Oběžné kolo - Impeller

An oběžné kolo nebo oběžné kolo[1] je rotor slouží ke zvýšení tlaku a průtoku tekutiny. Je to opak a turbína, který extrahuje energii z proudící kapaliny a snižuje její tlak.

Oběžné kolo pro generátor přehradní turbíny

V čerpadlech

Několik různých typů oběžných kol čerpadla
Flexibilní oběžné kolo čerpadla chladicí soustavy přívěsný motor. (Mince pro srovnání, průměr 16,25 mm.)

Oběžné kolo je rotující součást a odstředivé čerpadlo který zrychluje tekutinu směrem ven od středu otáčení a tím se přenáší energie z motor který pohání čerpadlo do tekutina být čerpán.[2] Rychlost dosahovaná oběžným kolem se přenáší na tlak, když je pohyb kapaliny směrem ven omezen pouzdrem čerpadla. Oběžné kolo je obvykle krátký válec s otevřeným vstupem (nazývaným oko), který přijímá přijímanou kapalinu, lopatky tlačí tekutina radiálně, a drážkovaný, klíčováno, nebo závitový otvor pro uložení hnacího hřídele.

Může to být levnější obsazení oběžné kolo a jeho vřeteno jako jeden kus, spíše než samostatně. Tato kombinace se někdy označuje jednoduše jako „rotor“.

Typy

Otevřete oběžná kola

Otevřené oběžné kolo má náboj s připojenými lopatkami a je namontováno na hřídeli. Lopatky nemají zeď, takže otevřená oběžná kola jsou o něco slabší než uzavřená nebo polouzavřená oběžná kola. Jelikož však boční deska není připevněna ke vstupní straně lopatky, jsou napětí lopatek podstatně nižší.[3] U čerpadel tekutina vstupuje do oka oběžného kola, kde lopatky dodávají energii a směřují ji do výboje trysky. A blízko odbavení mezi lopatkami a spirálou čerpadla nebo zadní deskou zabrání zpětnému toku většiny kapaliny. Opotřebení mísy a okraje lopatky lze kompenzovat nastavením vůle, aby byla zachována účinnost v průběhu času. [4] Protože jsou vnitřní součásti viditelné, je u otevřených oběžných kol snadnější kontrola poškození a údržby než u oběžných kol uzavřených. Mohou být také snadněji upraveny, aby se změnily vlastnosti toku. Otevřená oběžná kola pracují na úzkém rozsahu specifická rychlost. Otevřená oběžná kola jsou obvykle rychlejší a snadněji se udržují. U malých čerpadel a u těch, které pracují s nerozpuštěnými látkami, se obvykle používají otevřená oběžná kola.[5] K zablokování písku nedochází tak snadno jako u uzavřeného typu.

Polouzavřená oběžná kola

Polouzavřené oběžné kolo má další zadní stěnu, která mu dodává větší pevnost. Tato oběžná kola mohou procházet směsnými směsmi pevných látek a kapalin za cenu snížené účinnosti.

Uzavřená nebo zahalená oběžná kola

Konstrukce uzavřených oběžných kol zahrnuje další zadní a přední stěnu na obou stranách lopatek, což zvyšuje její pevnost. To také snižuje tahové zatížení na hřídeli, což zvyšuje životnost a spolehlivost ložiska a snižuje náklady na hřídel. Tato složitější konstrukce, včetně použití přídavných opotřebovacích kroužků, však znesnadňuje výrobu uzavřených oběžných kol a jejich dražší cenu než otevřených oběžných kol. Účinnost uzavřeného oběžného kola klesá s tím, jak se vůle opotřebovacího kroužku zvyšuje s použitím. Nastavení vůle mísy oběžného kola však neovlivňuje opotřebení lopatek tak kriticky jako otevřené oběžné kolo.[6] Uzavřená oběžná kola lze použít při specifické rychlosti v širším rozsahu než otevřená oběžná kola.[4] Obvykle se používají ve velkých čerpadlech a aplikacích s čistou vodou. Tato oběžná kola nemohou účinně fungovat s pevnými látkami a při ucpání se obtížně čistí.[7]

V odstředivých kompresorech

Viz také: Odstředivý kompresor

Hlavní část a odstředivý kompresor je oběžné kolo. Otevřené oběžné kolo nemá kryt, proto může pracovat při vyšších rychlostech. Kompresor s krytým oběžným kolem může mít více stupňů než ten, který má otevřené oběžné kolo.

Ve vodních tryskách

Některá oběžná kola jsou podobná malým vrtule ale bez velkých čepelí. Mimo jiné se používají v vodní trysky k pohonu vysokorychlostních člunů.

Protože oběžná kola nemají velké lopatky, které by se mohly otáčet, mohou se otáčet mnohem vyšší rychlostí než vrtule. Voda protlačovaná oběžným kolem je směrována pouzdrem a vytváří vodní proud, který pohání nádobu dopředu. Pouzdro je obvykle zúženo do trysky, aby se zvýšila rychlost vody, což také vytváří Venturiho efekt ve kterém nízký tlak za oběžným kolem táhne více vody směrem k lopatkám a má tendenci zvyšovat rychlost.

Aby bylo možné pracovat efektivně, musí být mezi oběžným kolem a tělesem těsné uložení. Pouzdro je obvykle vybaveno vyměnitelným nosit prsten který má tendenci nosit jako písek nebo jiné částice jsou vymrštěny na stranu krytu oběžným kolem.

Plavidla používající oběžná kola se obvykle řídí změnou směru proudu vody.

Porovnat s vrtule a proudové letecké motory.

V míchaných nádržích

Viz také: Míchání (procesní inženýrství)
Axiální oběžné kolo (vlevo) a radiální oběžné kolo (vpravo).

Oběžná kola v míchaných nádržích se používají k míchání kapalin nebo kalů v nádrži. To lze použít ke kombinování materiálů ve formě pevných látek, kapalin a plynů. Mísení kapalin v nádrži je velmi důležité, pokud existují přechody v podmínkách, jako je teplota nebo koncentrace.

V závislosti na vytvořeném režimu průtoku existují dva typy oběžných kol (viz obrázek):

  • Axiální oběžné kolo
  • Radiální oběžné kolo

Radiální oběžná kola v podstatě ukládají smykové napětí do kapaliny a používají se například k míchání nemísitelných kapalin nebo obecně tam, kde je zdeformovatelná rozhraní rozbít. Další aplikací oběžných kol s radiálním tokem je směšování velmi viskózních kapalin.

Oběžná kola s axiálním tokem ukládají v podstatě objemový pohyb a používají se při homogenizačních procesech, při kterých dochází ke zvýšení obsahu tekutiny objemový průtok je důležité.

Oběžná kola lze dále rozdělit hlavně do tří podtypů:

  • Vrtule
  • Pádla
  • Turbíny

Vrtule

Vrtule jsou prvky axiálního tahu. Tyto prvky poskytují velmi vysoký stupeň víření v cévě. Tok toku generovaný v tekutině připomíná spirálu.

V pračkách

Viz také: Míchadlo (zařízení)
Míchadlo pro pračku.

Některé konstrukce s horním zatížením pračky používat oběžná kola k agitovat prádlo během praní.

Odznak hodnosti hasičů

Hasiči v Spojené království a mnoho zemí EU Společenstvi jako odznak hodnosti použijte stylizované zobrazení oběžného kola. Policisté mají na sobě jeden nebo více nárameníky nebo límec jejich hasičské uniformy jako ekvivalent k "peckám", které nosí armáda a policie.

Ve vzduchových čerpadlech

Vzduchová čerpadla, například kořenový ventilátor, použijte oběžná kola pro pohyb vzduchu systémem. Mezi aplikace patří vysoké pece, ventilační systémy a kompresory pro spalovací motory.

V medicíně

Oběžná kola jsou nedílnou součástí axiální čerpadla, použito v ventrikulární asistenční zařízení rozšířit nebo plně nahradit srdeční funkci. [8] [9]

Viz také

Reference

  1. ^ „oběžné kolo, n.“. OED online. Březen 2013. Oxford University Press. 20. března 2013 [1].
  2. ^ Příručky, Seloc Marine. Pohony Volvo Penta Stern 2003–2012: Benzínové motory a pohonné systémy (Seloc Marine Manuals. Nakladatelství Seloc. ISBN  978-0893300746.
  3. ^ „Konstrukce a charakteristika čerpadla“. Novozélandská digitální knihovna.
  4. ^ A b „Otevřená vs. uzavřená oběžná kola - Mc Nally Institute“. mcnallyinstitute.
  5. ^ „Otevřená a uzavřená oběžná kola“. Turbomachineary International.
  6. ^ „Konstrukce a charakteristika čerpadla“. Novozélandská digitální knihovna.
  7. ^ „Otevřená a uzavřená oběžná kola“. Turbomachineary International.
  8. ^ Miller, LW; Pagani, FD (2007). „Použití zařízení s kontinuálním průtokem u pacientů čekajících na transplantaci srdce“. N Engl J Med. 357 (9): 885–96. doi:10.1056 / nejmoa067758. PMID  17761592.
  9. ^ Chou, N.K .; Wang, S. S .; Chu, S. H .; Chen, Y. S .; Lin, Y. H .; Chang, C. J .; Shyu, J. J .; Jan, G. J. (2001). „Fyziologická analýza srdečního cyklu v implantovatelném odstředivém pomocném zařízení levé komory“. Umělé orgány. 25 (8): 613–6. doi:10.1046 / j.1525-1594.2001.025008613.x. PMID  11531711.