НАГНЕТАТЕЛЬ
SUPERCHARGER

Изобретение относится к нагнетательным установкам и может, в частности, использоваться в вентиляторостроении.
Для перемещения газовых сред широко используются -лопастные нагнетатели центробежного и осевого типов. Недостатком их является низкий создаваемый напор и невысокий к.п.д. Повышение создаваемого напора достигается путем многоступенчатого исполнения лопастных нагнетателей, что усложняет их конструкцию [Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергия, 1977. с. 194-206, с. 233-240.].
Значительно более высокий создаваемый напор имеют объемные нагнетатели. Известны нагнетатели объемного типа с возвратно-поступательным движением рабочего органа - поршня или диафрагмы. Подача перемещаемой среды в таких нагнетателях осуществляется прерывисто, а рабочий орган имеет холостой ход. Они конструктивно сложны и динамически неуравновешены. Известны также нагнетатели объемного типа, действие которых основано на принципе выталкивания перемещаемой среды при вращательном движении рабочего органа [Калинушкин М.П. Гидравлические машины и холодильные установки. М.: Высшая школа, 1973. с. 14-15, с. 101-109.]. К их числу относятся ротационные нагнетатели [Абдурашитов С.А., Тупеченков А.А., Вершинин И.М., Тененгольц С.М. Насосы и компрессоры. М.: Недра, 1974. с. 168 (рис 71.1).]. Недостатком ротационных нагнетателей является повышенный износ кромки лопасти, трущейся о поверхность цилиндрического статора, и возможность заклинивания лопасти в процессе радиального ее перемещения в направляющем пазу ротора при его вращении. Недостатком является и то, что такие нагнетатели не могут обеспечить большие подачи перемещаемой среды из-за малого объема рабочего пространства, которое ограничивается допустимым радиальным перемещением лопасти.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является нагнетатель содержащий корпус, включающий цилиндрический статор и боковые плоские стенки, расположенные на статоре впускной и выпускной патрубки, размещенные в выпускном патрубке выпускные клапана, соосные со статором ступицы с жестко закрепленными на них лопастями, расположенный в ступицах вал привода, установленное на корпусе стопорное устройство [Патент на изобретение RU №2442022. С1. МПК F04C 18/077 от 05.07.2010. Опубл. 10.02.2012. Бюл. №4.] - прототип.
Недостатком известного устройства является сложность конструктивного исполнения. Наличие зубчатого зацепления вала привода со ступицами, шестерни которых имеют внутренние зубья с разрывом по окружности, понижает надежность работы устройства, так как контактирующие поверхности элементов зацепления подвержены активному износу.
Техническая проблема заключается в необходимости улучшения рабочих характеристик нагнетателей.
Технический результат настоящего изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности работы нагнетателя.
Поставленная задача решается тем, что в нагнетателе, содержащем корпус, включающий цилиндрический статор и боковые плоские стенки, расположенные на статоре впускной и выпускной патрубки, размещенные в выпускном патрубке выпускные клапана, соосные со статором ступицы с жестко закрепленными на них лопастями, расположенный в ступицах вал привода, установленное на корпусе стопорное устройство, вал привода имеет общую ось со статором и через подшипники соединен со ступицами. На внешних сторонах боковых плоских стенок установлены стопорные устройства, каждое из которых включает в себя закрепленное на боковой плоской стенке кольцо, имеющее выемку, поворотный храповик с осью, конец которой жестко соединен с торцовой частью ступицы, а три радиальные ножки храповика расположены под углом 120° друг к другу, и втулку с внешним пазом, одетую на вал привода без возможности проворачивания на нем.
В отличие от известного устройства, совокупность отличительных признаков позволяет значительно упростить конструкцию и удешевить изготовление нагнетателя. Наличие поворотного храповика в стопорном устройстве обеспечивает попеременно как стопорение, так и круговое движение ступицы с лопастью. При этом необходимость в зубчатом зацеплении вала привода со ступицами отпадает, минимизируется трение поверхностей контактирующих элементов и их износ, а, следовательно, возрастает надежность и долговечность нагнетателя.
На фиг. 1 показан разрез заявляемого нагнетателя;
на фиг. 2 - вид справа нагнетателя на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид по А нагнетателя на фиг. 1.
Нагнетатель содержит корпус 1, состоящий из цилиндрического статора 2 и боковых плоских стенок 3 и 4. На цилиндрическом статоре 2 закреплены впускной 5 и выпускной 6 патрубки. В выпускном патрубке 6 имеются щелевые отверстия 7, снабженные выпускными клапанами 8, соосные со статором ступицы 11 и 12 с жестко закрепленными на них лопастями 13 и 14. На одной оси с корпусом 1 находится вал привода 9, имеющий общую ось со статором 2 и соединенный через подшипники 10 со ступицами 11 и 12. На ступице 11 закреплена лопасть 13, а на ступице 12 -лопасть 14. Установленные на боковых плоских стенках 3 и 4 стопорные устройства состоят из неподвижного кольца 15 с выемкой 16, поворотного храповика 17, ось 18 которого жестко соединена своим концом с торцовой частью соответствующей ступицы 11 и 12, и втулки 19 с внешним пазом 20, которая надета на вал привода 9 без возможности проворачивания на нем. Храповик 17 имеет три ножки 21, радиально расходящихся по направлению от оси 18 под углом 120° друг к другу.
Нагнетатель работает следующим образом.
Перемещаемая среда постоянно поступает через впускной клапан 5 в корпус 1 при попеременных круговых движениях лопастей 13 и 14. Сжатая среда выходит из нагнетателя через выпускной патрубок 6.
В состоянии нагнетателя, показанном на фиг. 1, 2 и 3 постоянно вращающийся вал привода 9 через стопорное устройство, установленное на боковой плоской стенке 4, находится в зацеплении со ступицей 11. Вращающий момент, создаваемый валом привода 9, передается втулке 19, во внешнем пазе 20 которой находится одна из ножек 21 храповика 17. Две другие ножки 21 храповика 17 контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью неподвижного кольца 15 и перемещаются по ней. При этом осуществляется круговое движение храповика 17, ось 18 которого соединена со ступицей 11, и такое же движение жестко закрепленной на ступице 11 лопасти 13.
В это время в стопорном устройстве, установленном на другой боковой плоской стенке 3, одна из ножек 21 храповика 17 находится в выемке 16 неподвижного кольца 15. Две другие ножки 21 храповика 17 контактируют с внешней цилиндрической поверхностью втулки 19, вращающейся вместе с валом привода 9, и перемещаются по ней. При этом храповик 17, ось 18 которого соединена со ступицей 12, сама ступица 12 и жестко закрепленная на ней лопасть 14 неподвижны относительно оси вращения вала привода 9. Перемещаемая среда сжимается в корпусе 1 между неподвижной лопастью 14 и движущейся лопастью 13 и поступает в щелевые отверстия 7 и далее через выпускные клапаны 8 - в выпускной патрубок 6. По мере прохождения лопастью 13 рядов щелевых отверстий 7, выпускные клапаны 8 последовательно закрываются, препятствуя возврату сжатой среды из выпускного патрубка 6 во внутреннее пространство корпуса 1. Одновременно с сжатием среды идет поступление следующей ее порции через впускной патрубок 5 в пространство корпуса 1 за движущейся лопастью 13.
При достижении лопастью 13 своего верхнего положения одна из ножек 21 храповика 17, расположенного на стороне боковой плоской стенки 4 попадает в выемку неподвижного кольца 15, а две другие ножки 21 вступают в подвижный контакт с внешней цилиндрической поверхностью вращающейся втулки 19. Одновременно одна из ножек 21 храповика 17, расположенного на стороне боковой плоской стенки 3, попадает во внешний паз 20 вращающейся втулки 19, а две другие ножки 21 вступают в подвижный контакт с внутренней цилиндрической поверхностью неподвижного кольца 15. В этот момент лопасть 13 стопорится и принимает неподвижное состояние, занимая место лопасти 14, которая начинает свое круговое движение. Лопасть 13 становится замыкающей рабочий объем корпуса 1, а лопасть 14 - сжимающей перемещаемую среду.
Такого рода следующие друг за другом круговые движения и остановки лопастей 13 и 14, изменяющие их функциональную роль, обеспечивают непрерывную подачу сжатой среды нагнетателем.
Основные преимущества предлагаемого нагнетателя по сравнению с существующими аналогичными устройствами следующие:
- простота. конструкции, технологичность изготовления, высокая ремонтопригодность нагнетателя;
- минимизированы трение и износ поверхностей контактирующих элементов, что способствует повышению надежности нагнетателя;
- равномерность подачи перемещаемой среды и независимость величины подачи от давления в выпускном патрубке;
- возможность обеспечивать высокие напор и подачу;
- высокий коэффициент полезного действия нагнетателя.