ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ТУРБОМАШИНА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ТЕКУЧЕГО

Полезная модель относится к лопастным турбомашинам, в частности, к вентиляторам, насосам, компрессорам и может быть использована для транспортирования любых текучих сред, например, воды, воздуха, нефти и т.д.
Известна центробежная машина, содержащая спиральный кожух с подводящим и отводящим патрубками и установленное внутри кожуха с возможностью вращения рабочее колесо с лопатками (см. Картавый Н.Г. Стационарные машины: Учебник для вузов.- М.: Недра, 1981. С.14, рис.2.1).
Недостатком данного устройства является сложность регулирования его основных параметров, а именно, расхода и давления текучего, в процессе работы, так как это обеспечивается дросселированием потока на входе или выходе, что малоэффективно.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является центробежная турбомашина, содержащая корпус с подводящим и отводящим патрубками, внутри которого на приводном валу установлено рабочее колесо с лопатками (см. Смородин С.С., Верстаков Г.В. Шахтные стационарные машины и установки: Учебное пособие.- М.: Недра, 1975. С.19, рис.10).
Недостатком известной турбомашины является то, что регулирование ее основных рабочих параметров в процессе работы происходит за счет поворота лопаток или их отдельных частей, либо за счет изменения направления потока перед входом в рабочее колесо, что значительно усложняет конструкцию и не обеспечивает широкого диапазона регулирования параметров.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в упрощении регулирования рабочих параметров турбомашины непосредственно
в процессе работы при одновременном расширении диапазона их регулирования.
Поставленная задача решается тем, что известная центробежная турбомашина для транспортирования текучего, содержащая корпус с подводящим и отводящим патрубками, внутри которого на приводном валу установлено рабочее колесо с лопатками, согласно изменению, снабжена цилиндрической обечайкой с лопастями, радиально расположенными с равномерным шагом на ее внутренней поверхности, корпус турбомашины выполнен цилиндрическим и внутри него коаксиально рабочему колесу установлена с возможностью регулируемого осевого вращения цилиндрическая обечайка.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 схематично изображена центробежная турбомашина для транспортирования текучего в разрезе;
- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Центробежная турбомашина для транспортирования текучего содержит цилиндрический корпус 1 (фиг.1, 2) с подводящим 2 (фиг.1) и отводящим 3 патрубками, которые расположены с его торцов. Внутри цилиндрического корпуса 1 на приводном валу 4 установлено рабочее колесо 5 (фиг.1, 2) с лопатками 6. Турбомашина снабжена цилиндрической обечайкой 7 с радиально расположенными с равномерным шагом на ее внутренней поверхности лопастями 8. При этом цилиндрическая обечайка 7 установлена внутри цилиндрического корпуса 1 коаксиально рабочему колесу 5 с возможностью регулируемого осевого вращения и ее радиальные лопасти 8 направлены в сторону лопаток 6 рабочего колеса 5. Такое конструктивное выполнение обечайки 7 позволяет обеспечить ее вращение с различной частотой и направлением вращения относительно рабочего колеса 5. Для обеспечения указанного осевого вращения обечайки 7 может быть использован любой известный привод, например, электрический, механический, пневматический и др.
Работает заявляемая центробежная турбомашина следующим образом.
Текучее (воздух, вода и т.п.) подается в корпус 1 (фиг.1) через подводящий патрубок 2 и сразу же попадает на лопасти 6 вращающегося рабочего колеса 5. Под действием центробежной силы при протекании текучего через рабочее колесо 5 происходит приращение статического давления и кинетической энергии относительного движения текучего, которые тем больше, чем выше скорость относительного движения обечайки 7 и рабочего колеса 5. Текучее на выходе из рабочего колеса 5 теряет часть своей энергии за счет смешения с текучим, находящемся в корпусе 1, за счет сил трения и других факторов. Это приводит к созданию соответствующего результирующего давления в отводящем патрубке 3.
В случае, если обечайка 7 вращается в противоположном, относительно рабочего колеса 5, направлении - относительная скорость и, соответственно, приращение статического давления и кинетической энергии текучего увеличиваются, и результирующее давление движущегося текучего в отводящем патрубке принимает максимальное значение.
В случае, если направление вращения обечайки 7 и рабочего колеса 5 совпадают, относительная скорость уменьшается и, соответственно, приращение статического давления и кинетической энергии текучего также уменьшаются, а когда частота вращения обечайки 7 станет равной частоте вращения рабочего колеса 5, результирующее давление в отводящем патрубке 3 обращается в ноль и движение текучего прекращается.
В случае, если же частота вращения обечайки 7 превышает частоту вращения рабочего колеса 5, относительная скорость и, соответственно, приращение статического давления и кинетической энергии текучего движения принимают отрицательное значение и движение текучего изменяет свое направление в корпусе 1 турбомашины.
Таким образом, заявляемая центробежная турбомашина обеспечивает простоту регулирования давления текучего на выходе из корпуса при неизменной
частоте вращения рабочего колеса в широких пределах, что позволяет ускорять, замедлять или останавливать движение потока текучего, а также менять его направление непосредственно в процессе транспортирования. Кроме того, заявляемая конструкция турбомашины способствует снижению энергозатрат на ее работу на 15-20% за счет исключения потерь на дросселирование текучего.