ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ И ВОЗДУШНЫЙ НАСОС-КОМПРЕССОР
CENTRIFUGAL HYDRAULIC AND AIR PUMP-COMPRESSOR

Изобретение относится к компрессоростроению и насосостроению.
Известны и широко распространены центробежные гидравлические и воздушные насосы-компрессоры. Они отличаются большой быстроходностью, малыми габаритами и весом, однако центробежные компрессоры имеют зону неустойчивой работы (помпаж) при снижении производительности и сохранении давления. При этом происходят сильные колебания давления, сопровождаемые низким звуком. Работа компрессора при таком режиме недопустима. Для устранения этого явления перепускают часть воздуха в атмосферу или дросселируют всасываемый воздух. Снижение производительности центробежного гидравлического насоса осуществляется путем снижения частоты вращения его привода и не обеспечивает поддержания давления в необходимых пределах. Регулирование насоса дросселированием значительно снижает его КПД. Все это приводит к существенным энергетическим потерям.
В качестве прототипа принят центробежный насос по авторскому свидетельству СССР № 966306, содержащий корпус и рабочее колесо, имеющее ведущий диск с лопатками и аксиально подвижный покрывной диск с пазами для лопаток, а также подвижную в осевом направлении диафрагму.
Однако этот насос имеет усложненную конструкцию и не обеспечивает автоматического регулирования давления и расхода в системе.
Задачей изобретения является снижение энергетических затрат путем обеспечения устойчивой (без помпажа) работы центробежного компрессора и гидравлического насоса на режимах малых производительностей при номинальных отклонениях величины давления в системе и упрощения конструкции насоса-компрессора.
Эта задача решается тем, что в гидравлическом и воздушном насосе-компрессоре, содержащем корпус с всасывающим патрубком и диффузором, размещенное в корпусе на валу рабочее колесо, которое имеет ведущий диск с лопатками и аксиально подвижный покрывной диск с входной горловиной и пазами для размещения лопаток, подвижный покрывной диск установлен с возможностью осевого перемещения упругим элементом, например пружиной, и автоматически обеспечивает регулируемое проходное сечение межлопаточных каналов в зависимости от давления нагнетания, расхода в системе и характеристики упругого элемента.
На фиг.1 изображен описываемый центробежный гидравлический и воздушный насос-компрессор в режиме максимальной производительности. На фиг.2 и фиг.3 - соответственно в режиме промежуточной и минимальной производительностей.
Центробежный гидравлический и воздушный насос-компрессор содержит корпус 1, диффузор 2, часть рабочего колеса 3 с лопатками, закрепленную неподвижно на валу, пружину 4, упор 5, покрывной диск рабочего колеса 6 с прорезями под рабочие лопатки и вал 7.
Гидравлический и воздушный насос-компрессор работает следующим образом. При номинальном режиме действующая на покрывной диск 6 сила от перепада давления между зоной «а» и зоной «б» не превосходит усилия сжатой пружины 4. При этом покрывной диск 6 удерживается упором 5 в изображенном на фиг.1 положении. По мере снижения расхода давление в зоне «а» увеличивается, сила, действующая на диск 6, возрастает и перемещает его вправо, уменьшая проходное сечение рабочего колеса (фиг.2) или полностью перекрывая его (фиг.3). В этот момент насос будет работать в режиме частичной производительности или в режиме холостого хода при минимальном потреблении энергии.
По мере повышения расхода давление в зоне «а» начнет уменьшаться и пружина 4 начнет перемещать диск 6 к исходному положению, увеличивая проходное сечение рабочего колеса и производительность насоса.
Реализация изобретения позволит создать центробежный гидравлический и воздушный насос-компрессор с возможностью регулирования производительности в широких пределах (от максимума и почти до нуля) без наступления неустойчивой работы (без помпажа). При этом резко снизятся энергетические затраты, что решает задачу изобретения.