Рабочее колесо
Крыльчатка или , импеллер , [1] представляет собой приводной ротор, используемый для увеличения давления и расхода жидкости. Это противоположность турбине , которая извлекает энергию из текущей жидкости и снижает ее давление.
Строго говоря, пропеллеры представляют собой подкласс рабочих колес, в которых поток входит и выходит в осевом направлении, но во многих контекстах термин «крыльчатка» зарезервирован для непропеллерных роторов, где поток входит аксиально и выходит радиально, особенно при создании всасывания в насос или компрессор .
В насосах
[ редактировать ]
Рабочее колесо — это вращающийся компонент центробежного насоса , который ускоряет жидкость наружу от центра вращения, передавая таким образом энергию от двигателя , приводящего насос в движение, жидкости . перекачиваемой [2] [3] Скорость, достигаемая рабочим колесом, преобразуется в давление, когда движение жидкости наружу ограничивается корпусом насоса. Рабочее колесо обычно представляет собой короткий цилиндр с открытым входным отверстием (называемым проушиной) для приема поступающей жидкости, лопастями для перемещения жидкости в радиальном направлении и шлицевым , шпоночным или резьбовым отверстием для приема приводного вала.
Дешевле отлить рабочее колесо и его шпиндель как одну деталь, а не по отдельности. Эту комбинацию иногда называют просто «ротором».
Типы
[ редактировать ]Открыть
[ редактировать ]Открытое рабочее колесо имеет ступицу с прикрепленными к нему лопатками и установлено на валу. Лопасти не имеют стенки, поэтому открытые рабочие колеса немного слабее закрытых или полузакрытых. Однако, поскольку боковая пластина не прикреплена к входной стороне лопатки, напряжения на лопатках значительно ниже. [4] В насосах жидкость попадает в проушину рабочего колеса, где лопасти добавляют энергию и направляют ее на выпуск сопла. Небольшой зазор между лопатками и спиральной камерой или задней пластиной насоса предотвращает обратный ток большей части жидкости. Износ чаши и края лопасти можно компенсировать путем регулировки зазора для поддержания эффективности с течением времени. [5] Поскольку внутренние части видны, открытые рабочие колеса легче проверять на предмет повреждений и обслуживать, чем закрытые. Их также можно легче модифицировать для изменения свойств потока. Открытые рабочие колеса работают в узком диапазоне удельной скорости . Открытые рабочие колеса обычно быстрее и проще в обслуживании. Для небольших насосов и насосов, перекачивающих взвешенные твердые частицы, обычно используются открытые рабочие колеса. [6] Запирание песка происходит не так легко, как в случае с закрытым типом.
Полузакрытый
[ редактировать ]Полузакрытое рабочее колесо имеет дополнительную заднюю стенку, придающую ему большую прочность. Эти рабочие колеса могут пропускать смешанные твердожидкостные смеси за счет снижения эффективности.
Закрытый или закрытый
[ редактировать ]Конструкция закрытых рабочих колес включает в себя дополнительные заднюю и переднюю стенки с обеих сторон лопаток, что повышает их прочность. Это также снижает осевую нагрузку на вал, увеличивая срок службы и надежность подшипников, а также снижая стоимость вала. Однако эта более сложная конструкция, включая использование дополнительных щелевых колец, делает закрытые рабочие колеса более сложными в изготовлении и более дорогими, чем открытые рабочие колеса. Эффективность закрытой крыльчатки снижается по мере увеличения зазора компенсационного кольца по мере использования. Однако регулировка зазора стакана рабочего колеса не влияет на износ лопаток так критично, как открытое рабочее колесо. [4] Закрытые рабочие колеса могут использоваться в более широком диапазоне удельной скорости, чем открытые рабочие колеса. [5] Они обычно используются в больших насосах и системах очистки воды. Эти рабочие колеса не могут эффективно работать с твердыми частицами, и их становится трудно чистить, если они засорены. [6]
Винт
[ редактировать ]Конструкция винтового рабочего колеса больше соответствует осевому прогрессивному каналу, который позволяет свободно перемещать твердые частицы при вращении. [7] [8]
В центробежных компрессорах
[ редактировать ]Основной частью центробежного компрессора является рабочее колесо. Открытая крыльчатка не имеет крышки, поэтому может работать на более высоких оборотах. Компрессор с закрытой крыльчаткой может иметь больше ступеней, чем компрессор с открытой крыльчаткой.
В струях воды
[ редактировать ]Некоторые крыльчатки похожи на маленькие гребные винты , но без больших лопастей. Помимо прочего, они используются в водометах для привода в движение высокоскоростных лодок.
Поскольку крыльчатки не имеют больших лопастей, которые можно вращать, они могут вращаться с гораздо более высокими скоростями, чем гребные винты. Вода, проходящая через крыльчатку, направляется по корпусу, создавая водную струю, которая продвигает судно вперед. Корпус обычно имеет коническую форму в сопло для увеличения скорости воды, что также создает эффект Вентури , при котором низкое давление за крыльчаткой притягивает больше воды к лопастям, что приводит к увеличению скорости.
Для эффективной работы необходимо плотное прилегание рабочего колеса к корпусу. Корпус обычно оснащен сменным щелевым кольцом , которое имеет тенденцию изнашиваться, поскольку песок или другие частицы выбрасываются на сторону корпуса крыльчаткой.
Суда, использующие крыльчатки, обычно управляются путем изменения направления струи воды.
Сравните с пропеллерными и реактивными авиационными двигателями .
В взволнованных танках
[ редактировать ]
Крыльчатки в резервуарах с мешалкой используются для перемешивания жидкостей или суспензий в резервуаре. Это можно использовать для объединения материалов в форме твердых тел, жидкостей и газов. Смешивание жидкостей в резервуаре очень важно, если существуют градиенты таких условий, как температура или концентрация.
В зависимости от создаваемого режима течения (см. рисунок) различают два типа рабочих колес:
- Рабочее колесо с осевым потоком
- Радиальное рабочее колесо
Крыльчатки с радиальным потоком создают, по существу, напряжение сдвига для жидкости и используются, например, для смешивания несмешивающихся жидкостей или вообще, когда существует деформируемая граница раздела, которую необходимо разрушить. Еще одним применением крыльчаток с радиальным потоком является смешивание очень вязких жидкостей.
Крыльчатки с осевым потоком создают по существу объемное движение и используются в процессах гомогенизации, в которых увеличенный объемный расход важен жидкости.
Рабочие колеса можно разделить главным образом на три подтипа:
Пропеллеры
[ редактировать ]Гребные винты представляют собой элементы, придающие осевую тягу. Эти элементы создают очень высокую степень закрутки в сосуде. Картина течения, возникающая в жидкости, напоминает спираль.
В стиральных машинах
[ редактировать ]
В некоторых конструкциях стиральных машин с вертикальной загрузкой используются крыльчатки для перемешивания белья во время стирки.
Знак пожарного звания
[ редактировать ]Пожарные службы Великобритании . и многих стран Содружества используют стилизованное изображение крыльчатки в качестве знака звания Офицеры носят один или несколько знаков на своих погонах или воротнике пожарной униформы как эквивалент «значков», которые носят армия и полиция .
В воздушных насосах
[ редактировать ]В воздушных насосах, таких как воздуходувка Рутса , используются сетчатые рабочие колеса для перемещения воздуха через систему. Область применения включает доменные печи, системы вентиляции и нагнетатели двигателей внутреннего сгорания.
В медицине
[ редактировать ]Импеллеры являются неотъемлемой частью насосов с осевым потоком , используемых в желудочковых вспомогательных устройствах для усиления или полной замены сердечной функции. [9] [10]
См. также
[ редактировать ]- Осевая конструкция вентилятора
- Блейдлет (крыльчатка)
- Центробежный вентилятор
- Подруливающее устройство с ободом
- Турбина
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ "крыльчатка, н.". ОЭД онлайн. Март 2013 г. Издательство Оксфордского университета. 20 марта 2013 г. [1] .
- ^ Гюлих, Иоганн Фридрих (2010). Центробежные насосы (2-е изд.). ISBN 978-3-642-12823-3 .
- ^ Руководства, Seloc Marine (2008). Кормовые приводы Volvo Penta 2003–2012: бензиновые двигатели и системы привода (морские руководства Seloc . Seloc Publishing. ISBN 978-0893300746 .
- ^ Jump up to: а б «Конструкция и характеристики насоса» . Цифровая библиотека Новой Зеландии .
- ^ Jump up to: а б «Открытые и закрытые рабочие колеса – Институт Мак-Нэлли» . Институт Макналли .
- ^ Jump up to: а б «Открытые и закрытые рабочие колеса» . Турбомашинири Интернэшнл .
- ^ «Типы рабочих колес в насосах – выбор и соображения» . 30 января 2021 г.
- ^ Линь, Пэн; Лю, Мэйцин; Чжао, Вэньшэн; Лю, Чжиюн; Ву, Юаньвэй; Сюэ, Фэй; Чжан, Ипэн (2017). «Влияние зазора наконечника на производительность винтового осевого насоса» . Достижения в области машиностроения . 9 (6). дои : 10.1177/1687814017704357 . S2CID 117627953 .
- ^ Миллер, ЛВ; Пагани, Ф.Д. (2007). «Использование устройства непрерывного потока у пациентов, ожидающих трансплантации сердца» . N Engl J Med . 357 (9): 885–96. дои : 10.1056/nejmoa067758 . ПМИД 17761592 .
- ^ Чжоу, Северная Каролина; Ван, СС; Чу, Ш; Чен, Ю.С.; Лин, Ю.Х.; Чанг, CJ; Шью, Джей-Джей; Ян, Дж.Дж. (2001). «Физиологический анализ сердечного цикла в имплантируемом центробежном вспомогательном устройстве левого желудочка с крыльчаткой». Искусственные органы . 25 (8): 613–6. дои : 10.1046/j.1525-1594.2001.025008613.x . ПМИД 11531711 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
