UA55370C2 - Method for turning paddles of control units of circular confusers, diffusers, back guide apparatuses and unit for its implementation - Google Patents

Abstract

Method for turning paddles of control units of circular confusers, diffusers, back guide apparatuses, and unit for its implementation, are used in compressor-building, pump-building, fan-building. Rotary apparatuses are placed in rotary guide apparatus, this comprises of diffusers, rotary branches, back guiding apparatuses, spherical confusers, and through changing frequency of rotation the paddles are turned. Unit for turning the paddles has axial rotary apparatuses and is fixed in guide apparatuses comprising of diffusers, rotary branches, back guide apparatuses and circular confusers; at that the guide apparatuses is fixed by means of bearings on the shaft of the rotor with possibility of rotation with changing frequency, and the rotary apparatuses have mechanisms with kinematical couples, those have possibility to move and to turn the blades by means of outlet branches.

Description

Взаймосвязанная группа изобретений относится Кк компрессоростроению, насосостроению, вентиляторостроению и может бьіть использована в многоступенчатьїх радиальньїх нагнетателях, которье работают во многих отраслях в сетях с переменньім сопротивлением.The interconnected group of the invention relates to compressor construction, pump construction, and fan construction and can be used in multistage radial compressors that work in many industries in networks with variable resistance.

Все применяемье в промьшленности системьй регулирования многоступенчатьхх нагнетателей автоматизировань!. В редких случаях они регулируются вручную.Everything is used in the industry of regulation systems of multi-stage superchargers of automation! In rare cases, they are adjusted manually.

Автоматические системь! регулирования включают: командньй орган или регулятор, с помощью которого происходит слежение за величиной регулируемого параметра и вьірабатьввается импульс, соответствующий его изменению; регулирующий орган, изменяющий характеристику нагнетателя; исполнительньй механизм, служащий для связи между регулятором и регулирующим органом (часто включает сервомоторь,, усиливающие воздействие на регулирующий орган). В нагнетателях найбольшее расширение зонь устойчивой и достаточно зкономичной работь! достигаєтся при применений регулирования каждой ступени.Automatic systems! regulation include: a command body or a regulator, with the help of which the value of the regulated parameter is monitored and an impulse corresponding to its change is generated; regulatory body, changing the characteristics of the supercharger; an executive mechanism that serves as a connection between the regulator and the regulatory body (often includes a servo motor that increases the impact on the regulatory body). In the superchargers, the largest expansion of the zones is stable and quite economical work! is reached when the regulation of each stage is applied.

Зто позволяет обеспечить изменение параметров нагнетателя на заданную величину при повороте лопаток поворотньїх аппаратов на меньшие угль;, чем при установке аппарата только на первой ступени |2,6,81.This makes it possible to ensure a change in the supercharger parameters by a given value when turning the blades of the rotary devices to smaller angles than when the device is installed only on the first stage |2,6,81.

Известен, вьібранньйй как прототип, способ поворота лопаток устройства, согласно которому, как и в заявленном способе, вьірабатьшвают импульс, соответствующий изменению регулируемого параметра, при помощи регулятора, изменяют положение лопаток направляющего аппарата при помощи регулирующего органа |2). В отличие от заявленного способа импульс усиливают при помощи исполнительньїх механизмов и подают на регулирующий орган при помощи привода, что ведет к снижению козффициента полезного действия нагнетателя.There is a known, vibrated as a prototype, method of rotating the blades of the device, according to which, as in the claimed method, the pulse corresponding to the change in the adjustable parameter is vibrated with the help of the regulator, the position of the blades of the guiding device is changed with the help of the regulating body |2). In contrast to the declared method, the impulse is amplified with the help of executive mechanisms and applied to the regulating body with the help of the drive, which leads to a decrease in the efficiency coefficient of the supercharger.

Известно устройство поворота лопаток или их предкрьлков лопаточного диффузора и обратного направляющего аппарата. Из-за конструктивной сложности зто устройство для регулирования применяют сравнительно редко и в многоступенчатьх компрессорах иногда одновременно снабжают диффузорь! первой и последней ступеней или последних ступеней секций. В отдельньїх компрессорах, рассчитанньїх на работу в нескольких режимах, предусматривают возможность изменения угла установки лопаток во время разборкиA device for turning the vanes or their tips of the vane diffuser and the reverse guide device is known. Due to the structural complexity, the device for regulation is used relatively rarely, and in multi-stage compressors, a diffuser is sometimes supplied at the same time! the first and last stages or the last stages of sections. In separate compressors designed for operation in several modes, the possibility of changing the angle of installation of the blades during disassembly is provided

П.2І1.P.2I1.

Известно устройство промежуточной ступени, в состав которого входит радиальньй поворотньій аппарат и исполнительньйй механизм. Устройство предназначено для закручивания потока на входе рабочего колеса при помощи поворотньїх закрьілков лопаток, размещенньх на вьіходе обратного направляющего аппарата. В кольцевом конфузоре закрученньй поток частично раскручивается и зффективность регулирования снижаєтся |З3,8). Из-за конструктивной сложности зто устройство для регулирования применяют редко.An intermediate stage device is known, which includes a radial rotary device and an executive mechanism. The device is intended for twisting the flow at the inlet of the impeller with the help of rotary flaps of the blades placed at the outlet of the reverse guide device. In the annular confusor, the swirling flow is partially untwisted and the efficiency of regulation decreases |Z3,8). Because of the structural complexity, the device for regulation is rarely used.

Таюке известно устройство, вьібранное в качестве прототипа, которое, как и в заявленном устройстве, имеет осевье поворотньюе аппарать! и закреплено в направляющем аппарате, состоящем из диффузоров, поворотньїх колен, обратньїх направляющих аппаратов и кольцевьїх конфузоров |З). В отличие от заявленного устройства, устройство имеет злектропривод. Из-за конструктивной сложности зто устройство применяется редко |2І.Such a well-known device, selected as a prototype, which, as in the claimed device, has an axial rotary device! and is fixed in the guiding device consisting of diffusers, rotary elbows, reverse guiding devices and ring baffles |Z). Unlike the declared device, the device has an electric drive. Because of the structural complexity, the device is rarely used |2I.

Для аналогов и прототипа применение исполнительного механизма, которьій имеет гидравлическую, пневматическую или злектрическую систему привода, снижаєт козффициент полезного действия нагнетателя.For analogues and prototypes, the use of an actuator that has a hydraulic, pneumatic or electric drive system reduces the efficiency of the supercharger.

Вращение направляющего аппарата позволяет уменьшить радиальнье габарить! нагнетателя и потери потребляемой мощности |4,5).The rotation of the guide device allows you to reduce the radial size! supercharger and losses of consumed power |4,5).

Во вращающемся направляющем аппарате применить исполнительньй механизм в отдельньїх ступенях нагнетателя невозможно. Его можно применить для изменения частоть!ї вращения направляющего аппарата.It is impossible to apply the executive mechanism in individual stages of the supercharger in the rotating guide apparatus. Ego can be used to change the frequency of rotation of the guiding apparatus.

В основу первого из группьі изобретений поставлена задача усовершенствования способа поворота лопаток путем вращения направляющего аппарата с переменной частотой, что позволит уменьшить потери потребляемой мощности.The first of the group invented the task of improving the method of turning the blades by rotating the guide apparatus with a variable frequency, which will allow reducing the loss of consumed power.

В основу второго из группьї изобретений поставлена задача усовершенствования устройства поворота лопаток путем размещения его в направляющем аппарате, закрепленном при помощи подшипников на валу ротора и включения в устройство кинематических пар, имеющих возможность перемещаться и поворачивать лопатки при помощи вьіходньїх звеньев, что позволит упростить конструкцию устройства и уменьшить потери потребляемой мощности.The second of the group invented the task of improving the device for turning the blades by placing it in a guide device fixed with the help of bearings on the rotor shaft and including in the device kinematic pairs that have the ability to move and turn the blades with the help of output links, which will simplify the design of the device and reduce losses of consumed power.

Первая задача решается, как и в прототипе, тем, что вьрабатьшвшают импульс, соответствующий изменению регулируемого параметра, при помощи регулятора, изменяют положение лопаток направляющего аппарата при помощи регулирующего органа. Согласно изобретению вращают направляющий аппарат с регулирующим органом с переменной частотой при помощи привода. В результате уменьшаются потери мощности, так как не требуется усиления импульса, подаваемого на регулирующий орган каждой ступени.The first task is solved, as in the prototype, by creating an impulse corresponding to a change in the adjustable parameter with the help of a regulator, changing the position of the vanes of the guiding device with the help of a regulating body. According to the invention, the guiding device with the regulating body is rotated with variable frequency with the help of the drive. As a result, power losses are reduced, as there is no need to amplify the pulse supplied to the regulating body of each stage.

Вторая задача решаеєтся тем, что, как и в прототипе, устройство имеет осевне поворотнье аппарать и закреплено в направляющем аппарате, состоящем из диффузоров, поворотньїх колен, обратньх направляющих аппаратов и кольцевьїх конфузоров. Согласно изобретению, направляющий аппарат закреплен при помощи подшипников на валу ротора с возможностью вращения с переменной частотой, а поворотнье аппарать! имеют механизмь! с кинематическими парами, имеющими возможность перемещаться и поворачивать лопатки при помощи вьіходньх звеньев.The second problem is solved by the fact that, as in the prototype, the device has an axial rotary device and is fixed in a guiding device consisting of diffusers, rotating elbows, reverse guiding devices and ring baffles. According to the invention, the guiding device is fixed with the help of bearings on the rotor shaft with the possibility of rotation with variable frequency, and the rotary device! have a mechanism! with kinematic pairs that have the ability to move and turn the blades with the help of output links.

В других вариантах вьіполнения: - устройство имеет радиальнье поворотньсе аппарать, кинематические парьї механизмов которьїх имеют возможность перемещаться и поворачивать лопатки при помощи вьіходньх звеньев, - лопатки размещеньі на входе и вьїходе кольцевьїх конфузоров и соединень! с осевьіми поворотньіми аппаратами, - лопатки размещень! на вьїходе обратньїх направляющих аппаратов и вьїходе кольцевьїх конфузоров и соединень с осевьіми поворотньіми аппаратами. - лопатки размещень! на входе обратньїх направляющих аппаратов, которне соединень!і с радиальньми поворотньіми аппаратами и на вьїходе кольцевьх конфузоров, которне соединеньі! с осевьіми поворотньіми аппаратами. - лопатки размещень на входе диффузоров, которье соединеньй с радиальньми поворотньми аппаратами и на вьїходе кольцевьїх конфузоров, которне соединень с осевьми поворотньіми аппаратами. - лопатки размещень! в кольцевьїх конфузорах и соединень с осевьми поворотньіми аппаратами.In the second version of the implementation: - the device has a radial rotary device, kinematic pairs of mechanisms that have the ability to move and turn the vanes with the help of output links, - the vanes are placed at the entrance and exit of ring baffles and connections! with axial rotary devices, - placement blades! at the output of reverse guiding devices and the output of ring baffles and connections with axial rotary devices. - placement blades! at the input of the reverse guiding devices, which are connected with the radial rotary devices and at the output of the ring confusors, which are connected! with axial rotary devices. - vanes are located at the inlet of the diffusers, which are connected to the radial rotary devices, and at the exit of the annular baffles, which are connected to the axial rotary devices. - placement blades! in ring baffles and connections with axial rotary devices.

Обеспечиваєется безударньйй вход потока на лопатки устройства и требуемая закрутка потока на входе рабочих колес, в результате уменьшаются потери потребляемой мощности при работе нагнетателя на нерасчетньхх режимах, упрощаєтся конструкция устройства, так как не применяеєтся на каждой ступени отдельньй исполнительньй механизм, уменьшаются габарить! нагнетателя.A shock-free entry of the flow to the blades of the device and the required twisting of the flow at the input of the impellers are ensured, as a result, the losses of the consumed power during the operation of the supercharger at non-calculated modes are reduced, the design of the device is simplified, since a separate executive mechanism is not used for each stage, the overall size is reduced! supercharger

В случає вращения ротора и направляющего аппарата в одном направлений при увеличений частоть вращения последнего уменьшаеєтся уровень пульсации давления потока на лопатках устройства.In the case of rotation of the rotor and the guiding device in one direction, with increased rotation frequency of the latter, the level of pulsation of the flow pressure on the blades of the device decreases.

Сущность изобретения поясняєется чертежом, на котором показань осевой и радиальньй поворотнье аппаратьї для отдельньх лопаток с размещением их на входе обратного направляющего аппарата и в кольцевом конфузоре одной ступени.The essence of the invention is explained by the drawing, which shows the axial and radial turning apparatus for separate vanes with their placement at the entrance of the reverse guiding apparatus and in the ring confusor of one stage.

Диффузор, поворотное колено, обратньій направляющий аппарат и кольцевой конфузор направляющего аппарата 1 одной ступени закрепленьь на валу 2 ротора между рабочими колесами З и 4 при помощи подшипника 5. Радиальньйй поворотньій аппарат состоит из корпуса 6, внутри которого помещеньї шток 7, риьічаг 8, пружина 9, и уплотнен втулкой 10, которьй закреплен на входе обратного направляющего аппарата на основном диске 11. На валу 12 закреплена лопатка 13 и рьічаг 8, которьій шарнирно соединен со штоком 7.The diffuser, the rotary elbow, the reverse guide device and the ring baffle of the guide device 1 of one stage are fixed on the shaft 2 of the rotor between the impellers Z and 4 with the help of a bearing 5. The radial rotary device consists of a housing 6, inside of which there is a rod 7, a lever 8, and a spring 9, and is sealed by a bushing 10, which is attached to the input of the reverse guide device on the main disk 11. A blade 13 and a lever 8 are attached to the shaft 12, which is hinged to the rod 7.

Вал 12 закреплен на основном диске 11 и диске 14 при помощи подшипников 15 и 16. Перфорированньй диск 17, определяющий форму направляющего аппарата 1, закреплен на основном диске 11. Осевой поворотньй аппарат закреплен в кольцевом конфузоре и имеет передачу «винт-гайка», которая имеет корпус 18 жестко закрепленньй на диске 14, внутри которого входит в зубчатое зацепление втулка 19, соединенная с пружиной и уплотнена втулками 21 и 22. На втулке 19 закреплена лопатка 23. Ось 24 жестко закреплена одним концом в корпусе 18, а другим - в ступице основного диска 11. Лопатка 25 жестко закреплена на основном диске 11 и диске 14.The shaft 12 is fixed on the main disc 11 and disc 14 with the help of bearings 15 and 16. The perforated disc 17, which determines the shape of the guide device 1, is fixed on the main disc 11. The axial rotary device is fixed in the ring confusor and has a "screw-nut" transmission, which has a housing 18 rigidly fixed to a disk 14, inside which a bushing 19 is connected to the gear mesh, connected to a spring and sealed by bushings 21 and 22. A blade 23 is fixed on the bushing 19. The axle 24 is rigidly fixed with one end in the housing 18, and with the other - in the hub of the main disk 11. The blade 25 is rigidly fixed on the main disk 11 and disk 14.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При изменении частотьь вращения направляющего аппарата 1 под действием центробежной силь! поступательно движется в радиальном направлений, преодолевая силу пружинь! 9, шток 7, которьій при помощи рьчага 8 поворачиваєт вал 12 с лопаткой 13. Одновременно движется поступательно - вращательно в радиальном направлений под действием центробежной сильі, преодолевая силу пружинь! 20, втулка 19 с закрепленной на ней лопаткой 23. Таким образом, обеспечивается безударньй вход потока на лопатки 12 и 25, и требуемая закрутка потока на входе рабочего колеса 4 при помощи лопатки 23. При оборудований каждой лопатки направляющего аппарата поворотньм аппаратом обеспечиваєтся регулирование каждой ступени нагнетателя при работе на нерасчетном режиме, что ведет к значительному уменьшению потерь потребляемой мощности, а применение исполнительного механизма только для изменения частоть вращения направляющего аппарата (на чертеже не показано) позволяет дополнительно уменьшить потери мощности, уменьшить габарить нагнетателя и упростить устройство поворота лопаток.When changing the frequency of rotation of the guide apparatus 1 under the action of centrifugal force! progressively moving in a radial direction, overcoming the force of the springs! 9, the rod 7, which with the help of the lever 8 turns the shaft 12 with the blade 13. At the same time, it moves translationally - rotationally in the radial direction under the action of centrifugal force, overcoming the force of the springs! 20, sleeve 19 with blade 23 attached to it. Thus, shock-free entry of the flow onto the blades 12 and 25 is ensured, and the required twisting of the flow at the inlet of the impeller 4 with the help of the blade 23. When each blade of the guide apparatus is equipped with a rotary device, regulation of each step is ensured of the supercharger when operating in non-calculated mode, which leads to a significant reduction in power consumption losses, and the use of the actuator only to change the frequency of rotation of the guide apparatus (not shown in the drawing) allows you to further reduce power losses, reduce the size of the supercharger and simplify the device for turning the blades.

Источники информации 1. В.М. Епифанова «Компрессорнье и расширительнье турбомашинь радиального типа», М., «Машиностроение», 1984Гг. 2. Под общей редакцией К.П. Селезнева «Теория и расчет турбокомпрессоров», М., «Машиностроение», 1986г., стр.365 - прототип. 3. В.Ф. Рис «Центробежнье компрессорнье машинь!», М., «Машиностроение», 1964г., фиг.6.10 - прототип. 4. Патент України Ме32574. МПК 7 г040 17/12; 6040 17/14; Р040 17/16; 040 17/00; 2000 5. Патент України Ме27556. МПК 6 РО40 17/14; 29/40; 2000 б. Л.Я. Штерн, С.М. Бейзеров, В.Г. Плавник «Регулирование и автоматизация воздуходувньх и компрессорньх станций», М., «Металлургия», 1963Гг. 7. Под редакцией К.Ф. Фролова «Теория механизмов и машин», М., «Вьісшая школа», 1987тг. 8. В.Ф. Рис «Центробежнье компрессорнье машинь» М.Л. «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературь» 1951г.Sources of information 1. V.M. Epifanova, "Compressor and expansion of radial type turbomachines", M., "Mashinostroenie", 1984. 2. Under the general editorship of K.P. Selezneva "Theory and calculation of turbocompressors", M., "Mashinostroenie", 1986, p. 365 - prototype. 3. V.F. Fig. "Centrifugal compressor machines!", M., "Mashinostroenie", 1964, fig. 6.10 - prototype. 4. Patent of Ukraine Me32574. IPC 7 g040 12/17; 6040 17/14; P040 17/16; 040 17/00; 2000 5. Patent of Ukraine Me27556. IPC 6 RO40 17/14; 29/40; 2000 b. LA. Stern, S.M. Beizerov, V.G. Plavnyk "Regulation and automation of air blower and compressor stations", M., "Metallurgy", 1963. 7. Edited by K.F. Frolova "Theory of mechanisms and machines", M., "Vyissaya shkola", 1987tg. 8. V.F. Fig. "Centrifugal compressor machines" M.L. "State Scientific and Technical Publishing House of Machine-Building Literature" 1951.

в ї /йin th

АН є й 9 и г. У ІЗ з КАК /5 для:AN is also 9 and g. In IZ with KAK /5 for:

Й (Ї ЦЯ / ; М /7Y (Y ЦЯ / ; M /7

З | ги м щі;With | gy m schi;

СО д ІНSO d IN

ГО1- г 1000 А-- Яся й КУ 29GO1- g 1000 A-- Yasya and KU 29

ХВ 2XV 2

Я: : зI'm from

АТО АТ ОВ 7ATO JSC OV 7

АД О7535-- (иAD O7535-- (y

Claims (8)

1. Способ поворота лопаток устройства, согласно которого вьірабатьввают импульс, соответствующий изменению регулируемого параметра, при помощи регулятора, изменяют положение лопаток направляющего аппарата при помощи регулирующего органа, отличающийся тем, что вращают направляющий аппарат с регулирующим органом с переменной частотой при помощи привода.1. The method of rotating the blades of the device, according to which the pulse corresponding to the change in the adjustable parameter is generated with the help of the regulator, the position of the blades of the guiding device is changed with the help of the regulating body, which is distinguished by the fact that they rotate the guiding device with the regulating body with variable frequency with the help of the drive. 2. Устройство поворота лопаток, содержащее осевье поворотнье аппарать! и закрепленное в направляющем аппарате, состоящем из диффузоров, поворотньїх колен, обратньїх направляющих аппаратов и кольцевьх конфузоров, отличающееся тем, что направляющий аппарат закреплен при помощи подшипников на валу ротора с возможностью вращения с переменной частотой, а поворотнье аппаратьй имеют механизмь! с кинематическими парами, имеющими возможность перемещаться и поворачивать лопатки при помощи вьІходньх звеньев.2. The device for turning the blades, containing the axial turning device! and fixed in the guiding device, consisting of diffusers, rotary elbows, reverse guiding devices and ring baffles, distinguished by the fact that the guiding device is fixed with the help of bearings on the rotor shaft with the possibility of rotation with a variable frequency, and the turning device has a mechanism! with kinematic pairs that have the ability to move and turn the blades with the help of input links. З. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит радиальнье поворотнье аппаратьі, кинематические парьї механизмов которьїх имеют возможность перемещаться и поворачивать лопатки при помощи вьходньх звеньев.Z. The device according to claim 2, characterized by the fact that it contains a radial rotary device, kinematic pairs of mechanisms that have the ability to move and turn the blades with the help of input links. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лопатки размещень на входе и вьіходе кольцевьхх конфузоров и соединень с осевьми поворотньіми аппаратами.4. The device according to claim 2, characterized by the fact that the vanes are located at the entrance and exit of the annular baffles and are connected to axial rotary devices. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лопатки размещень на вьіходе обратньїх направляющих аппаратов и вниіходе кольцевьїх конфузоров, и соединень с осевьмми поворотньіми аппаратами.5. The device according to claim 2, characterized by the fact that the vanes are placed at the exit of the reverse guide devices and at the entrance of the ring baffles, and are connected to the axial rotary devices. 6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лопатки размещень! на входе обратньїх направляющих аппаратов, которне соединеньі с радиальньми поворотньми аппаратами, и на вьїходе кольцевьїх конфузоров, которье соединень с осевьми поворотньіми аппаратами.6. The device according to claim 2, characterized by the placement of blades! at the input of reverse guide devices, which are connected to radial rotary devices, and at the output of ring baffles, which are connected to axial rotary devices. 7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лопатки размещеньі! на входе диффузоров, которне соединень с радиальньми поворотньвмми аппаратами, и на вьїходе кольцевьїх конфузоров, которне соединень! с осевьми поворотньіми аппаратами.7. The device according to claim 2, distinguished by the fact that the blades are placed! at the input of diffusers, which are connected to radial rotary devices, and at the output of ring confusors, which are connected! with axial rotary devices. 8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лопатки размещень! в кольцевьїх конфузорах и соединень с осевьми поворотньїми аппаратами.8. The device according to claim 2, characterized by the placement of blades! in ring confusors and connections with axial rotary devices.