Лопатка робочого колеса рідиннокільцевої машини

1 Лопатка робочого колеса рідиннокільцевої машини, що містить опуклу й угнуту бічні поверхні і периферійний кінець з скругленою вихідною кромкою й опуклою поверхнею, що сполучається з опуклою бічною поверхнею лопатки, яка відрізняється тим, що периферійний кінець має форму криволінійного клина, що розширюється від вихідної кромки до поверхні сполучення опуклої поверхні периферійного кінця з опуклою бічною поверхнею лопатки, причому поверхня сполучення виконана опуклою криволінійною 2 Лопатка робочого колеса рідиннокільцевої машини за п 1, яка відрізняється тим, що розміри периферійного кінця обрані ВІДПОВІДНО ДО співвідношень г = (0,25 0,4)5 R = (5,5 8,8)5 І = (3,5 4,5)5 S = (1,2 2,0)5, Винахід відноситься до області вакуумного і компресорного машинобудування і може бути використаним в рідиннокільцевих вакуумних насосах і компресорах Відома лопатка робочого колеса рідиннокільцевої машини, що містить опуклу й угнуту бічні поверхні і периферійний кінець із частковим скругленням (СРСР, ав св №1450490, МПК F 04C 7/00,1986) При вході такої лопатки в робочу рідину і виході з неї мають місце великі гідравлічні втрати енергії, пов'язані з поворотом і тертям рідини при обтіканні периферійного кінця, а також вихрові втрати, пов'язані з відривом рідини від нього Ці втрати знижують КПД за рахунок зростання потужності гидродинамічних втрат За прототип обрана лопатка робочого колеса рідиннокільцевої машини, що містить опуклу й угнуту бічні поверхи і периферійний кінець з скругленою вихідною кромкою й опуклою поверхнею, що сполучається з опуклою бічною поверхнею лопатки (ТУ У 3 20-0574 7991-047-99 Машини водокільцеві типу ВВН і ВК Технічні умови Суми 1999, с 9) Периферійний кінець цієї лопатки виконаний у формі круглої циліндричної поверхні з радіусом, що дорівнює 0,025 0,035 зовнішнього радуса робочого колеса При взаємодії такої лопатки з робочого рідиною виникають місцеві гідравлічні втрати входу і виходу, а також вихрові втрати за рахунок відриву рідини від периферійного кінця при його обтіканні з утворенням завихрень за кожною лопаткою у вигляді вихрового сліду У результаті зростає потужність гідродинамічних втрат і знижується КПД машини Крім того, за периферійним кінцем лопатки в робочій рідині при її завихренні виникає зона розрідження, яка призводить до виникнення кавітації в рідині і зростання перепаду тисків, які діють на периферійний кінець, що знижує запас МІЦНОСТІ лотатки і зменшує ресурс їх роботи в зв'язку з поступовим кавітаційним руйнуванням вихідної кромки й опуклої поверхні периферійного кінця Через утворення вихрового сліду за кожною лопаткою поверхня робочої рідини спінюється, що призводить до виникнення внутрішніх перетеч стисливого середовища через незанурення КІНЦІВ лопаток у рідину, що знижує індуктивність рідиннокільцевої машини Де г - радіус скруглення вихідної кромки, R - радіус кривизни опуклої поверхні периферійного кінця, І довжина периферійного кінця, S - найбільша ширина периферійного кінця, 5 - товщина лопатки до периферійного кінця В основу винаходу поставлена задача удосконалення лопатки робочого колеса шляхом виконання її периферійного кінця клиновидної форми зі со о со СО Ю 53303 стовщенням від вихідної кромки до опуклої криволінійної поверхні сполучення з опуклою бічною поверхнею лопатки, у результаті чого зменшується потужність гідродинамічних втрат, що забезпечує зростання КПД і підвищує продуктивність Поставлена задача вирішується тим, що в лопатці робочого колеса рідиннокільцевої машини, що містить опуклу й угнуту бічні поверхні і периферійний кінець з скругленою вихідною кромкою й опуклою поверхнею, що сполучається з опуклою бічною поверхнею лопатки, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, периферійний кінець має форму криволінійного клина, що розширюється від вихідної кромки до поверхні сполучення опуклої поверхні периферійного кінця з опуклою бічною поверхнею лопатки, причому поверхня сполучення виконана опуклою криволінійною Крім того, розміри периферійного кінця обрані ВІДПОВІДНО до співвідношень, г = (0,25 0,45)5, R = (5,5 8,5)5, І = (3,5 4,5)5 , S = (1,5 2,0)5, де г радіус скруглення вихідної кромки, R - радіус кривизни опуклої поверхні периферійного кінця, І довжина периферійного кінця, S - найбільша ширина периферійною кінця, 5 - товщина лопатки до периферійного кінця Використання лопатки робочого колеса рідиннокільцевої машини з усіма істотними ознаками, включаючи ВІДМІННІ, забезпечує зменшення вихрового сліду в рідині за опуклою поверхнею и периферійного кінця і пов'язаних із ним втрат енергії Клиновидна форма периферійного кінця лопатки сприяє плавному і безвідривному його обтіканню рідиною з найменшими гідравлічними втратами Запропонована форма поверхні сполучення опуклою криволінійною сприяє відриву рідини від опуклої поверхні периферійного кінця з найменшими завихреннями в ній як при зануренні лопатки, так і при виході и з рідини У результаті зменшується потужність гідродинамічних втрат, що забезпечує зростання КПД, і збільшується продуктивність через занурення КІНЦІВ лопаток у рідину при вспінюванні її поверхні внаслідок завихрень Розмір радіусів кривизни г і R, довжини І і ширини S периферійного кінця приймалися на підставі результатів досліджень процесів у робочому колесі рідиннокільцевої машини методами швидкісного кінознімання і фотографування їх при стробоскопічному освітленні (Галич В П и др Определение формы свободной поверхности жидкостнокольцевой машини - Казань Деп рукопись ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, №376, 1977, Юс) При зростанні радіуса скруглення вихідної кромки г до розміру, більшого 0,455, і ширини периферійної ділянки S до розміру, більшого 2,05, а також при зменшенні радіуса кривизни R опуклої частини периферійного кінця до розміру, меншого 5,55, і довжини І периферійного кінця до розміру 3,55, зростають місцеві гідравлічні втрати входу і виходу і вихрові втрати, що призводить до зниження КПД і продуктивності машини При зменшенні радіуса г до розміру, меншого 0,255, і ширини S до розміру меншого 1,55 , а також при зростанні радіуса R до розміру, більшого 8,55, і довжини І до розміру, більшого 4,55, зростають гідравлічні втрати натертя рідини об лопатку і вихрові втрати, у результаті чого зростає потужність гідродинамічних втрат, збільшується перепад тисків на периферійний кінець і наступає кавітаційне руйнування вихідної кромки й опуклої поверхні периферійного кінця при зниженні ресурсу роботи лопатки і КПД машини На кресленні (фіг) подана лопатка робочого колеса в його торцевій площині Лопатка 1 робочого колеса рідиннокільцевої машини з периферійним кінцем 2 містить опуклу З і угнуту 4 бічні поверхні Скруглена вихідна кромка 5 плавно сполучена з опуклою поверхнею 6 периферійного кінця 2 і угнутою бічною поверхнею 4 з утворенням периферійного кінця 2 у формі криволінійного клина, що розширюється від вихідної кромки 5 до поверхні сполучення 7 опуклої поверхні 6 з опуклою бічною поверхнею 3, причому поверхня 7 виконана опуклої криволінійної Розміри периферійного кінця 2 обрані такими, радіус г скруглення вихідної кромки 5 дорівнює (0,25 0,45)5, радіус R кривизни опуклої поверхні 6 периферійного кінця 2 дорівнює (5,5 8,5)5, довжина І периферійного кінця 2 дорівнює (3,5 4,5)5, а найбільша ширина S периферійного кінця 2 дорівнює (1,5 2,0)5, де 5 - товщина лопатки І до периферійного кінця 2 Робота лопатки робочого колеса рідиннокільцевої машини здійснюється таким чином Лопатка 1 поступово занурюється в робочу рідину, починаючи зі свого периферійного кінця 2, і потім виходить із неї, передаючи рідині при цій взаємодії енергію, отриману від приводного двигуна При зануренні лопатки 1 рідина спочатку безударно обтікає скруглену вихідну кромку 5, а потім обгинає опуклу поверхню 6 і угнуту бічну поверхню 4 криволінійного клина периферійного кінця 2 без відриву від них, бо його ширина зростає до розміру S на довжині І зі збільшенням градієнту тиску в прилягаючих до нього шарах рідини Зазначені процеси відбуваються при найменших гідравлічних втратах на тертя і поворот рідини Форма поверхні сполучення 7 забезпечує відрив рідини від поверхні 6 із найменшим вихроутворенням, що зменшує вихрові втрати, а також гідравлічні втрати при подальшому обтіканні бічних поверхонь 3 і 4 лопатки І При виході лопатки І із рідини, форма поверхні сполучення 7 сприяє зменшенню місцевих гідравлічних втрат при обтіканні периферійного кінця 2 і вихроутворення, що призводить до вспінювання поверхні рідини і появі вихрових втрат енергії, що досягають до 10% споживаної потужності (Автомонова И В , Вертепов Ю М Расчетное определение потерь, связанных с вихревым движением в лопаточном пространстве жидкостного кольца жидкостнокольцевых машин - М Известия ВУЗов, Машиностроение, №12, 1980 - с, 62 - 65) Виконання розмірів периферійного кінця 2 ВІДПОВІДНО до вищенаведених співвідношень створює також умови для зменшення розрідження в рідині, яке виникає при її завихренні за поверхнею сполучення 7, що призводить до зменшення згинального моменту від перепаду тиску, прикладеного до кінця 2, і підвищенню кавітаційного запасу на всіх режимах роботи рідиннокільцевоїмашини (Апанасенко Э И , Лисичкин В Е Кавитация в ротационных жидкостных вакуум-насосах - Труды Тамбов 53303 ского института химического машиностроения, вып 7 - е 192-196) Крім того, взаємодія лопатки з рідиною відбувається з меншими втратами енергії на вхід і вихід лопатки і на завихрення рідини за опуклою поверхнею 6 Зазначене виконання лопатки рідиннокільцевоі машини забезпечує такі переваги 1 Зменшується потужність гідродинамічних втрат за рахунок ефективнішої взаємодії лопатки з робочою рідиною, що забезпечує зростання КПД 2 Збільшується ресурс роботи за рахунок зменшення навантажень на лопатку і кавітаційного зносу и вихідної кромки, випуклої поверхні периферійного кінця і поверхні и сполучення з випуклою бічною поверхнею 3 Зростає кавітаційний запас у всьому діапазоні робочих тисків 4 Збільшується продуктивність роботи г 6 Фіг. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24