замедляя скорость основного потока на рабочей поверхности в межлопаточном канале и ускоряя на тыльной поверхности лопатки, создавая дополнительный перепад давления между рабочей и тыльной поверхностями лопатки за счет эффекта Магнуса.

Это способствует значительному росту давления развиваемого радиально-вихревой турбомашиной, то есть аэродинамической нагруженности и его кпд.

На фиг.1 изображена радиально-вихревая турбомашина, поперечный разрез. На фиг.2 изображена радиально-вихревая турбомашина, продольный разрез. На фиг.3 изображена лопатка турбомашины с цилиндрическими вихревыми камерами.

Радиально-вихревая турбомашина содержит спиральный корпус 1, установленное в нем рабочее колесо 2 с несущим 3 и покрывным 4 дисками, между которыми установлены лопатки 5. Параллельно задней кромке 6 лопаток 5 между несущими 3 и покрывным 4 дисками установлена кольцевая цилиндрическая камера 7, имеющая тангенциальный входной канал 8 со стороны рабочей поверхности 9 лопаток 5. Поверхность обечайки 10 кольцевой камеры 7 выполнена с перфорациями 11 и установлена с зазором 12 таким образом, что касательная к ней по линии пересечения 13 плоскости, проходящей через ось 14 камеры 7 и заднюю кромку 6 лопатки 5, параллельна касательной к рабочей 9 и тыльной 15 поверхностям лопатки 5 на ее выходной кромке 6. В лопатку 5 встроены цилиндрические камеры 16, имеющие тангенциальный входной канал 8 со стороны рабочей поверхности 9 лопатки 5, таким образом, что их оси 14 расположены на средней поверхности 17 лопатки 5. В цилиндрических камерах 16 выполнены перфорации 18 на рабочую 9 и тыльную 15 поверхности лопатки 5.

В процессе работы радиально-вихревой турбомашины поток рабочего тела, взаимодействуя с лопатками 5 вращающегося рабочего колеса 2, движется по межлопаточным каналам, образованным несущим 3, покрывным 4 дисками, лопатками 5, цилиндрическими обечайками 10, кольцевыми цилиндрическими камерами 7 и цилиндрическими камерами 15, приобретая энергию. Величина энергетического насыщения рабочего тела определяется величинами центробежных и циркуляционных сил, действующих на него и возникающих в результате движения по указанным выше каналам. При этом силовое взаимодействие потока рабочего тела и рабочего колеса 2, т.е. величина развиваемого радиально-вихревой турбомашиной давления, определяется разностью давлений между рабочей 9 и тыльной 15 поверхностями лопатки 5 его рабочего колеса 2. Кинематически, в соответствии с уравнением Эйлера для турбомашин давление, развиваемое ею, определяется углом поворота потока в направлении вращения рабочего колеса 2 на выходе из межлопаточного канала, который увеличивается по мере роста разности скоростей потока на рабочей 9 и тыльной 15 поверхностях лопатки 5 и устранения отрывного вихреобразования на поверхности обечайки 10 кольцевой камеры 7.

Часть основного потока, представляющего собой управляющий поток, из межлопаточного канала с рабочей поверхности 9 лопаток 5 через тангенциальные входные каналы 8 поступает в цилиндрические камеры 16 и кольцевую камеру 7, закручиваясь в них в вихревой жгут со скоростью вращения, превышающей скорость вращения лопаток 5 рабочего колеса 2. Закрученный управляющий поток по действием центробежных сил выходит из цилиндрических камер 16 и кольцевой камеры 7 через перфорации 18 и 11 на рабочую 9 и тыльную 15 поверхности лопаток 5. Управляющий поток из кольцевой камеры 7 через перфорации 11 огибает за счет действия эффекта Коанда цилиндрическую обечайку 10 кольцевой камеры 7, устраняя отрывное вихреобразование, тем самым увеличивая угол поворота потока на выходе из межлопаточного канала рабочего колеса 2. При этом сход потока с рабочей 9 и тыльной 15 поверхностей лопаток 5 происходит в одном направлении, поскольку указанные поверхности имеют касательную в задней кромке 6 лопатки 5, параллельную касательной к обечайке 10 кольцевой камеры 7 по линии ее пересечения 13 с плоскостью, проходящей через ось кольцевого канала 7 и заднюю кромку 6 лопатки 5.

Закрученный управляющий поток из цилиндрических камер 16, выходя через перфорации 18 замедляет скорость основного потока в межлопаточном канале на рабочей поверхности 8 лопатки 5 рабочего колеса 2, поскольку движется навстречу ему, и ускоряет - на ее тыльной поверхности 15, т.к. движется в одном направлении с основным потоком, но с большей скоростью, создавая дополнительный перепад давления между рабочей 9 и тыльной 15 поверхностями лопатки 5 за счет эффекта Магнуса.

Таким образом, за счет создания в плоскости вращения рабочего колеса 2 дополнительного циркуляционного потока вокруг цилиндрической обечайки 10, суммирования ее с дополнительной циркуляцией вокруг лопаток 5 за счет увеличения разности скоростей потока на рабочей 9 и тыльной 15 поверхностях лопатки 5 от действия закрученного управляющего потока из цилиндрических камер 16, а также дополнительного поджатия потока к цилиндрической обечайке 10 за счет взаимодействия вихревых потоков полости кольцевой камеры 7 и вне цилиндрической обечайки 10 через перфорации в ней, достигается существенное увеличение угла поворота потока при выходе из рабочего колеса 2 в спиральный корпус турбомашины, устранение отрывного вихреобразования и увеличение перепада давления между рабочей 9 и тыльной 15 поверхностями 5, что, в конечном счете, повышает давление, т.е. аэродинамическую нагруженность и кпд турбомашины.

1. Патент 2067694 (Россия). Кл. F04D 29/28. Рабочее колесо центробежного вентилятора / Гончаров Ю.А., Макаров В.Н., Ковалевская В.И, опубл. 10.10.1996.

2. Патент 2430274 (Россия). Кл. F04D 29/28. Радиально-вихревая турбомашина / Косарев Н.П., Макаров Н.В., Макаров В.Н., опубл. 27.09.2011.

Радиально-вихревая турбомашина, содержащая спиральный корпус, установленное в нем рабочее колесо с несущим, покрывным дисками и расположенными между ними лопатками, имеющими на рабочей и тыльной поверхностях в области выходной части продольный и дополнительный выступы, образующие в области задней кромки лопатки кольцевую цилиндрическую вихревую камеру, закрепленную на несущем и покрывном дисках, с осью, параллельной задней кромке лопатки, тангенциальным входным каналом со стороны ее рабочей поверхности и перфорированной поверхностью цилиндрической обечайки, установленной с зазором таким образом, что касательная к ней по линии пересечения плоскости, проходящей через ось камеры и заднюю кромку лопатки, параллельна касательной к рабочей и тыльной поверхностям лопатки на ее задней кромке, отличающаяся тем, что дополнительно цилиндрические камеры с тангенциальным входным каналом встроены в лопатку по всей ее длине таким образом, что их оси расположены на средней поверхности лопатки, а перфорации выполнены выходящими на рабочую и тыльную поверхности лопатки.
РАДИАЛЬНО-ВИХРЕВАЯ ТУРБОМАШИНА
РАДИАЛЬНО-ВИХРЕВАЯ ТУРБОМАШИНА
РАДИАЛЬНО-ВИХРЕВАЯ ТУРБОМАШИНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 33.
10.05.2013
№216.012.3e0c

Универсальный самоходный буровой снаряд "крот"

Изобретение относится к буровой технике, в частности к буровым снарядам для бурения скважин. Универсальный самоходный буровой снаряд содержит корпус, имеющий скрытые выдвижные анкерные блокираторы движения, в котором размещен двигатель-редуктор с полым валом, жестко закрепленный у основания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481451
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.417f

Способ повышения давления и экономичности лопастных турбомашин

Изобретение относится к лопастным турбомашинам и касается способа передачи потенциальной и кинетической энергии жидкой или газообразной среде. Способ повышения энергии, сообщаемой среде лопастными турбомашинами, включает подачу среды через всасывающий патрубок турбомашины к входу на объемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482337
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.04.2014
№216.012.b496

Прямоточный клапан поршневого компрессора

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к компрессорному машиностроению, и предназначено для использования в качестве газораспределительных органов - клапанов в поршневых компрессорах, как общего, так и специального назначения. Прямоточный клапан поршневого компрессора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511951
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.06.2014
№216.012.cd88

Способ безостановочного перемещения контейнеров в системе контейнерного пневмотранспорта

Способ безостановочного перемещения контейнеров в системе контейнерного пневмотранспорта включает безостановочные перемещение контейнеров в транспортном трубопроводе основным потоком воздуха, торможение контейнеров путем сброса использованного потока воздуха позади них и направления этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518387
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.08.2014
№216.012.e76c

Рабочее колесо центробежного вентилятора

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к рабочим колесам центробежных вентиляторов. В рабочем колесе центробежного вентилятора, содержащем несущий и покрывной диски, установленные между ними загнутые назад профильные лопатки, каждая из которых имеет со стороны рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525037
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.08.2014
№216.012.e78c

Метла

Изобретение относится к очистной технике коммунального хозяйства, а конкретно к метлам дворницким с прутьями, изготовленными из полимерных материалов. Метла содержит черенок, декоративный колпак с отверстием под черенок, одно средство крепления декоративного колпака с черенком, прутья,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525069
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.08.2014
№216.012.f064

Способ контроля оптической однородности расплава стекла

Изобретение относится к области получения высококачественного оптического стекла и предназначено для контроля процесса гомогенизации стеклообразующего расплава. Достижение однородности физико-химических свойств стеклообразующего расплава является важным условием получения оптического стекла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527359
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f175

Устройство пневмотранспорта сыпучих материалов

Изобретение относится к области пневмотранспорта сыпучих материалов, а именно к конструкции винтового питателя, предназначенного для непрерывной и равномерной загрузки транспортного трубопровода, и может быть использовано для перемещения сыпучих материалов в различных отраслях промышленности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527635
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.02.2015
№216.013.24dc

Камерный питатель нагнетательной пневмотранспортной установки

Изобретение относится к пневмотранспорту, а именно к выгрузке из гибкой оболочки (тары) сыпучих материалов, например глинозема, цемента и других агрессивных пылеобразующих материалов, с помощью сжатого газа. Камерный питатель нагнетательной пневмотранспортной установки содержит приемную камеру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540889
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.03.2015
№216.013.2f8a

Способ повышения давления и экономичности лопастных турбомашин радиального типа

Изобретение относится к лопастным радиальным турбомашинам, перекачивающим жидкую или газообразную среды. Способ повышения энергии, сообщаемой среде лопастными турбомашинами, включает формирование циркуляционного течения среды вокруг объемных лопаток в межлопаточных каналах рабочего колеса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543638
Дата охранного документа: 10.03.2015
Показаны записи 1-10 из 39.
10.05.2013
№216.012.3e0c

Универсальный самоходный буровой снаряд "крот"

Изобретение относится к буровой технике, в частности к буровым снарядам для бурения скважин. Универсальный самоходный буровой снаряд содержит корпус, имеющий скрытые выдвижные анкерные блокираторы движения, в котором размещен двигатель-редуктор с полым валом, жестко закрепленный у основания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481451
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.05.2013
№216.012.417f

Способ повышения давления и экономичности лопастных турбомашин

Изобретение относится к лопастным турбомашинам и касается способа передачи потенциальной и кинетической энергии жидкой или газообразной среде. Способ повышения энергии, сообщаемой среде лопастными турбомашинами, включает подачу среды через всасывающий патрубок турбомашины к входу на объемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482337
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.04.2014
№216.012.b496

Прямоточный клапан поршневого компрессора

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к компрессорному машиностроению, и предназначено для использования в качестве газораспределительных органов - клапанов в поршневых компрессорах, как общего, так и специального назначения. Прямоточный клапан поршневого компрессора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511951
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.06.2014
№216.012.cd88

Способ безостановочного перемещения контейнеров в системе контейнерного пневмотранспорта

Способ безостановочного перемещения контейнеров в системе контейнерного пневмотранспорта включает безостановочные перемещение контейнеров в транспортном трубопроводе основным потоком воздуха, торможение контейнеров путем сброса использованного потока воздуха позади них и направления этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518387
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.08.2014
№216.012.e76c

Рабочее колесо центробежного вентилятора

Изобретение относится к области вентиляторостроения, в частности к рабочим колесам центробежных вентиляторов. В рабочем колесе центробежного вентилятора, содержащем несущий и покрывной диски, установленные между ними загнутые назад профильные лопатки, каждая из которых имеет со стороны рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525037
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.08.2014
№216.012.e78c

Метла

Изобретение относится к очистной технике коммунального хозяйства, а конкретно к метлам дворницким с прутьями, изготовленными из полимерных материалов. Метла содержит черенок, декоративный колпак с отверстием под черенок, одно средство крепления декоративного колпака с черенком, прутья,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525069
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.08.2014
№216.012.f064

Способ контроля оптической однородности расплава стекла

Изобретение относится к области получения высококачественного оптического стекла и предназначено для контроля процесса гомогенизации стеклообразующего расплава. Достижение однородности физико-химических свойств стеклообразующего расплава является важным условием получения оптического стекла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527359
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f175

Устройство пневмотранспорта сыпучих материалов

Изобретение относится к области пневмотранспорта сыпучих материалов, а именно к конструкции винтового питателя, предназначенного для непрерывной и равномерной загрузки транспортного трубопровода, и может быть использовано для перемещения сыпучих материалов в различных отраслях промышленности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527635
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.02.2015
№216.013.24dc

Камерный питатель нагнетательной пневмотранспортной установки

Изобретение относится к пневмотранспорту, а именно к выгрузке из гибкой оболочки (тары) сыпучих материалов, например глинозема, цемента и других агрессивных пылеобразующих материалов, с помощью сжатого газа. Камерный питатель нагнетательной пневмотранспортной установки содержит приемную камеру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540889
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.03.2015
№216.013.2f8a

Способ повышения давления и экономичности лопастных турбомашин радиального типа

Изобретение относится к лопастным радиальным турбомашинам, перекачивающим жидкую или газообразную среды. Способ повышения энергии, сообщаемой среде лопастными турбомашинами, включает формирование циркуляционного течения среды вокруг объемных лопаток в межлопаточных каналах рабочего колеса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543638
Дата охранного документа: 10.03.2015
+ добавить свой РИД