Введение
Ротор, используемый для увеличения (или уменьшения в случае турбин) давления и расхода жидкости или газа.
Импеллер – это приводной ротор, используемый для увеличения давления и расхода жидкости. Он противоположен турбине, которая извлекает энергию из движущейся жидкости и снижает её давление. В строгом смысле, пропеллеры являются подклассом импеллеров, в которых поток входит и выходит в осевом направлении, однако во многих контекстах термин "импеллер" используется для обозначения роторов, не являющихся пропеллерами, где поток входит осевым образом и выходит радиальным, особенно при создании всасывания в насосе или компрессоре.
В насосах
Рабочее колесо — это вращающийся компонент центробежного насоса, который ускоряет жидкость от центра вращения к периферии, тем самым передавая энергию от двигателя, приводящего насос в действие, перекачиваемой жидкости. Скорость, достигаемая рабочим колесом, преобразуется в давление, когда движение жидкости наружу ограничивается корпусом насоса. Рабочее колесо обычно представляет собой короткий цилиндр с открытым входом (называемым «глазком»), предназначенным для приема поступающей жидкости, лопастями для радиального перемещения жидкости и шлицевым, клиновым или резьбовым отверстием для установки приводного вала. Иногда бывает дешевле отливать рабочее колесо и его втулку как единое целое, а не отдельно. Эта комбинация иногда называется просто «ротором».
Открыто
Открытый рабочий колес имеет ступицу с закрепленными лопастями и монтируется на вал. Лопасти не имеют боковой стенки, что делает открытые рабочие колеса несколько слабее, чем закрытые или полузакрытые. Однако, поскольку боковая пластина не прикреплена к входной стороне лопасти, напряжения в лопастях значительно ниже. В насосах жидкость поступает в центральную часть рабочего колеса, где лопасти передают ей энергию и направляют к выходному патрубку. Небольшой зазор между лопастями и корпусом насоса или задней пластиной предотвращает возврат большей части жидкости. Износ чаши и кромки лопасти может быть компенсирован регулировкой зазора для поддержания эффективности с течением времени. Благодаря видимости внутренних деталей, открытые рабочие колеса легче проверять на наличие повреждений и обслуживать, чем закрытые. Их также проще модифицировать для изменения характеристик 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 жидкости с взвешенными частицами, обычно используются открытые рабочие колеса. Засорение песком происходит менее интенсивно, чем в закрытых рабочих колесах.
полузакрытые
Полузакрытый рабочее колесо имеет дополнительную заднюю стенку, что повышает его прочность. Такие рабочие колеса способны перекачивать смеси, содержащие твердые частицы, но с некоторой потерей эффективности.
Закрытые или окутанные
Конструкция закрытых рабочих колёс включает дополнительные передние и задние стенки по обе стороны лопаток, что повышает их прочность. Это также снижает осевую нагрузку на вал, увеличивая срок службы и надёжность подшипников и снижая стоимость валопровода. Однако эта более сложная конструкция, включающая использование дополнительных уплотнительных колец, делает закрытые рабочие колёса более сложными в производстве и более дорогими, чем открытые рабочие колёса. Эффективность закрытого рабочего колеса снижается по мере увеличения зазора уплотнительного кольца в процессе эксплуатации. Однако регулировка зазора между рабочим колесом и корпусом не оказывает такого критического влияния на износ лопаток, как в случае открытого рабочего колеса.
В центробежных компрессорах
Основная часть центробежного компрессора – рабочее колесо. Открытое рабочее колесо не имеет кожуха, поэтому оно может работать на более высоких скоростях. Компрессор с закрытым рабочим колесом может иметь больше ступеней, чем компрессор с открытым рабочим колесом.
В струях воды
Некоторые рабочие колеса похожи на небольшие винты, но без больших лопастей. Они используются, в частности, в водометных движителях для привода скоростных лодок. Поскольку рабочие колеса не имеют больших лопастей, они могут вращаться с гораздо большей скоростью, чем винты. Вода, проходящая через рабочее колесо, направляется корпусом, создавая водяную струю, которая толкает судно вперед. Корпус обычно сужается к соплу для увеличения скорости воды, что также создает эффект Вентури, при котором низкое давление за рабочим колесом притягивает больше воды к лопастям, что способствует увеличению скорости. Для эффективной работы необходимо обеспечить плотное прилегание рабочего колеса к корпусу. Корпус обычно оснащен заменяемым износостойким кольцом, которое изнашивается, когда песок или другие частицы отбрасываются на стенки корпуса рабочим колесом. Управление судами, использующими водометные движители, обычно осуществляется путем изменения направления водяной струи. Сравните с пропеллером и реактивными авиационными двигателями.
Пропеллеры
Пропеллеры являются элементами, создающими осевую тягу. Эти элементы вызывают значительное закручивание потока вблизи судна. Характер потока, образующегося в жидкости, напоминает спираль.
В стиральных машинах
Некоторые конструкции стиральных машин с верхней загрузкой используют лопасти для перемешивания белья во время стирки.
Значок пожарного ранга
Пожарные службы в Великобритании и многих странах Содружества используют стилизованное изображение рабочего колеса в качестве знака различия по званию. Офицеры носят одно или несколько таких изображений на эполетах или воротнике своей пожарной формы, что соответствует "пуговицам" (или "погонам") на форме военнослужащих и полицейских.
В воздушных насосах
Воздушные насосы, такие как корневой нагнетатель, используют взаимодействующие крыльчатки для перемещения воздуха по системе. Области применения включают доменные печи, системы вентиляции и компрессоры для двигателей внутреннего сгорания.
В медицине
Импеллеры — неотъемлемая часть насосов осевого потока, применяемых в устройствах поддержки кровообращения желудочков для усиления или полной замены функции сердца.