Турбонасос

(54)(57) 1., ТУРБОНАСОС, содержащийкорпус с входным патрубком и выход"ной улиткой, размещенные в корпусеротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты с лопатками, расположеннъщи соответственномежду входным патрубком и ротороми между последним и улиткой, установленные на стержнях, параллельныхоси вращения ротора, с возможностьюсогласованного поворота, приводноеустройство, имеющее зубчатое колесо,взаимодействующее с лопатками выходного направляющего аппарата, и установленный во входном патрубке обте-катель, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью автоматическогорегулирования поворота лопаток, приводное устройство снабжено дополнительным зубчатым колесом и валом,имеющим шестерни, находящиесяв зацеплении с основным и дополнительным зубчатыми колесами, а последние посредством кривошипно-шатунных механизмов связаны соответственно с лопатками выходного и входного направляющих аппаратов.2. Турбонасос по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что углы устанонки лопаток входного и выходного направляющих аппаратов связаны выражениемседы,=К сгКыт+1где к " коэффициент, к=(-.) гРг коэффициент, Е =М сгр- (сК 3,; 1, - угол установки лопаток входного направляющего аппарата; К 2- угол установки лопаток выходного направляющего аппарата; г - радиус цилиндрической поверх ности ротора на входе;3 г - радиус цилиндрической поверхгности ротора на выходе; 1, - ширина цилиндрической поверхности ротора на вхоче; 1- ширина цилиндрической поверхности ротора на выходе; ай , - угол установки лопаток ротора на входе;Вь - угол установки лопаток ротора на выходе.3. Турбонасос по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уравновешивания давления рабочего4 ь тела на лопатки входного направляющего аппарата, ось вращения стержня каждой из них расположена по средней линии лопатки.4. Турбонасос по и. 1, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что внутренняя поверхность входного патрубка образована плавно сопряженными цилиндрическими участками, в которых расположены периферийные участки лопаток входного нгчравляюшего аппарата.25 11446Изобретение относится к насосостроению, а именно к турбонасосамс управляемыми лопатками направляющих аппаратов.Известен турбонасос, содержащийкорпус с входным патрубком и выход 5ной улиткой, размещенпые в корпусеротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты с лопатками и обтекатель 1 . ; 10Недостатками этого турбонасосаявляются низкий КПД, отсутствие воз-можности регулировать поворот лопаток направляющих аппаратов, неуравновешенность этих лопаток.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является турбонасос,содержащий корпус с входным патрубком и выходной улиткой, размещенныев корпусе ротор с лопатками, входной и выходной направляющие аппараты с лопатками, расположенными соответственно между входным патрубком и ротором и между последними улиткой, установленные на стержнях, параллельных оси вращения ротора, с возможностью согласованногоповорота, приводное устройство,имеющее зубчатое колесо, взаимодействующее с лопатками выходного направ 30ляющего аппарата, и установленныйво входном патрубке обтекатель 21 .Недостатками известного турбонасоса являются отсутствие возможностиавтоматически регулировать поворот З 5лопаток направляющих аппаратов,а также неуравновешенность этих лопаток.Целью .изобретения является автоматическое регулирование повороталопаток и уравновешивание давленияна них рабочего тела.Указанная цель достигается тем,что в турбонасосе, содержащем корпус с входным патрубком и выходнойулиткой, .размещенные в корпусе роторс лопатками, входной и выходнойнаправляющие аппараты.с лопатками,расположенными соответственно междувходным патрубком и ротором и между 50последним и улиткой, установленныена стержнях, параллельных оси вращения ротора, с возможностью согласованного поворота, приводное устройство, имеющее зубчатое колесо, взаимодействующее с лопатками выходногонаправляющего аппарата, и установлен-ный во входном патрубке обтекатель,24 3упомячутое приводное устройство снажено дополнительным зубчатым колесоми валом, имеющим шестерни, находящиеся в зацеплении с основным и дополнительным зубчатыми колесами, а последние посредством кривошипно-шатунныхмеханизмов связаны соответственнос лопатками выходного и входного направляющих аппаратов.Указанная цель достигается тем,что углы установки лопаток входногои выходного направляющих аппаратовсвязаны выражениемсе = седа+у Фгде Е - коэффициент, К=( - )г - ;"г гЕ - коэффициент, Е =1 ссцгсг.я/3,;м - угол установки лопаток входного направляющего аппарата;Мг - угол установки лопаток выходного направляющего аппа -рата;г, - радиус цилиндрической поверхности ротора на входе;г - радиус цилиндрической поверхгности ротора на выходе;Г, - ширина цилиндрической поверхности ротора на входе;1 - ширина цилиндрической поверхности ротора на выходе;Д - угол установки лопаток ротора на ьходе;г- угол установки лопаток ротора на выходе.Ось вращения стержня каждой лопатки входного направляющего аппарата расположена по средней линии лопатки,Внутренняя поверхность входного патрубка образована плавно сопряженными цилиндрическими участками, в которых расположены периферийные участки лопаток входного направляющего аппарата.На Фиг. 1 схематично изображен предлагаемый турбонасос,продольный разрез;на фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1; на Фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на Фиг. 4 - вариант выполнения приводного устройства.Турбонасос содержит корпус 1входным патрубком 2 и выходной улиткой 3, размещенные в корпусе 1 ротор 4 с лопатками 5, входной и выходной направляющие аппараты соответственно с лопатками 6 и 7, расположенными соответственно между входным патрубком 2 и ротором 4 и между3 11446 последним и улиткой 3 и установленные на стержнях 8 и 9, параллельных оси вращения ротора, с воэможностью согласованного поворота, приводное устройство, включающее зубчатое колесо 10, взаимодействующее с лопатками 7 выходного направляющего аппарата, и установленный во входном патрубке 2 обтекатель 1.1Приводное устройство снабжено дополнительным 10 зубчатым колесом 12 и валом 13, имеющим шестерни 14 и 15, находящиеся в зацеплении соответственно с основным и дополнительным зубчатыми колесами 10 и 12, а последние посредством кривошипно-шатунцых механизмов, включающих кривошипы 16 и 17 и шатуны 18 и 19, связаны соответственно с лопатками 7 и 6 выходного и входного направляющих аппаратов. При 20 этом кривошипы 16 закреплены на стержнях 9 лопаток 7 выходного направляющего аппарата, а кривошипы 17- на стержнях 8 лопаток 6 входного направляющего аппарата, шатуны 18 25 кривошипов 16 соединены с основным зубчатым колесом 10, а шатуны 19 .кривошипов 17 - с дополнительным зубчатым колесом 12 (фиг. 1).Углы К, и К установки лопаток 6 и 7 входного и выходного направляющих аппаратов связаны выражениемссрК 1 с ссМ +1 сгде 1 с - коэфФициент, 1 с=( - ")1 с - коэффициент, 1 с =1 с сйр 1 Я, - 35сгд/3,;К - угол установки лопаток 6входного направляющего аппарата;угол установки лопаток 7 40выходного направляющего аппарата;г - радиус цилиндрической поверхности ротора 4 иа входе;г - радиус цилиндрической поверхности ротора 4 на выходе;г. - ширина цилиндрической поверхности ротора 4 на входе;- ширина цилиндрической погверхности ротора 4 на выходе; 501, - угол установки лопаток 5ротора 4 на входе;2 - угол установки лопаток 5ротора 4 ца выходе (фиг. 2).При этом ось вращения стержня 8 55 каждой лопатки 6 входного направляющего аппарата расположена по средней линии этой лопатки 6.24 4Кроме того, внутренняя поверхность входного патрубка 2 образована плавно сопряженными цилиндрическими участками 20, а внешняя поверхность обтекателя 11 - плавно сопряженными цилиндрическими участками 21, а в каналах, образованных участками 20 и 21 и ориентированных вдоль оси ротора 4, расположены периферийные участки лопаток 6 входного направляющего аппарата (фиг. 1 и 3).В приводнбм устройстве на валу 13 вместо шестерни 5 может быть закреплен кулачок 22, взаимодействующий с роликом 23, который должен быть установлен на колесе 12 (вариант устройства ло Фиг. 4).Как.известно, при заданных геометрических параметрах турбоцасоса (г г 2, Р, 3,3), его КИД существенно зависит от углов К и к установки лопаток б и 7 нагправляющих аппаратов, которые, в свою очередь, зависят от скорости вращения ротора 4 и расхода рабоче- го тела.Выражение, связывающее углы М и М установки лопаток б и 7 и соответствующее максимальному КПД имеет вид:/с г. я м 1 - 1 с с г. д ь+1Согласи,: этому выражению углы Э(, и М изменяются по линейному закону их котангецсон н определяются только геометрическими параметрами турблнасоса (г г, 1 2, 1 и /2) независимо от вели цп расхода и скорости.На практике установка соответствующих углов а, и а, осуществляется автома-.ическим регулированием поворота лопаток б и 7 входного и выходного направляющих апнаратопосредством приводного устройства и протекает следующим образом,Выходной направляющий аппарат взаимодействует с рабочим телом с момента его выхода с лопаток 5 ро. тора 4 до его входа в выходную улит. ку 3. Лопатки 7 вьгходного направляющего аппарата подвергаются при этом. действию выходного давления рабочего тела, стремящегося придать им мгновенный угол цак.нона о, , соответствующий мгновсц 1 ню значениям расхода и скорости, Прн своем повороте лопатки 7 поворачивают ц свои стержни 9 с кривощинам 1 16 своими1144624 Эшатунами 18, поворачивающими колесо 10, которое, будучи в зацеплении с шестерней 14, вращает вал 13. Вращение вала .13 через его шестерню 15, находящуюся в зацеплении с колесом 12, посредством шатуна 19 и кривошипа 17 вызывает поворот.стержней 8 и установленных на них лопаток 6. входного направляющего аппарата на угол М . Таким образом, приводное устройство обеспечивает автоматическое регулирование поворота лопаток 6 входного направляющего аппарата в соответствии с поворотом лопаток 7 выходного направляющего аппарата. ФПри этом расположение .:тержней 8,лопаток 6 входного направляюшегоаппарата по средним линиям лопаток 6обеспечивает уравновешиванне давле-.5 ния рабочего тела по разные сторонылопаток 6. Благодаря тому, что внутренняяповерхность входного патрубка 2 обра.10 зована:плавно сопряженными цилиндрическими участками, в которых расположены периферийные участки.лопаток 6 входного направляющего аппарата, обеспечена неразрывность потока 15 рабочего тела, что улучшает энергетические характеристики турбонасоса.1144624 Составитель И,Алеюедактор Н.Егорова Техред Т.фанта рректор С.Шекм 960/46ВН За 1130 П "Патент",ород, ул.Проектная, 4 Тираж 586 ИИПИ Государственного коми по делам иэобретений