RU190159U1

RU190159U1 - CENTRIFUGAL WHEEL OPEN TYPE

Info

Publication number: RU190159U1
Application number: RU2019103051U
Authority: RU
Inventors: Александра Александровна Трофимова; Александр Григорьевич Давыденко
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт лопастных машин" (АО "НИИ ЛМ")
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2019-06-21

Abstract

Полезная модель относится к центробежным рабочим колесам открытого лопаточных машин таких, как центробежных насосов, центробежных компрессоров и центростремительных турбин и может быть использована при создании малогабаритных колес центростремительных турбин диаметром 25…60 мм, например, в турбодетандерах установок для получения жидкого азота и центробежных компрессоров различных назначений.Целью полезной модели является создание такого колеса, поверхности которого могут быть изготовлены на универсальном и широко распространенном оборудовании, что актуально при ремонте и дефиците рабочих колес в качестве запасных частей.Центробежное колесо содержит диск 1 с плоским торцом 2, на котором заодно целое с диском выполнены радиально расположенные и перпендикулярные торцу 2 ребра 3, образующие лопатки с одинаковой по всей поверхности ребер толщиной S.Ступица 4 выполнена в виде отдельной детали, имеющей форму тела вращения в виде конуса с криволинейной 5 образующей. Основание конуса 6 обращено к диску 1. В ступице выполнены прорези 7, в которых размещаются ребра 3. Ступица выполнена с торцом 8, который установлен с упором в торец 2 диска 1 и прижаты оба торца друг к другу с помощью заклепок 9, установленных в отверстиях диска 1 и ступицы, причем отверстия расположены между ребрами 3.Вершины ребер могут быть изогнуты в зависимости от того используется центробежное колесо в качестве центробежного компрессора или в качестве центростремительной турбины. Эти ребра и будут являться лопатками. При необходимости выходные кромки лопаток могут быть изготовлены путем изгиба краев ребер по шаблону вручную.Детали сборного колеса могут быть изготовлены на универсальном оборудовании большинства неспециализированных предприятий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to centrifugal impellers of open blade machines such as centrifugal pumps, centrifugal compressors and centripetal turbines and can be used to create small wheels of centripetal turbines with a diameter of 25 ... 60 mm, for example, in turboexpanders of installations for the production of liquid nitrogen and centrifugal compressors of various appointments. The purpose of the utility model is to create such a wheel, the surfaces of which can be made on a universal and widely used equipment, which is important in the repair and shortage of impellers as spare parts. The centrifugal wheel contains a disk 1 with a flat end 2, on which at the same time the radially arranged and perpendicular to the end are 2 edges 3, forming blades with the same thickness across the surface of the ribs S. Hub 4 is made as a separate part, having the shape of a body of rotation in the form of a cone with a curved 5 generator. The base of the cone 6 faces the disk 1. The hub has slots 7 in which the ribs 3 are placed. The hub is made with the end 8, which is installed with a stop at the end 2 of the disk 1 and both ends are pressed to each other using rivets 9 installed in the holes disk 1 and the hub, and the holes are located between the ribs 3. The edges of the ribs can be bent, depending on whether the centrifugal wheel is used as a centrifugal compressor or as a centripetal turbine. These ribs will be the shoulder blades. If necessary, the output edges of the blades can be made by bending the edges of the ribs on the template manually. The parts of the modular wheel can be made on the universal equipment of most non-specialized enterprises. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к центробежным рабочим колесам открытого типа лопаточных машин таких, как центробежных насосов, центробежных компрессоров и центростремительных турбин и может быть использована при создании малогабаритных колес центростремительных турбин диаметром 25…60 мм, например, в турбодетандерах установок для получения жидкого азота и центробежных компрессоров различных назначений.The utility model relates to centrifugal impellers of open type blade machines such as centrifugal pumps, centrifugal compressors and centripetal turbines and can be used to create small wheels of centripetal turbines with a diameter of 25 ... 60 mm, for example, in turboexpanders of installations for the production of liquid nitrogen and centrifugal compressors various appointments.

Известно рабочее колесо радиальной центростремительной турбины малоразмерного ТРД, содержащее диск, на торце которого за одно целое с ним выполнены радиально расположенные плоские лопатки, ступицу в виде тела вращения, образующую криволинейные поверхности колеса между лопатками (см., например, книгу под общей редакцией доктора технических наук Д.В. Хронина "Конструирование авиационных газотурбинных двигателей", М. "Машиностроение", 1989 г., стр. 134, рис. 4.4 "б" - ротор радиальной центростремительной турбины).A radial centripetal turbine wheel of a small-size TRD is known, containing a disk, at the end of which radially arranged flat blades are integral with it, a hub in the form of a rotating body forming curvilinear surfaces of the wheel between the blades (see, for example, a book edited by the general technical doctor Sciences DV Hronin "Design of aircraft gas turbine engines", M. "Engineering", 1989, p. 134, Fig. 4.4 "b" - the rotor of the radial centripetal turbine).

К недостаткам известного технического решения можно отнести относительную сложность изготовления при малых размерах колеса диаметром от 25 мм до 60 мм, например. Это обусловлено сложностью механической обработки криволинейных поверхностей межлопаточных каналов, что требует применения многокоординатных фрезерных станков и дополнительного оборудования для улучшения качества (шероховатости) поверхности криволинейных межлопаточных каналов.The disadvantages of the known technical solutions include the relative complexity of manufacturing for small sizes of wheels with a diameter of from 25 mm to 60 mm, for example. This is due to the complexity of the machining of the curved surfaces of the interscapular canals, which requires the use of multi-axis milling machines and additional equipment to improve the quality (roughness) of the surface of the curvilinear interscapular canals.

Задачей полезной модели является создание такого колеса, поверхности которого могут быть изготовлены на универсальном и широко распространенном оборудовании, что актуально при ремонте и дефиците рабочих колес в качестве запасных частей.The task of the utility model is to create such a wheel, the surfaces of which can be manufactured on universal and widely used equipment, which is important in the repair and shortage of impellers as spare parts.

Поставленная задача достигается тем, что ступица и диск выполнены в виде отдельных деталей, диск со стороны лопаток выполнен с плоской поверхностью, лопатки выполнены в виде плоских ребер, расположенных перпендикулярно плоской поверхности диска, в ступице выполнены прорези, параллельные оси ступицы, в которых размещены плоские ребра, образующие лопатки, а диск и ступица прижаты и прикреплены друг к другу двумя торцами, один из которых расположен на ступице, а второй расположен на диске с лопатками.The task is achieved by the fact that the hub and the disk are made in the form of individual parts, the disk from the side of the blades is made with a flat surface, the blades are made in the form of flat edges located perpendicular to the flat surface of the disk, in the hub there are slots parallel to the axis of the hub in which the flat the ribs forming the blades, and the disk and the hub pressed and attached to each other by two ends, one of which is located on the hub, and the second is located on the disk with the blades.

Диск и ступица прижаты друг к другу с помощью заклепок, установленных в совместно выполненных отверстиях в диске с лопатками и ступице, которые расположены между лопатками.The disk and the hub are pressed to each other using rivets installed in jointly made holes in the disk with the blades and the hub, which are located between the blades.

На фиг. 1 представлено изображение деталей колеса в изометрии (3D-модели) в разобранном виде, а на фиг. 2 - в собранном виде, где:FIG. 1 is an isometric view of the wheel details (3D model) disassembled, and FIG. 2 - assembled, where:

1 - диск1 - disk

2 - плоский торец диска2 - flat face of the disk

3 - ребра (лопатки)3 - ribs (shoulder blades)

4 - ступица4 - hub

5 - криволинейная образующая5 - curvilinear generatrix

6 - основание конуса6 - the base of the cone

7 - прорези7 - slotted

8 - торец ступицы8 - end of the hub

9 - заклепки9 - rivets

10 - криволинейные поверхности S - толщина ребра.10 - curved surfaces S - rib thickness.

Центробежное колесо содержит диск 1 с плоским торцом 2, на котором за одно целое с диском выполнены радиально расположенные и перпендикулярные торцу 2 ребра 3, образующие лопатки с одинаковой по всей поверхности ребер толщиной "S".The centrifugal wheel contains a disk 1 with a flat end 2, on which radially arranged and perpendicular to the end 2 of the ribs 3 are formed integrally with the disk, forming blades with the same thickness across the surface of the ribs with the thickness "S".

Ступица 4 выполнена в виде отдельной детали, имеющей форму тела вращения в виде конуса с криволинейной 5 образующей. Основание конуса 6 обращено к диску 1. В ступице выполнены прорези 7, в которых размещаются ребра 3. Ступица выполнена с торцом 8, который установлен с упором в торец 2 диска 1 и прижаты оба торца друг к другу с помощью заклепок 9, установленных в отверстиях диска 1 и ступицы, причем отверстия расположены между ребрами 3.The hub 4 is made as a separate part, having the shape of a body of rotation in the form of a cone with a curved 5 generator. The base of the cone 6 faces the disk 1. The hub has slots 7 in which the ribs 3 are placed. The hub is made with the end 8, which is installed with a stop at the end 2 of the disk 1 and both ends are pressed to each other using rivets 9 installed in the holes disk 1 and the hub, and the holes are located between the ribs 3.

Криволинейные поверхности 10 ступицы, расположенные между прорезями 7 служат для плавного разворота потоков рабочей среды в каналах между лопатками, изменяя направление потока рабочей среды от радиального примерно на 90° (до осевого).Curved surfaces 10 of the hub, located between the slots 7, serve to smoothly rotate the flow of the working medium in the channels between the blades, changing the direction of flow of the working medium from the radial approximately by 90 ° (to the axial).

Вершины ребер могут быть изогнуты в зависимости от того используется центробежное колесо в качестве центробежного компрессора или в качестве центростремительной турбины.The tops of the ribs can be curved depending on whether the centrifugal wheel is used as a centrifugal compressor or as a centripetal turbine.

Угол и радиус изгибов ребер определяется расчетом. Предложенное колесо обладает следующим преимуществами по сравнению с известным техническим решением.The angle and radius of the bends of the ribs is determined by calculation. The proposed wheel has the following advantages compared with the known technical solution.

Детали сборного колеса могут быть изготовлены на универсальном оборудовании большинства неспециализированных предприятий, так например, ступицей в виде усеченного конуса с криволинейной образующей может быть изготовлен на токарно-винторезном станке, прорезы в диске могут быть изготовлены на фрезерном станке с помощью дисковой фрезы.Parts of the wheel assembly can be made on the universal equipment of the majority of non-specialized enterprises, for example, a hub in the form of a truncated cone with a curvilinear generatrix can be made on a turning-cutting machine, the cuts in the disk can be made on a milling machine using a disk milling machine.

Контуры кромок лопаток на втором диске могут быть изготовлены на токарно-винторезном станке, после чего на круглой заготовке следуют ребра в виде перегородок. Эти ребра и будут являться лопатками. При необходимости выходные кромки лопаток могут быть изготовлены путем изгиба краев ребер по шаблону вручную.The contours of the edges of the blades on the second disk can be made on a screw-cutting lathe, after which the round billet is followed by ribs in the form of partitions. These ribs will be the shoulder blades. If necessary, the output edges of the blades can be made by bending the edges of the ribs on the template manually.

Дело в том, что при размерах малых колес ≈ 25…60 мм в диаметре, толщина лопаток составляет 1…1,5 мм, материал колес турбодетандера - сплав алюминия или нержавеющая сталь типа 12Х18Н10Т загиб ребер потребует небольших усилий, зато запасные части, каковыми являются колеса турбодетандера можно изготовить самостоятельно, не прибегая к покупке всего агрегата, если приобрести отдельно только колеса не представляется возможным.The fact is that when the size of small wheels is ≈ 25 ... 60 mm in diameter, the blades thickness is 1 ... 1.5 mm, the material of the turbo-expander wheels is aluminum alloy or stainless steel of type 12X18H10T, the bend of the ribs will require little effort, but the spare parts are Turboexpander wheels can be made independently, without having to buy the entire unit, if you only buy wheels separately, it is not possible.

Claims

1. An open-type centrifugal wheel containing a disk, at the end of which, radially arranged flat blades are integrally formed with it, a hub in the form of a body of revolution forming curvilinear surfaces of the wheel between the blades, characterized in that the hub and disk are made as separate parts, the blade side of the blade is made with a flat surface, the blades are made in the form of flat ribs located perpendicular to the flat surface of the disk, in the hub there are slots parallel to the axis of the hub in which the flat ue rib forming blade and the disc and the hub are pressed against each other with two ends, one of which is located on the hub, and the second is located on the disk with blades.

2. Open-type centrifugal wheel according to Claim. 1, characterized in that the disk and the hub are pressed to each other using rivets installed in jointly made holes in the disk with the blades and the hub, which are located between the blades.