СПОСОБ СЖАТИЯ ГАЗОВ Российский патент 2000 года по МПК F04D17/02 F04D29/00 

Изобретение относится к области машиностроения. Известен способ сжатия газов при помощи радиальной центростремительной турбины (см. А.М. Борисенко "Газовая динамика двигателей", стр. 151, фиг.9.1.3. г) 1962 г.).

Недостатками известного способа являются:
1) Наличие объемных потерь и обратных перетечек из-за значительных градиентов скорости и давления в сечениях каналов и зазоров между корпусом и турбиной, устранить которые при данном способе сжатия невозможно, т. к. каналы расширяются в сторону уменьшения радиуса их вращения, что в свою очередь не позволяет удлинить каналы с целью выравнивания скорости и давления по сечениям. Следствиями этих факторов являются снижение КПД и степени сжатия при одной и той же окружной скорости.

2) Большие размеры, вес и сложность геометрических форм неподвижного корпуса по сравнению с диаметром вращающейся турбины - главного элемента сжатия.

Задачей изобретения является:
1) Повышение степени сжатия и КПД.

2) Уменьшение веса, размеров и стоимости изготовления.

Поставленная задача решается за счет того, что (см. чертеж) длинные AB>>h1, B>>h1, сужающиеся h1>h2 и криволинейные каналы вращаются вокруг неподвижной точки "О", а потоки газа движутся в каналах от А до Б, одновременно вращаясь в противоположном каналам направлении вокруг той же точки "О" с плавно уменьшающимся радиусом от "R" в точке А до "г" в точке Б и переходом в цилиндрический вихрь на выходе из каналов, который в свою очередь движется вдоль оси вращения в одном или двух противоположных направлениях в конусных втулках с уменьшением площади поперечного сечения в сторону выхода вихря.

Конструктивно каналы образованы между криволинейными направляющими 2 и боковыми дисками 1, последние соединены с конусными втулками 3. Таким образом, диски 1, направляющие 2 и втулки 3 неподвижны относительно друг друга и вращаются вместе. Вокруг контура вращения может быть расположен ряд радиально расположенных неподвижных пластин 4 с целью ограничения движения газа по окружности вокруг вращающихся каналов.

Изобретение имеет следующие качественно новые преимущества:
1) Длина и форма каналов исключают практически полностью градиенты скорости и давления в сечениях. Нет зазоров, т. к. нет неподвижного корпуса, следовательно, нет вредных вихрей и обратных перетечек.

2) В процесс сжатия включается качественно новый фактор, увеличивающий количество движения потока газа обратно пропорционально уменьшению радиуса вращения потока вокруг неподвижной оси в соответствии с теоремой о постоянстве момента количества движения. Таким образом, изобретение достигает повышения степени сжатия, КПД и уменьшения веса, размеров и трудоемкости изготовления.

Способ сжатия в радиальной центростремительной турбомашине происходит путем центростремительного вращения потоков газа вокруг оси турбомашины в противоположном ей направлении и образования на выходе из нее цилиндрического вихря. Сжатие осуществляют в длинных, сужающихся, криволинейных каналах, в которых длина и ширина канала значительно больше его высоты. Цилиндрический вихрь на выходе переходит в сужающийся вдоль оси конус. Изобретение приводит к повышению степени сжатия и КПД. 1 ил.

Способ сжатия в радиальной центростремительной турбомашине путем центростремительного вращения потоков газа вокруг оси турбомашины в противоположном ей направлении и образования на выходе из нее цилиндрического вихря, отличающийся тем, что сжатие осуществляют в длинных, сужающихся, криволинейных каналах, в которых длина и ширина канала значительно больше его высоты, а цилиндрический вихрь на выходе переходит в сужающийся вдоль оси конус.