RU2776733C2

RU2776733C2 - Centrifugal rotor

Info

Publication number: RU2776733C2
Application number: RU2019113490A
Authority: RU
Inventors: Стефан СГАМБАТИ
Original assignee: Криостар Сас
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2022-07-26

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: proposed centrifugal rotor (2) contains sleeve (10) with longitudinal axis (8); fluid inlet (20); the first flange called upstream flange (12) with hole (22) around sleeve (10); the second flange called downstream flange (14), separated from the first flange with blades (16), thereby forming channels, each of which is limited with first flange (12), second flange (14) and two blades (16), and passes from fluid inlet (20) to peripheral outlet (26); wherein first flange (12) has concave zone (32) facing channels, near peripheral outlet (26), while second flange (14) has convex zone (34) facing channels.

EFFECT: obtaining a centrifugal rotor.

8 cl, 4 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к центробежному ротору.The present invention relates to a centrifugal rotor.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение, связана с сжатием текучей среды, жидкости или газов. Следовательно, настоящее изобретение относится к насосам, а также компрессорам, которые обеспечивают возможность подачи соответственно жидкости или газа от данного давления к более высокому давлению.The field of technology to which the present invention relates is related to the compression of fluid, liquid or gases. Therefore, the present invention relates to pumps as well as compressors, which provide the possibility of supplying, respectively, a liquid or gas from a given pressure to a higher pressure.

Существует множество техник повышения давления текучей среды. Общая техника состоит в центрифугировании текучей среды, на которую действует нагрузка, которая, в свою очередь, вызывает увеличение ее давления. Для реализации этой техники существует множество различных структур насосов и компрессоров, в зависимости от множества параметров, включая связанную текучую среду, внешние условия (размер и т.д.) и желаемые рабочие характеристики (степень сжатия и т.д.). Следовательно, внимание авторов настоящего изобретения сосредоточено на насосах и компрессорах, содержащих по меньшей мере один центробежный ротор, связанный с осевым диффузором.There are many techniques for pressurizing a fluid. A common technique is to centrifuge a fluid that is subjected to a load, which in turn causes its pressure to increase. To implement this technique, there are many different pump and compressor structures, depending on a variety of parameters, including associated fluid, environmental conditions (size, etc.) and desired performance (compression ratio, etc.). Therefore, the attention of the authors of the present invention is focused on pumps and compressors containing at least one centrifugal rotor associated with an axial diffuser.

Центробежный ротор является ротором, имеющим ось поворота. Он предназначен для сжатия текучей среды, проходящей в направлении, параллельном его оси поворота, сжатая текучая среда выходит из ротора наружу в радиальном направлении. Когда сжатая текучая среда должна проходить в осевом направлении, одно решение заключается в направлении текучей среды, выходящей из ротора, так, чтобы она изменяла направление потока. Элементом, используемым для достижения этой цели, является неподвижная часть, называемая осевым диффузором, и такая неподвижная часть имеет по меньшей мере один канал для направления сжатой текучей среды. Нижний конец канала, то есть конец, который удален от центробежного ротора, ориентирован по направлению оси в соответствии с направлением, по которому стремятся направить сжатую текучую среду. Назначение осевого диффузора состоит в том, чтобы затем повернуть примерно на 90° исходящую из центробежного ротора текучую среду для задания ей осевого направления.A centrifugal rotor is a rotor having an axis of rotation. It is designed to compress the fluid flowing in a direction parallel to its axis of rotation, the compressed fluid exiting the rotor outward in the radial direction. When the compressed fluid is to flow in the axial direction, one solution is to direct the fluid leaving the rotor so that it changes the flow direction. The element used to achieve this goal is a fixed part called an axial diffuser, and such a fixed part has at least one channel for directing the pressurized fluid. The lower end of the channel, i.e. the end which is remote from the centrifugal rotor, is axially oriented in accordance with the direction in which the pressurized fluid is intended to be directed. The purpose of the axial diffuser is then to rotate the fluid emanating from the centrifugal rotor by about 90° to give it an axial direction.

В документе FR2874241 раскрыт высокоэффективный центробежный ротор, который использует усеченные лопатки с радиальным диффузором. След за лопаткой в потоке повторно закрывает диффузор и вследствие действия со следами от других смежных лопаток создает расслоенный поток, который постепенно увеличивается в диффузоре. Таким образом, авторами настоящего изобретения определено, что в этом документе раскрыт ротор, содержащий встроенный диффузор. Лопатки очень большой толщины расположены в нижней части ротора.Document FR2874241 discloses a high efficiency centrifugal rotor that uses truncated blades with a radial diffuser. The vane trail in the flow recloses the diffuser and due to action with the trails from other adjacent vanes creates a stratified flow which gradually increases in the diffuser. Thus, the authors of the present invention determined that this document discloses a rotor containing an integrated diffuser. Blades of very thick thickness are located in the lower part of the rotor.

В документе US1447916 изображен другой вариант реализации ротора, содержащего встроенный диффузор. Последний может быть выполнен заодно с частью ротора, содержащей лопатки, или он может быть отдельной деталью, прикрепленной к части ротора, содержащей лопатки. Тем не менее, в документе отмечено, что на всех чертежах, изображающих лопасти, они проходят только над одной частью устройства (соответствующей центробежному ротору), а не к периферийному выходу устройства, и что часть, соответствующая центробежному ротору, имеет полностью радиальное выпускное отверстие, расположенное выше по потоку от диффузора.US1447916 shows another embodiment of a rotor containing an integral diffuser. The latter may be made integral with the part of the rotor containing the blades, or it may be a separate piece attached to the part of the rotor containing the blades. However, the document notes that in all drawings showing the blades, they extend only over one part of the device (corresponding to the centrifugal rotor), and not to the peripheral outlet of the device, and that the part corresponding to the centrifugal rotor has a completely radial outlet, located upstream of the diffuser.

Одна техническая проблема, которая встречается в такой конструкции, состоит в том, что сама конструкция является причиной падения давления в сжатой текучей среде. Действительно, известно, что при течении текучая среда испытывает падение давления, которое зависит от трубопровода, в котором она протекает, включая любые изменения направления, которым подвергается текучая среда.One technical problem encountered with such a design is that the design itself causes a pressure drop in the pressurized fluid. Indeed, it is known that when flowing, a fluid experiences a pressure drop that depends on the conduit in which it flows, including any changes in direction that the fluid is subjected to.

Невозможно устранить падение давления, особенно которое относится к природе самой текучей среды (особенно ее вязкость), однако настоящее изобретение обеспечивает средство для максимального снижения этих потерь.It is impossible to eliminate the pressure drop, especially that related to the nature of the fluid itself (especially its viscosity), however, the present invention provides a means to minimize these losses as much as possible.

Таким образом, объект настоящего изобретения, для данной ступени сжатия, содержит центробежный ротор и осевой диффузор для повышения производительности этой ступени, т.е., например, получение более высокой степени сжатия при заданной мощности, или получение заданного сжатия при уменьшении механической энергии, которую необходимо приложить к ротору для совершения им поворота.Thus, the object of the present invention, for a given compression stage, contains a centrifugal rotor and an axial diffuser to increase the performance of this stage, i.e., for example, obtaining a higher compression ratio for a given power, or obtaining a given compression while reducing the mechanical energy that must be attached to the rotor to make it turn.

С этой целью настоящее изобретение предлагает центробежный ротор, содержащий:To this end, the present invention provides a centrifugal rotor comprising:

- втулку, имеющую продольную ось,- a sleeve having a longitudinal axis,

- впускное отверстие для текучей среды,- fluid inlet,

- первый фланец, расположенный выше по потоку и имеющий отверстие вокруг втулки,- the first flange, located upstream and having an opening around the sleeve,

- второй фланец, отделенный ниже по потоку от указанного первого фланца лопастями, тем самым формируя каналы, каждый из которых ограничен первым фланцем, вторым фланцем и двумя лопастями, проходящими от впускного отверстия для текучей среды до периферийного выпускного отверстия.a second flange separated downstream from said first flange by vanes, thereby forming channels each delimited by a first flange, a second flange and two vanes extending from the fluid inlet to the peripheral outlet.

Согласно настоящему изобретению, вблизи периферийного выпускного отверстия первый фланец имеет вогнутую область, обращенную к каналам, тогда как второй фланец имеет выпуклую область, обращенную к каналам.According to the present invention, near the peripheral outlet, the first flange has a concave region facing the channels, while the second flange has a convex region facing the channels.

Благодаря форме, таким образом заданной выпускным каналам, переход радиального потока в центробежном роторе к осевому потоку в диффузоре, расположенном выше ротора, выполнен менее резко, обеспечивая возможность ограничения потерь давления, когда текучая среда изменяет направление.Due to the shape thus given to the outlet passages, the transition from the radial flow in the centrifugal rotor to the axial flow in the diffuser located above the rotor is less abrupt, making it possible to limit the pressure loss when the fluid changes direction.

Для обеспечения простого в производстве ротора первый фланец и второй фланец предпочтительно имеют круглую форму вокруг продольной оси.In order to provide an easy-to-manufacture rotor, the first flange and the second flange are preferably circular in shape around the longitudinal axis.

Например, предусмотрено, что поверхность, касательная к вогнутой области первого фланца, выходящая из канала, образует угол между 1° и 45°, предпочтительно между 10° и 30°, с радиальной плоскостью, перпендикулярной к продольной оси. Подобным образом предусмотрено, что поверхность, касательная к выпуклой области второго фланца, выходящая из канала, образует угол между 1° и 45°, предпочтительно между 10° и 30°, с радиальной плоскостью, перпендикулярной продольной оси.For example, it is provided that the surface tangent to the concave region of the first flange, emerging from the channel, forms an angle between 1° and 45°, preferably between 10° and 30°, with a radial plane perpendicular to the longitudinal axis. Similarly, it is provided that the surface tangent to the convex region of the second flange, emerging from the channel, forms an angle between 1° and 45°, preferably between 10° and 30°, with a radial plane perpendicular to the longitudinal axis.

Для лучшего направления текучей среды в центробежном роторе согласно настоящему изобретению предпочтительно обеспечивать прохождение лопастей к наружной периферийной внешней кромке первого фланца и/или второго фланца.In order to better direct the fluid in the centrifugal rotor according to the present invention, it is preferable that the blades extend towards the outer peripheral outer edge of the first flange and/or the second flange.

Для простого создания ускорения текучей среды, выходящей из центробежного ротора, первый фланец предпочтительно имеет внешнюю периферийную кромку, смежную с каналами, которая имеет больший диаметр, чем внешняя периферийная кромка, смежная с каналами, второго фланца. У кромки с большим диаметром, которая соответствует наружной стороне искривленной формы, заданной выпускному отверстию центробежного ротора, скорость таким образом выше. Это предпочтительно, потому что путь, который должен быть пройден по наружной стороне витка, больше, чем путь внутренней части витка. Таким образом, обеспечивается более равномерное распределение скорости, когда впоследствии текучая среда движется по существу в продольном направлении.To easily accelerate the fluid exiting the centrifugal rotor, the first flange preferably has an outer peripheral edge adjacent to the channels that has a larger diameter than the outer peripheral edge adjacent to the channels of the second flange. The edge with a larger diameter, which corresponds to the outer side of the curved shape given by the outlet of the centrifugal rotor, is thus faster in speed. This is preferred because the path to be traveled on the outside of the coil is longer than the path on the inside of the coil. Thus, a more even velocity distribution is provided when the fluid subsequently moves in a substantially longitudinal direction.

Кроме того, настоящее изобретение относится к центробежному компрессору и/или центробежному насосу, содержащему центробежный ротор согласно приведенному выше описанию.In addition, the present invention relates to a centrifugal compressor and/or centrifugal pump containing a centrifugal rotor as described above.

Детали и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из представленного ниже описания со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:The details and advantages of the present invention will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 показывает центробежный ротор предшествующего уровня техники, в частности изображен вид в поперечном сечении половины ротора, установленного в компрессоре,fig. 1 shows a centrifugal rotor of the prior art, in particular a cross-sectional view of half of the rotor installed in the compressor,

фиг. 2 показывает вид, подобный виду на фиг. 1, для центробежного ротора согласно первому варианту реализации настоящего изобретения,fig. 2 shows a view similar to that of FIG. 1 for the centrifugal rotor according to the first embodiment of the present invention,

фиг. 3 показывает вид, подобный предыдущим видам, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения, иfig. 3 shows a view similar to the previous views according to the second embodiment of the present invention, and

фиг. 4 показывает поперечное сечение в перспективе, выполненное вдоль секущей линии IV-IV на фиг. 2.fig. 4 shows a cross section in perspective taken along the secant line IV-IV in FIG. 2.

Специалисты в данной области техники поймут, что центробежный ротор 2 на фиг. 1 установлен в корпусе 4, например корпусе компрессора, и вал 6 имеет продольную ось 8. Приведенное ниже описание будет представлено со ссылкой на воздушный компрессор (или в более общем смысле компрессор для газообразной текучей среды), но настоящее изобретение также может быть применено к насосам для жидкости.Those skilled in the art will appreciate that the centrifugal rotor 2 in FIG. 1 is mounted in a housing 4, such as a compressor housing, and the shaft 6 has a longitudinal axis 8. The following description will be made with reference to an air compressor (or more generally a gaseous fluid compressor), but the present invention can also be applied to pumps. for liquid.

При повороте центробежного ротора 2 валом 6, воздух (или другая газообразная текучая среда) втягивается в центробежный ротор 2 в продольном направлении относительно продольной оси 8 и вводится в смешанное потоковое движение в центробежном роторе 2 при вращении, после чего выходит радиально по отношению к продольной оси 8.When the centrifugal rotor 2 is rotated by the shaft 6, air (or other gaseous fluid) is drawn into the centrifugal rotor 2 in the longitudinal direction relative to the longitudinal axis 8 and is introduced into the mixed flow motion in the centrifugal rotor 2 during rotation, after which it exits radially with respect to the longitudinal axis eight.

Центробежный ротор 2 выполнен в виде неразъемной детали и содержит втулку 10, первый фланец или верхний фланец 12, второй фланец или нижний фланец 14 и лопасти 16.The centrifugal rotor 2 is made in the form of an integral part and contains a sleeve 10, the first flange or top flange 12, the second flange or bottom flange 14 and blades 16.

Втулка 10 обеспечивает возможность соединения вала 6 и центробежного ротора 2. Она имеет полностью круглую, цилиндрическую, трубчатую форму и обеспечена средством прикрепления ее к валу 6. Например, как правило, во втулке 10 и валу 6 обеспечена продольная канавка для приема продольной шпонки, или равномерно распределенные пазы, или любой другой тип соединения.The sleeve 10 allows the connection between the shaft 6 and the centrifugal rotor 2. It has a completely round, cylindrical, tubular shape and is provided with a means of attaching it to the shaft 6. For example, as a rule, a longitudinal groove is provided in the sleeve 10 and shaft 6 to receive a longitudinal key, or evenly spaced grooves, or any other type of connection.

Нижний фланец 14 соединен непосредственно со втулкой 10 и проходит радиально по отношению к продольной оси 8. Направление выше по потоку/ниже по потоку определяется относительно направления потока воздуха в центробежном роторе 2. Действительно, на фиг. 1 (а также на других фигурах) воздух затягивается справа ротора и затем перемещается в продольном направлении влево до перевода его в радиальное направление, в котором воздух движется до выхода из центробежного ротора 2, после чего направляется в продольном направлении назад влево на чертеже. Таким образом, элементы выше по потоку на чертежах расположены справа по отношению к элементам ниже по потоку.The bottom flange 14 is connected directly to the sleeve 10 and extends radially with respect to the longitudinal axis 8. The upstream/downstream direction is determined relative to the direction of air flow in the centrifugal rotor 2. Indeed, in FIG. 1 (as well as in other figures), air is drawn in from the right side of the rotor and then moves longitudinally to the left until it is transferred to the radial direction, in which the air moves until it exits the centrifugal rotor 2, after which it is directed longitudinally back to the left in the drawing. Thus, the upstream elements in the drawings are located to the right of the downstream elements.

Верхний фланец 12 обращен к нижнему фланцу 14 и присоединен к нему лопастями 16, тем самым определяя каналы для воздуха между двумя фланцами. Воздух, таким образом, вводится между внутренними поверхностями фланцев и лопастей центробежно в радиальном направлении.The upper flange 12 faces the lower flange 14 and is attached to it by vanes 16, thereby defining air passages between the two flanges. Air is thus introduced between the inner surfaces of the flanges and the blades centrifugally in the radial direction.

Верхний фланец 12 не доходит до втулки 10, а остается на расстоянии от нее. Уплотняющая опора 18 обращена ко втулке 10 спереди. По направлению к внутренней части центробежного ротора 2 передняя уплотняющая опора 18 совместно со втулкой 10 определяет камеру 20 всасывания с кольцевым отверстием 22, расположенным выше по потоку относительно камеры 20 всасывания. По направлению к внешней стороне передняя герметичная опора 18 имеет механическую обработку, позволяющую ей создавать уплотнение центробежного ротора 2 при повороте в корпусе 4. Например, может быть использовано уплотнение, такое как, например, лабиринтное кольцо 24, в качестве контактной поверхности между центробежным ротором 2 и корпусом 4. Согласно изображениям на чертежах, центробежный ротор 2 также содержит дополнительную уплотняющую опору 18 на стороне ниже по потоку, или заднюю уплотняющую опору, которая проходит от нижнего фланца 14 и принимает другое лабиринтное кольцо 24.The upper flange 12 does not reach the sleeve 10, but remains at a distance from it. The sealing support 18 faces the sleeve 10 from the front. Toward the interior of the centrifugal rotor 2, the front sealing support 18, together with the sleeve 10, defines a suction chamber 20 with an annular opening 22 located upstream of the suction chamber 20. Toward the outside, the front sealed support 18 is machined to form a seal on the centrifugal rotor 2 as it pivots in the housing 4. For example, a seal such as a labyrinth ring 24 may be used as a contact surface between the centrifugal rotor 2 and housing 4. As depicted in the drawings, the centrifugal rotor 2 also includes an additional sealing support 18 on the downstream side, or rear sealing support, which extends from the bottom flange 14 and receives another labyrinth ring 24.

Каждый из каналов, проводящих воздух между верхним фланцем 12 и нижним фланцем 14, имеет выпускное отверстие 26 (фиг. 1), ориентированное в радиальном направлении у самого большого диаметра фланцев. Затем воздух поступает в диффузор 28, в котором он направляется таким образом, чтобы поток воздуха был более продольным, чем радиальным. Каналы 30 в диффузоре 28 также позволяют преобразовать спиральное движение потока воздуха по существу в прямолинейное движение.Each of the air passages between the upper flange 12 and the lower flange 14 has an outlet 26 (FIG. 1) oriented radially at the largest diameter of the flanges. The air then enters diffuser 28 where it is directed in such a way that the air flow is more longitudinal than radial. The channels 30 in the diffuser 28 also make it possible to convert the helical movement of the air flow into a substantially rectilinear movement.

На фиг. 2 и 4 изображен первый вариант реализации центробежного ротора согласно настоящему изобретению. Согласно изображениям на чертежах, общая конструкция по существу одинакова на фиг. 1 и фиг. 2-4. Таким образом, ссылочные номера, указанные на фиг. 1, используются на фиг. 2-4 для обозначения подобных элементов. Так, определено, что центробежный ротор 2 установлен в корпусе 4 с возможностью поворота вокруг вала 6, имеющего продольную ось 8. Центробежный ротор 2 имеет герметичное соединение с корпусом 4, обеспеченное, в частности, посредством уплотняющих опор 18, функционирующих совместно с лабиринтными кольцами 24 (или другим типом уплотнения). Втулка 10 обеспечивает возможность соединения между ротором и валом 6, например, посредством шлицевого соединения, которое не показано. Кроме того, центробежный ротор 2 содержит верхний фланец 12 и нижний фланец 14, соединенные лопастями 16. Верхний фланец 12 имеет уплотняющую опору 18, которая совместно со втулкой 10 определяет камеру 20 всасывания кольцевого отверстия 22. И в этом случае, когда центробежный ротор 2 поворачивается вокруг продольной оси 8, воздух (или другая текучая среда) всасывается через отверстие 22 (продольное всасывание) для сжатия при спирально-центробежном движении, и затем вновь становится ориентированным в продольном направлении в диффузоре 28, необязательно обеспеченном каналами.In FIG. 2 and 4 show a first embodiment of a centrifugal rotor according to the present invention. As illustrated in the drawings, the general construction is essentially the same in FIG. 1 and FIG. 2-4. Thus, the reference numbers indicated in FIG. 1 are used in FIG. 2-4 to refer to like elements. Thus, it is determined that the centrifugal rotor 2 is installed in the housing 4 with the possibility of rotation around the shaft 6, which has a longitudinal axis 8. The centrifugal rotor 2 has a tight connection with the housing 4, provided, in particular, by means of sealing supports 18, functioning in conjunction with the labyrinth rings 24 (or other type of seal). The sleeve 10 allows the connection between the rotor and the shaft 6, for example by means of a spline connection, which is not shown. In addition, the centrifugal rotor 2 comprises an upper flange 12 and a lower flange 14 connected by blades 16. The upper flange 12 has a sealing support 18 which, together with the sleeve 10, defines the suction chamber 20 of the annular opening 22. And in this case, when the centrifugal rotor 2 rotates around the longitudinal axis 8, air (or other fluid) is sucked in through the orifice 22 (longitudinal suction) for compression in a helical-centrifugal movement, and then becomes longitudinally oriented again in the diffuser 28, optionally provided with channels.

Различия между ротором предшествующего уровня техники и центробежным ротором 2 согласно настоящему изобретению по существу сосредоточены у выходов 26, то есть в области, имеющей самый большой диаметр верхнего фланца 12, нижнего фланца 14 и лопасти 16.The differences between the rotor of the prior art and the centrifugal rotor 2 according to the present invention are essentially concentrated at the exits 26, that is, in the region having the largest diameter of the upper flange 12, the lower flange 14 and the blade 16.

По сравнению с центробежными роторами компрессора (или насоса), известными в уровне техники, настоящее изобретение предлагает обеспечить в центробежном роторе выпускное отверстие для потока воздуха (или другой текучей среды), обладающего повышенным вектором скорости для входа в продольный диффузор. Для достижения этого предполагается, что каналы для воздуха будут немного загнуты (образованы фланцами и лопастями) в центробежном роторе 2 вблизи выпускных отверстий 26. Таким образом, у выхода центробежного ротора образована изогнутость, которая позволяет увеличивать скорость воздуха за пределы изогнутости.Compared to centrifugal compressor (or pump) rotors known in the prior art, the present invention proposes to provide an outlet in the centrifugal rotor for an air (or other fluid) stream with an increased velocity vector to enter the longitudinal diffuser. To achieve this, it is assumed that the air channels will be slightly bent (formed by flanges and blades) in the centrifugal rotor 2 near the outlets 26. Thus, a camber is formed at the outlet of the centrifugal rotor, which allows the air speed to increase beyond the curvature.

Несмотря на то, что в варианте реализации, представленном на фиг. 1, отмечено, что внутренняя поверхность верхнего фланца 12 и поверхность нижнего фланца 14 являются по существу плоскими (и немного сходящимися), тем не менее, внутренняя поверхность верхнего фланца 12 имеет около выхода 26 вогнутую область 32, и внутренняя поверхность нижнего фланца 14 имеет около выпускного отверстия 26, напротив вогнутой области 32, выпуклую область 34.Although in the embodiment shown in FIG. 1, it is noted that the inner surface of the upper flange 12 and the surface of the lower flange 14 are substantially flat (and slightly converging), however, the inner surface of the upper flange 12 has a concave region 32 near the exit 26, and the inner surface of the lower flange 14 has about outlet 26, opposite the concave region 32, the convex region 34.

Таким образом, если считать поверхность 36 касательной к внутренней поверхности нижнего фланца 14 у выпускного отверстия 26, то эта поверхность является по существу конусной (конусная ось к продольной оси 8), и формирует с радиальной плоскостью, изображенной пунктиром, угол a. В варианте реализации на фиг. 2 этот угол составляет примерно 15°, и примерно 30° - в варианте реализации на фиг. 3. Предпочтительно этот угол будет находиться между 10° и 45°. В центробежных роторах предшествующего уровня техники, как изображено на фиг. 1, этот угол является по существу нулевым.Thus, if the surface 36 is considered to be tangent to the inner surface of the lower flange 14 at the outlet 26, then this surface is essentially conical (conical axis to the longitudinal axis 8), and forms an angle a with the radial plane depicted by the dotted line. In the embodiment of FIG. 2, this angle is about 15°, and about 30° in the embodiment of FIG. 3. Preferably this angle will be between 10° and 45°. In prior art centrifugal rotors, as shown in FIG. 1, this angle is essentially zero.

Во избежание загромождения изображений на чертежах поверхность, касательная к внутренней поверхности верхнего фланца 12, не была изображена. И в этом случае также получается по существу конусная поверхность вокруг продольной оси 8, которая формирует с изображенной радиальной плоскостью угол, который предпочтительно равен менее 45°, например между 10 и 45°.To avoid cluttering the drawings, the surface tangent to the inner surface of the top flange 12 has not been shown. In this case too, a substantially tapered surface around the longitudinal axis 8 is obtained, which forms an angle with the depicted radial plane, which is preferably less than 45°, for example between 10° and 45°.

На фиг. 4 изображены лопасти 16, проходящие в выпуклую область 34 нижнего фланца 14. Разумеется, в вогнутую зону 32 верхнего фланца 12 они проходят подобным образом. Предпочтительно, как изображено на этой фиг. 4, лопасти 16 проходят к периферийной кромке верхнего фланца 12 и нижнего фланца 14, то есть вплоть до выхода 26 ротора.In FIG. 4, blades 16 are shown extending into the convex region 34 of the lower flange 14. Of course, they also extend into the concave region 32 of the upper flange 12 in a similar manner. Preferably, as shown in this FIG. 4, the blades 16 extend to the peripheral edge of the upper flange 12 and the lower flange 14, that is to say up to the outlet 26 of the rotor.

На фиг. 3 символом H указана линия, имеющая самый большой диаметр внутренней поверхности нижнего фланца 14, и символом S указана линия, имеющая самый большой диаметр внутренней поверхности верхнего фланца 12. Линии, обозначенные символами S и H, представляют собой окружности, центры которых лежат на продольной оси 8, с радиусами R_S и R_H соответственно. Как видно на фиг. 3 (и также видно на фиг. 2, но менее отчетливо), R_S> R_H. Таким образом, для одной и той же средней скорости по поверхности воздуховыпускного отверстия за пределами центробежного ротора 2 окружная скорость воздуха около точки S больше, чем окружная скорость воздуха около точки H. Это также применимо к абсолютной тангенциальной составляющей скорости. Воздух ускоряется от стороны выше по потоку (внешняя сторона выходящего «витка» ротора), тем самым обеспечивая более равномерную скорость на входе по существу продольного сечения диффузора. Поэтому потери давления, если их учитывать только в диффузоре, снижаются и, следовательно, позволяют повысить производительность устройства.In FIG. 3, the symbol H indicates the line having the largest diameter of the inner surface of the lower flange 14, and the symbol S indicates the line having the largest diameter of the inner surface of the upper flange 12. The lines indicated by the symbols S and H are circles whose centers lie on the longitudinal axis. 8 with radii R _S and R _H , respectively. As seen in FIG. 3 (and also seen in FIG. 2, but less clearly), R _S > R _H . Thus, for the same average velocity over the surface of the air outlet outside the centrifugal rotor 2, the circumferential air velocity near point S is greater than the circumferential air velocity near point H. This also applies to the absolute tangential velocity component. The air is accelerated from the upstream side (outer side of the outgoing "turn" of the rotor), thereby providing a more uniform inlet velocity of a substantially longitudinal section of the diffuser. Therefore, pressure losses, if taken into account only in the diffuser, are reduced and, therefore, allow to increase the performance of the device.

Таким образом, форма центробежного ротора согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность более постепенного перехода от радиального потока воздуха к продольному потоку. Распределение скоростей потока текучей среды через проходное сечение диффузора является более равномерным и постоянным. Таким образом, падения давления ограничиваются, и достигается повышение производительности в то время, когда текучая среда проходит от по существу радиального потока до осевого потока при прохождении ее в осевой диффузор.Thus, the shape of the centrifugal rotor according to the present invention allows for a more gradual transition from radial air flow to longitudinal air flow. The distribution of fluid flow rates through the diffuser flow area is more uniform and constant. Thus, pressure drops are limited and performance gains are achieved while the fluid passes from a substantially radial flow to an axial flow as it passes into the axial diffuser.

Следует отметить, что каналы в центробежном роторе 2 имеют проход, в котором поток является по существу радиальным. Каждая из внутренних поверхностей верхнего фланца и нижнего фланца имеет инверсию изогнутости. Внутренняя поверхность верхнего фланца 12 имеет выпуклую область около камеры 20 всасывания, и затем она продолжается от втулки 10 после изогнутой области; указанная внутренняя поверхность имеет вогнутую область согласно приведенному выше описанию. Внутренняя поверхность верхнего фланца 14 имеет выпуклую область около камеры 20 всасывания, и затем она продолжается от втулки 10 после изогнутой области; указанная внутренняя поверхность имеет вогнутую область согласно приведенному выше описанию. Траектория текучей среды в каналах определена фланцами и лопастями в центробежном роторе 2 и, таким образом, имеет изгиб.It should be noted that the channels in the centrifugal rotor 2 have a passage in which the flow is essentially radial. Each of the inner surfaces of the upper flange and the lower flange has a curvature inversion. The inner surface of the upper flange 12 has a convex region near the suction chamber 20, and then it extends from the sleeve 10 after the curved region; said inner surface has a concave region as described above. The inner surface of the upper flange 14 has a convex region near the suction chamber 20, and then it extends from the sleeve 10 after the curved region; said inner surface has a concave region as described above. The trajectory of the fluid in the channels is defined by the flanges and vanes in the centrifugal rotor 2 and is thus curved.

Для лучшего направления текучей среды в изогнутом роторе лопасти 16 проходят в изогнутую область (то есть до вогнутой области внутренней поверхности верхнего фланца и до выпуклой области внутренней поверхности нижнего фланца) и направляют текучую среду предпочтительно к выпускному отверстию 26. Таким образом, лопатки 16 также изогнуты. Они предпочтительно проходят от камеры 20 всасывания до линии H и линии S, или, например, близко к этим линиям (по меньшей мере 10 мм до этих линий).To better guide the fluid in a curved rotor, the blades 16 extend into the curved region (i.e., up to the concave region of the inner surface of the upper flange and up to the convex region of the inner surface of the lower flange) and direct the fluid preferably towards the outlet 26. Thus, the blades 16 are also curved. . They preferably extend from the suction chamber 20 to line H and line S, or, for example, close to these lines (at least 10 mm to these lines).

Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается предпочтительными вариантами реализации, представленными в приведенном выше описании в качестве неограничивающих примеров, однако оно также относится к вариантам в досягаемости специалистов в данной области техники.Of course, the present invention is not limited to the preferred embodiments presented in the above description as non-limiting examples, however, it also refers to options within the reach of specialists in the art.

Кроме того, настоящее изобретение относится к разновидностям варианта реализации, которые будут выявлены специалистами в данной области техники в пределах объема представленной ниже формулы изобретения.In addition, the present invention relates to variations of the implementation, which will be identified by experts in the art within the scope of the following claims.

Claims

1. Compression stage containing an axial diffuser (28) and a centrifugal rotor (2) containing:

- a sleeve (10) having a longitudinal axis (8),

- fluid inlet (20),

- the first flange located upstream (12) and having an opening (22) around the sleeve (10),

- a second flange (14) separated downstream from said first flange by vanes (16), thereby forming channels each delimited by a first flange (12), a second flange (14) and two vanes (16) extending from the inlet (20) for fluid up to the peripheral outlet (26), wherein near the peripheral outlet (26) the first flange (12) has a concave region (32) facing the channels, while the second flange (14) has a convex region (34), facing the channels, while the surface tangent (36) to the concave region of the first flange, at the outlet of the channel, forms an angle between 1° and 45°, preferably between 10° and 30° with a radial plane perpendicular to the longitudinal axis.

2. Compression stage according to claim 1, characterized in that the first flange (12) and the second flange (14) are circular around the longitudinal axis.

3. The compression stage according to one of paragraphs. 1 or 2, characterized in that the surface tangent (36) to the convex region (34) of the second flange (14), at the outlet of the channel, forms an angle between 1° and 45° with a radial plane perpendicular to the longitudinal axis (8).

4. Compression stage according to claim 3, characterized in that the surface tangent (36) to the convex region (34) of the second flange (14), at the outlet of the channel, forms an angle between 10° and 30° with a radial plane perpendicular to the longitudinal axles (8).

5. Compression stage according to claim 1, characterized in that the blades (16) extend to the peripheral edge (H, S) outward from the first flange (12) and/or the second flange (14).

6. Compression stage according to claim 1, characterized in that the first flange (12) has an outer peripheral (S) edge adjacent to the channels, which has a larger diameter (R _S ) than the diameter (R _H ) of the outer peripheral edge (H ) adjacent to the channels of the second flange (14).

7. Centrifugal compressor, characterized in that it contains a compression stage according to paragraphs. 1-6.

8. Centrifugal pump, characterized in that it contains a compression stage according to one of paragraphs. 1-6.