close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5228

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5228
(13) C1
(19)
7
(51) F 04C 2/00, 2/08
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
РОТОРНАЯ ЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНА
(21) Номер заявки: a 19990940
(22) 1999.10.15
(46) 2003.06.30
(71) Заявитель: Антоненко Александр Николаевич (BY)
(72) Автор: Антоненко Александр Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Антоненко Александр Николаевич (BY)
BY 5228 C1
(57)
1. Роторная лопастная гидромашина, содержащая корпус с входным и выходным отверстиями, установленные в корпусе с возможностью синхронного вращения в разных
направлениях два лопастных ротора с радиально направленными и равномерно расположенными лопастями, в двугранных углах между которыми расположены замыкатели,
взаимодействующие поверхностью углубления с вершиной лопасти сопряженного ротора,
причем величина углубления замыкателя выполнена с возможностью обеспечения в момент выхода лопасти одного ротора из зацепления с замыкателем другого начала взаимодействия ближайшей лопасти этого ротора с замыкателем первого ротора и наоборот,
отличающаяся тем, что замыкатели выполнены непосредственно на валу ротора, причем
профиль углубления замыкателя представляет собой кривую, близкую к эпициклоиде,
описываемой вершиной лопасти одного ротора на поперечном сечении другого.
2. Гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что вершина лопасти снабжена высокопрочной накладкой, а входное отверстие - противорежущими ножами, взаимодействующими с вершинами лопастей ротора.
3. Гидромашина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что накладки и ножи выполнены
съемными.
Фиг. 1
BY 5228 C1
(56)
BY 970027, 1998.
SU 666296, 1979.
SU 794257, 1981.
FR 2000284 A, 1969.
FR 2394670 A1, 1979.
US 4453901 A, 1984.
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в гидроэнергетике, коммунальном и
сельском хозяйстве.
Известна роторная лопастная гидромашина, содержащая корпус, внутренняя полость
которого образована двумя цилиндрическими поверхностями равного радиуса и торцовыми крышками, установленными в корпусе с возможностью вращения в разных направлениях на валах, связанных между собой синхронизирующими шестернями, лопастные
роторы с радиально направленными и равномерно расположенными лопастями в двугранных углах, между которыми расположены замыкатели в виде вкладышей и взаимодействующие поверхностью углубления с вершиной лопасти сопряженного ротора, причем
величина углубления замыкателя выполнена такой, что в момент выхода лопасти одного
ротора из зацепления с замыкателем другого, ближайшая лопасть этого ротора начинает
взаимодействовать с замыкателем первого ротора и наоборот, а длина лопасти в радиальном направлении ограничена наружным радиусом, близким к радиусу цилиндрической
поверхности корпуса, при этом центральный угол, соответствующий цилиндрической поверхности корпуса, больше, чем двугранный угол между лопастями [1].
Основными недостатками известной роторной лопастной гидромашины являются
сложность конструкции роторов и их ускоренный износ при работе с неочищенными
жидкостями. Наиболее интенсивному механическому и кавитационному износу подвержена вершина лопасти. Вследствие чего увеличиваются зазоры между лопастями и замыкателями, лопастями и корпусом, что приводит к увеличению объемных потерь и
снижению КПД гидромашины.
Задачи изобретения - упрощение конструкции и обеспечение высокой надежности и
долговечности.
Указанная техническая задача решается тем, что в роторной лопастной гидромашине,
содержащей корпус с входным и выходным отверстиями, установленными в корпусе с
возможностью синхронного вращения в разных направлениях, два лопастных ротора с радиально направленными и равномерно расположенными лопастями, в двугранных углах
между которыми выполнены замыкатели, взаимодействующие поверхностью углубления
с вершиной лопасти сопряженного ротора, причем величина углубления замыкателя выполнена с возможностью обеспечения в момент выхода лопасти одного ротора из зацепления с замыкателем другого начала взаимодействия ближайшей лопасти этого ротора с
замыкателем первого ротора и наоборот, замыкатели выполнены непосредственно на валу
ротора, причем профиль углубления замыкателя представляет собой кривую, близкую к
эпициклоиде, описываемой вершиной лопасти одного ротора на поперечном сечении другого. При этом вершина лопасти снабжена высокопрочной накладкой, а входное отверстие
- противорежущими ножами, взаимодействующими с вершинами лопастей ротора. Накладки и ножи выполнены съемными.
Техническим результатом при использовании предложенных решений является упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности за счет совершенствования
конструкции ротора, что позволит разработать высокопроизводительные насосы большой
мощности, способные перекачивать неочищенные жидкости и вязкие массы при высоком
2
BY 5228 C1
развиваемом напоре, объемные расходомеры жидкости и газа различного назначения, и
использовать предлагаемую гидромашину в ГЭС и ГАЭС в качестве высоконапорной объемной обратимой гидромашины, обеспечивающей высокое значение КПД при работе в
турбинных и насосных режимах и переменных расходах воды.
На фиг. 1 изображена обратимая роторная лопастная гидромашина, разрез; на фиг. 2
представлена конструкция роторного лопастного насоса; на фиг. 3 - конструкция роторного лопастного расходомера.
Роторная лопастная гидромашина (фиг. 1) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями. Для обратимой гидромашины, работающей в насосном режиме, входное отверстие является выходным - при работе в турбинном режиме и наоборот. В
роторном лопастном насосе (фиг. 2) входное отверстие 2 соединяется с всасывающим
патрубком, а выходное отверстие 3 - с напорным трубопроводом. В корпусе 1 с возможностью синхронного вращения в разных направлениях, например за счет синхронизирующих шестерен, установлены два лопастных ротора 4 и 5 с радиально направленными и
равномерно расположенными лопастями 6. Лопасти 6 по технологии изготовления могут
быть съемными с возможностью регулирования эксплуатационных зазоров (фиг. 1, фиг. 3)
или крепятся жестко к валу ротора (фиг. 2) и обрабатываются вместе с ним. В двугранных
углах между лопастями 6 размещены замыкатели 7, причем последние выполнены непосредственно на валу ротора, что упрощает изготовление роторов и позволяет за счет увеличения диаметра вала ротора развивать больший крутящий момент и напор. Величина
углубления замыкателя выполнена такой, что в момент выхода лопасти одного ротора из
зацепления с замыкателем другого, ближайшая лопасть этого ротора начинает взаимодействовать с замыкателем первого ротора и наоборот, постоянно разделяя таким образом
приемную и отдающую полости гидромашины. Профиль углубления замыкателя 7 представляет собой кривую, близкую к эпициклоиде, описываемой вершиной лопасти одного
ротора на поперечном сечении другого. Это позволяет обеспечить минимальные эксплуатационные зазоры между вершиной лопасти и замыкателем и снизить объемные потери, а
следовательно, и повысить КПД гидромашины. Вместе с тем, для облегчения изготовления ротора, поверхность замыкателя с поперечным сечением, близким к эпициклоиде,
может быть образована сопряженными цилиндрическими поверхностями. Вершина каждой лопасти снабжена высокопрочной накладкой 8, а входное отверстие - противорежущими ножами 9, взаимодействующими с вершинами лопастей. У обратимых гидромашин
противорежущими ножами 9 оснащается и выходное отверстии 3, которое в обратном режиме будет являться входным. При использовании гидромашины в качестве объемного
счетчика-расходомера высокопрочные накладки изготовляются в виде вставок 2 (фиг. 3)
из эластичного материала и выполняют роль уплотнителей. В случае поломки или износа
накладки 8 и ножи 9 могут быть восстановлены или заменены новыми, так как они выполнены съемными.
Принцип работы гидромашины следующий. При вращении лопастных роторов 4 и 5
от внешнего источника крутящего момента гидромашина работает в режиме насоса. Перекачиваемая среда захватывается лопастями 6 обоих роторов и переносится из приемной
в отдающую полости. При этом некоторая часть, находящаяся в пространстве между двумя лопастями 6 и взаимодействующими с ними замыкателями 7 в момент выхода лопасти
одного ротора из зацепления с замыкателем другого из отдающей полости переносится
обратно во всасывающую полость. Вместе с тем КПД гидронасоса не зависит от обратного перепуска жидкости, числа и формы лопастей 6. Чем меньше зазоры между лопастями
6 и корпусом 1 и лопастями 6 и замыкателями 7, тем меньше объемные потери жидкости,
а объемный КПД гидромашины ближе к 1. Твердые и волокнистые включения, находящиеся в неочищенной жидкости, при прохождении через насос многократно измельчаются взаимодействующими высокопрочными накладками 8 с противорежущими ножами 9 и
вместе с жидкостью вытесняются в напорный трубопровод. При работе гидромашины в
3
BY 5228 C1
насосном режиме во всасывающем патрубке достигается глубокий вакуум, что расширяет
функциональные возможности, позволяет использовать ее в качестве высокопроизводительного вакуум-насоса.
Гидромашина в режиме гидромотора, а также гидротурбины или расходомера работает в обратном порядке. Жидкость под напором, превышающим давление в отдающей полости, подается в приемную полость гидромашины. В любой момент времени один из
роторов находится в равновесии, а другой в это время работает как поворотный гидродвигатель и имеет одну рабочую лопасть, от которой в результате разности давлений в приемной и отдающей полостях образуется крутящий момент. Роторы начинают синхронно
вращаться в разных направлениях, а лопасти, поочередно взаимодействуя с замыкателями
взаимодействующих роторов, постоянно перекрывают межосевое пространство и препятствуют свободному переливу рабочей жидкости из приемной в отдающую полость. При
этом часть рабочей жидкости, заключенной в пространстве между лопастями и замыкателями в момент выхода вершины лопасти одного ротора из зацепления с замыкателем другого переносится обратно в приемную полость и снижает расход рабочей жидкости. Для
предотвращения повышенного расхода рабочей жидкости, а следовательно, и снижения
КПД гидромашины, отдающая полость во время работы должна быть постоянно полностью заполнена жидкостью под минимальным напором. Следует отметить, что при взаимодействии вершины лопасти и замыкателя расстояние от линии их контакта до оси
ротора постоянно меняется, соответственно изменяется и крутящий момент на валу ротора. Вследствие этого гидромашина в зависимости от взаимного расположения роторов
имеет максимальное и минимальное значения крутящего момента. Чтобы получить более
равномерный крутящий момент на валу гидромашины применяют роторы с несколькими
смещенными по фазе вращения и разделенными перегородками секциями. При необходимости с целью снижения крутящего момента и нагрузки на зубья синхронизирующих
шестерен высоконапорный агрегат можно получить и путем последовательного соединения двух и более роторных лопастных гидромашин.
Таким образом, предлагаемое конструктивное исполнение роторов с замыкателями,
выполненными непосредственно на валу ротора, упрощает их конструкцию и изготовление и повышает прочность, что дает возможность использовать роторную лопастную гидромашину в высоконапорных ГЭС, ГАЭС. Оснащение вершин лопастей высокопрочными
накладками, а входного отверстия противорежущими ножами, взаимодействующими с
вершинами лопастей ротора, обеспечивает высокую надежность и долговечность гидроагрегатов, работающих с неочищенными жидкостями и вязкими массами.
Высокий объемный КПД и производительность гидромашины позволяют использовать ее в качестве объемных расходомеров вязких масс, жидкостей и газов при их транспортировании по трубопроводам.
Источники информации:
1. Заявка BY 970027, МПК F 04C 2/00, 1998.
4
BY 5228 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
132 Кб
Теги
by5228, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа