Пристрій відводу потоку з виходу робочих коліс багатоступеневого радіального нагнітача

1. Устройство отвода потока с выхода рабочих колес многоступенчатого радиального нагнетателя, включающее диффузор, поворотное колено, обратный направляющий аппарат и кольцевой конфузор промежуточной ступени и диффузор концевой ступени, отли чающееся тем, что ди ффузор, поворотное колено, обратный направляю* щий аппарат и кольцевой конфузор промежуточной ступени и диффузор концевой ступени последовательно по ходу движения потока размещены на основном диске, который закреплен при помощи подшипника на валу ротора нагнетателя. 2. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что ра диальный зазор между торцами лопаток рабочих колес и диффузоров равен не более 1 мм. 3. Устройство по п. 2, отли чающееся тем, что ак тивные лопатки закреплены на выходе обратного направляющего аппарата. 4. Устройство по п. 2, отли чающееся тем, что ак тивные лопатки закреплены на входе и выходе об ратного направляющего аппарата. конфузор промежуточной ступени и диффузор концевой ступени; б) лопатки рабоче го колеса и лопато чного ди ффузора закреплены с радиа льным зазором между ними D3 D2 > 1 ,1, где D3 - диаметр входа лопаток ди ффузора , D2 - диаметр вы хо да лопа ток рабочего колеса, в) лопатки обратного направляющего аппа рата имеют длину, равную длине его каналов, г) устройство о твода потока закреплено в неподвижном корпусе нагнетателя [4, рис. 11 6]. Признаки устройства отвода потока, по ходу его движения диффузор, поворотное колено, обратный направляющий аппарат и кольцевой конфузор промежуточной ступени и диффузор конце смО ю см со 32574 вой ступени совпадают с признаками заявленного изобретения Недостатками прототипа являются а) большие потери давления на трение, вихреобразование и удар на начальном участке диф фузора, так как эти потери прямо пропорциональ ны абсолютной скорости потока в квадрате, б) большие радиальные габариты диффузо ра При увеличении радиальных размеров диффузора уменьшается абсолютная скорость потока, что веде т к уменьшению потерь на трение, часть динамического давления преобразовывается в статическое Одновременно увеличивается длина траектории движения частиц потока, что ведет к увеличению потерь на трение Для получения наименьших потерь в неподвижных элементах минимизируют потери не только в диффузоре, а в целом в диффузоре с последующими за ним элементами (поворотное колено, обратный направляющий аппарат и кольцевой конфузор) Удовлетворительную эффективность и приемлемые массо га ба ри тн ые пок аза тели ступ ень име е т при D3 D2=1,5 + 2,0, где D2 - диаметр рабочего колеса, D3 - диаметр диффузора в) обратные течения в диффузоре (вращаю щиеся ви хри) оказывают сильное обратное влия ния на работу рабочего колеса, г) высокий уровень гидродинамического шу ма, признаками которого являются возникновение вихрей и отрывных течений, периодические пуль сации скоростей и давлений в турбулен тном пог раничном слое около твердых поверхностей [4] В основу изобретения поставлена задача уменьшения потерь потребляемой мощности, уровня шума и габаритов нагнетателя Поставленная задача решается путем закрепления устройства отвода потока при помощи подшипников на валу ротора нагнетателя Суть изобретения заключается в том, что при вращении устройства отвода потока на частицы газа действуют дополнительно инерционные силы от переносного и относительного движения и кориолисового ускорения В безлопаточном диффузоре эти силы действуют на частицы пограничного слоя в радиальном направлении, что устраняет срыв потока, ускоряет выравнивание потока за рабочим колесом, снижает уровень шума В лопаточном диффузоре под действием инерционных сил от центросмесительного и кориолисового ускорения образуется осевой вихрь, который увеличивает скорость потока у одной сторони лопатки и уменьшает у др угой Центробежная сила направлена по направлению движения потока При увеличении степени реактивности лопаток осевой вихрь усиливается, одновременно увеличивается частота вращения диффузора В лопаточном обратном направляющем аппарате центробежная сила направлена против движения потока, что замедляет его скорость Для уменьшения отрицательного воздействия центробежной силы в обратном направляющем аппарате активные лопатки необходимо закреплять на его выходе или на его входе и выходе [4-6] Для обеспечения наименьших потерь потребляемой мощности и уровня шума необходим комплексный подход к решению следующи х противоречий а) для умень шения дисковы х по терь уст ройства отвода потока необходимо уменьшить его радиальныеразмеры, так как потери прямо про порциональны его диаметру во второй степени, б) с уменьшением радиальных размеров не подвижного устрой ства о тво да по тока уве личи вается е го абсо лютная скорость перед по ворот ным коленом, сле дова те льно, для уменьшения этой скорости необходимо увеличивать его часто ту вращения, в) для увели чения часто ты вра щения уст ройства отвода потока необходимо увеличи вать степень реактивности лопаток диффузора, а это в свою очередь веде т к увеличению потерь давле ния, г) при увели чении часто ты вра щения уст ройства о твода потока увеличивае тся положи тельная закрутка потока на входе рабочего колеса следующей ступени, что ведет к уменьшению дав ления этой ступени, следовательно, на выходе об ратного направляющего аппарата необходимо увеличи вать о трицательн ую закрутк у потока при помощи лопаток, д) увеличение торцевого зазора между ло патками рабочего колеса и диффузора приводит к уменьшению часто ты вра щения последнего , так как уменьшается энергия потока и возрастают по тери от смешения потока с закромочными следа ми, но сглаживается его неравномерность (по ша гу), уменьшаются потери при входе в ди ффузор, уменьшается вибрация лопаток Следовательно, при оптимальных частоте вращения устройства отвода потока, габаритах и конструктивном исполнении, значительно уменьшаются потери потребляемой мощности, уровень шага и габариты нагнетателя, что соо тветствуе т критерию "НОВИЗНА" Существенными отличительными признаками устройства отвода потока являются а) диффузор, поворотное колено, обратный направляющий аппарат и кольцевой конфузор промежуточной ступени и диффузор концевой сту пени последовательно по ходу движения потока размещены на основном диске, который закреп лен при помощи подшипника на валу ротора наг нетателя, б) радиальный зазор между торцами лопа ток рабочих колес и диффузоров равен не более 1 мм, в) активные лопатки закреплены на выходе обратного направляющего аппарата, г) активные лопатки закреплены на входе и выходе обратного направляющего аппарата Эти признаки, отличающие данное техническое решение от прототипа, не выявленные в други х те хнических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявленному изобретению соответствие критерию "СУЩЕСТВЕННЫЕ ОТЛИЧИЯ" Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором устройство отвода потока с выхода рабочих колес 1 и 2, закрепленных жестко на валу 3 ротора по ходу движения потока состоит из комбинированного диффузора 4, поворотного колена 5, обра тного направляюще го аппарата 6 и 32574 кольцевого диффузора 7 промежуточной ступени 8 и комбинированного диффузора 9 концевой ступени 10 Комбинированный диффузор 4 состоит из лопаточного диффузора 11 и безлопаточного диффузора 12, а комбинированный диффузор 9 из лопаточного диффузора 13 и безлолаточного диффузора 14 В обратном направляющем аппарате размещены активные лопатки 15 на его входе и 16 - на его выходе Между активными лопатками 15 и 16 размещен безлопаточный канал 17 Все элементы устройства отвода потока закреплены на основном диске 18, который при помощи подшипника 19 закреплен на валу 3 ротора между рабочими колесами 1 и 2 Устройство отвода работает следующим образом Под действием скоростного напора потока, поступающего с выхода вращающихся рабочих ко лес 1 и 2 на лопатки диффузоров 11 и 13, устройство отвода потока вращается, но с меньшей частотой, чем рабочие колеса Абсолютная скорость потока в каналах устройства отвода потока с увеличением его частоты вращения уменьшается, в результате чего уменьшаются потери потребляемой мощности на трение, вихреобразование и удар, а также уровень шума При равных прочих условиях уменьшаются радиальные размеры устройства отвода потока и нагнетателя в целом Поток отводится с выхода рабочего колеса 1 последовательно через каналы комбинированного диффузора 4, поворотного колена 5, обратного направляющего аппарата 6, кольцевого конфузо ра 7, рабочего колеса 2, комбинированного диффузора 9 и далее в неподвижные каналы нагнетателя (на чертеже не локазано) Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (0 3 1 2 2 ) 3 -7 2 -8 9 (0 3 1 2 2 ) 2 -57 -0 3