СОТОВЫЙ РОТОР Российский патент 2008 года по МПК F04D29/18 

Настоящее изобретение относится к сотовым роторам, в частности к сотовым роторам, предназначенным для замены обычных винтов в различных отраслях техники.

Технология, используемая в обычных винтах, как например, во всех типах самолетов, заключается в приведении ступицы с установленным на ней винтом двигателем с высокой скоростью вращения. Винты любой формы имеют полностью открытые наружные периметры, что означает, что большая часть центробежных сил, создаваемых винтами, теряется вследствие постоянно действующей высокой скорости вращения. Аналогично, технология, используемая в подъемных насосах, сливающих жидкости, отличается тем, что они могут иметь различную форму, например такую как рабочее колесо с лопастями, круглые диски с крыльями или изогнутые выступающие ребра с центробежным действием, которые в любом случае при наилучших условиях используют лишь малую долю центробежных сил, создаваемых лопастями, крыльями или изогнутыми ребрами, устанавливаемыми на ступице или круглом диске. При этом наружные периметры остаются полностью открытыми, что означает, что фактически используется лишь малая часть центробежных сил, прикладываемых к корпусу.

Целью данного изобретения является создание сотового ротора, который мог бы с успехом заменить собой обычные винты, в значительной степени улучшив их эксплуатационные характеристики, являясь идеальным ротором для всех типов самолетов, подъемных насосов, средств транспортировки жидкостей, буровых растворов, гранулированных веществ, зерна или газов, а также забортных двигателей и всех типов судов вообще. Такой сотовый ротор мог бы широко применяться в гидравлических и пневматических устройствах, таких как вентиляторы, пылесосы и компрессоры.

Поставленная цель была достигнута за счет того, что в сотовом роторе, содержащем ступицу или втулку, имеющую центральную ось, по меньшей мере, один трубчатый цилиндр, устанавливаемый концентрично со ступицей, и множество соединительных элементов, проходящих между ступицей и трубчатым цилиндром или между соседними трубчатыми цилиндрами и имеющих линии присоединения к ступице и трубчатым цилиндрам по длине ротора, причем соединительные элементы и трубчатые цилиндры образуют в поперечном сечении ротора трапеции, у которых боковыми сторонами являются соединительные элементы, а основаниями - участки трубчатых цилиндров между соседними соединительными элементами и которые расположены одна над другой, определяя сотовую конструкцию ротора, согласно изобретению линии присоединения соединительных элементов по длине ротора являются спиральными линиями относительно центральной оси ступицы, в результате чего между трубчатыми цилиндрами и соединительными элементами образуются спиральные каналы с трапецеидальным поперечным сечением.

Ротор может дополнительно содержать элемент, имеющий форму усеченного конуса и присоединенный к самому наружному трубчатому цилиндру.

Предпочтительно число соединительных элементов, проходящих между ступицей и трубчатым цилиндром, составляет, по меньшей мере, четыре, при этом число соединительных элементов между последующими соседними трубчатыми цилиндрами меняется пропорционально, а полная поверхность спиральных соединительных элементов в два или более раз превышает полную переднюю поверхность ротора.

Ротор может иметь ширину, которая на, по меньшей мере, 2% превышает наружный диаметр самого наружного концентрического трубчатого элемента.

Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - фронтальный вид и продольное сечение сотового ротора согласно изобретению, используемого как винт самолета,

фиг.2 - развертки трубчатых цилиндров с линиями крепления соединительных элементов,

фиг.3 - половина развертки с фиг.2,

фиг.4 - фронтальный вид и продольное сечение сотового ротора согласно изобретению при его использовании в забортном двигателе,

фиг.5 - фронтальный вид и продольное сечение сотового ротора согласно изобретению, используемого в насосе экстрактора.

На фиг.1 представлен сотовый ротор, используемый в качестве винта самолета, причем показаны фронтальный вид и продольное сечение сотового ротора. Ротор включает в себя ступицу или втулку 1, по наружному диаметру которой установлены первые спиральные соединительные элементы, причем этот диаметр также является диаметром первого трубчатого цилиндра 2, за которым следует следующий ряд концентрических трубчатых цилиндров 2 и спиральных соединительных элементов 3, установленных между ними (на чертеже показаны двенадцать, девять или шесть, начиная с тех, которые имеют наибольший диаметр, и чередуя спиральные соединительные элементы от одного диаметра к другому, везде, где это возможно). Наружный цилиндр с наибольшим диаметром имеет конический трубчатый элемент 4 в форме усеченного конуса, и, наконец, в увеличенном масштабе - изображения «С», «D» и «Е», показывающие связь между элементами и различными диаметрами трубчатых цилиндров.

На фиг.2 показаны трубчатые цилиндры 2 в развернутом виде со спиральными соединительными элементами 3 так же в развернутом виде, имеющие соответственно 12, 9 и 6 элементов и образующие спиральные трубчатые трапеции, при этом расстояние А представляет 50% продвижения, обеспечивающего вход газов или твердых веществ в круглые сотовые насосы, тогда как размер В представляет другие 50%, когда его используют в качестве ротора экстрактора благодаря его обратной спиральной форме. Стрелки «R» указывают направление потока газов при вращательном перемещении, обозначенном «Р», и изображения «F», «G» и «Н» обеспечивают вид винтовых элементов в увеличенном масштабе.

Фиг.3 представляет собой пояснительную иллюстрацию предыдущего чертежа, развернутого наполовину, с взаимным расположением элементов от наибольшего продвижения к наименьшему, на 2/3 от их ширины, на котором показаны развернутые трубчатые цилиндры 2 и спиральные соединительные элементы 3.

На фиг.4 представлен вид спереди и в разрезе ротора 1 при его использовании в забортного двигателе; при этом показана ступица с соответствующим двигателем, трубчатый цилиндр 2, на котором установлены четыре спиральных соединительных элемента 3, за которыми следует трубчатый элемент 4 в форме усеченного конуса. На этом чертеже показаны как трубчатый цилиндр, так и его спиральные соединительные элементы в развернутом виде, где стрелка «I» показывает путь входа жидкости, а направление вращения обозначено «J». Входной участок спиральных элементов показан схематично в увеличенном масштабе на виде «К».

На фиг.5 показано поперечное сечение ротора, используемого в насосе экстрактора, с его дополнительными деталями, такими как вал со встроенным подшипником и выходной корпус. Также показан вид спереди ротора и трубчатого цилиндра в развернутом виде, причем «L» обозначает направление входа жидкости, а «М» - направление вращения, и показаны спиральные соединительные элементы 3, ступица 1 ротора и трубчатый цилиндр 2. На виде «N» показан схематичный вид в увеличенном масштабе спиральных соединительных элементов 3.

Далее будет представлено описание предпочтительного варианта осуществления круглого сотового ротора в отношении, по меньшей мере, трех его возможных применений. В качестве ротора для всех типов самолетов он состоит из втулки или ступицы 1, являющейся центром ротора, двух или более трубчатых цилиндров 2, установленных концентрично, между которыми последовательно установлены спиральные соединительные элементы 3, образуя спиральные трапеции, расположенные одна над другой, образуя круглую сотовую конструкцию всего устройства. Наружный цилиндр с наибольшим диаметром может быть снабжен трубчатым элементом 4 в форме усеченного конуса. Такие роторы могут иметь различные размеры в зависимости от требуемой мощности. Этот комплект элементов в большинстве случаев является металлическим и может быть собран согласно обычному способу сборки, например сварен, склепан или свинчен.

Что касается роторов для забортных двигателей, насосов и экстракторов, подходящими материалами могут быть чугун, высокопрочные легкие сплавы или пластмассы с покрытием, так как эти роторы обычно имеют небольшие размеры.

Ступица или втулка 1 соединена с двигателем в соответствии с ее собственными характеристиками.

Вышеприведенные варианты воплощения настоящего изобретения представляют собой приведенные в качестве примера варианты воплощения настоящего изобретения, и специалисту в данной области техники будет очевидно, что могут быть выполнены различные модификации (например, форма, размер, материалы и способы изготовления) данных вариантов осуществления, не выходя из объема и идеи настоящего изобретения, определенных формулой изобретения.

Сотовый ротор содержит ступицу или втулку, имеющую центральную ось, по меньшей мере, один трубчатый цилиндр (ТЦ), устанавливаемый концентрично со ступицей, и, по меньшей мере, четыре соединительных элемента (СЭ). СЭ проходят между ступицей и ТЦ или между соседними ТЦ и имеют линии присоединения к ступице и ТЦ по длине ротора. СЭ и ТЦ образуют в поперечном сечении ротора трапеции, у которых боковыми сторонами являются СЭ, а основаниями - участки ТЦ между соседними СЭ. Трапеции расположены одна над другой, определяя сотовую конструкцию ротора. Линии присоединения СЭ по длине ротора являются спиральными линиями относительно центральной оси ступицы. Между ТЦ и СЭ образуются спиральные каналы с трапецеидальным поперечным сечением. Число СЭ между последующими соседними ТЦ увеличивается пропорционально увеличению их диаметра. Полная поверхность спиральных каналов в два или более раз превышает полную входную поверхность ротора. Ротор дополнительно содержит элемент, имеющий форму усеченного конуса и присоединенный к самому наружному ТЦ на его входе. Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Сотовый ротор, содержащий ступицу или втулку, имеющую центральную ось, по меньшей мере, один трубчатый цилиндр, устанавливаемый концентрично со ступицей, и, по меньшей мере, четыре соединительных элемента, проходящих между ступицей и трубчатым цилиндром или между соседними трубчатыми цилиндрами и имеющих линии присоединения к ступице и трубчатым цилиндрам по длине ротора, причем соединительные элементы и трубчатые цилиндры образуют в поперечном сечении ротора трапеции, у которых боковыми сторонами являются соединительные элементы, а основаниями - участки трубчатых цилиндров между соседними соединительными элементами и которые расположены одна над другой, определяя сотовую конструкцию ротора, отличающийся тем, что линии присоединения соединительных элементов по длине ротора являются спиральными линиями относительно центральной оси ступицы, в результате чего между трубчатыми цилиндрами и соединительными элементами образуются спиральные каналы с трапецеидальным поперечным сечением, причем число соединительных элементов между последующими соседними трубчатыми цилиндрами увеличивается пропорционально увеличению их диаметра, а полная поверхность спиральных каналов в два или более раз превышает полную входную поверхность ротора, при этом ротор дополнительно содержит элемент, имеющий форму усеченного конуса и присоединенный к самому наружному трубчатому цилиндру на его выходе.2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что ширина ротора на, по меньшей мере, 2%, превышает наружный диаметр самого наружного концентрического трубчатого цилиндра.