СТУПЕНЬ РОТОРНО-ВИХРЕВОЙ МАШИНЫ Российский патент 2013 года по МПК F01D1/00 F04D5/00 F03B3/08 F04D23/00 

Изобретение относится к гидравлическим машинам необъемного вытеснения, а именно к роторно-вихревым машинам, и может быть использовано как в составе насоса, так и в составе двигателя.

Из уровня техники известна ступень роторно-вихревой машины, включающая два статора и расположенный между статорами ротор, при этом между ротором и каждым из статоров образована торообразная рабочая полость, в которой размещены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, а в роторе выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал в виде сквозного продольного отверстия, связывающего рабочие полости (см. патент RU 11847, кл. F04D 5/00, опубл. 16.11.1999). Недостатком известного устройства является невысокая эффективность, обусловленная ослаблением закручивания потока из-за наличия большого числа круглых отверстий в роторе.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности работы ступени за счет усиления вихревого движения в рабочих полостях. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что ступень роторно-вихревой машины включает два статора и расположенный между статорами ротор, при этом между ротором и каждым из статоров образована торообразная рабочая полость, в которой размещены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, а в роторе выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал в виде сквозного продольного отверстия, связывающего рабочие полости, причем отверстие выполнено в виде прорези с параллельными стенками, расположенными вдоль радиуса ротора. Отношение ширины прорези к ее длине вдоль радиуса ротора предпочтительно составляет 0.1÷0.7. В роторе может быть выполнено два и более отверстий, расположенных симметрично относительно оси вращения ротора.

На фиг.1 представлено осевое сечение предлагаемой ступени;

на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1;

на фиг.3-сечение Б-Б по фиг.1;

на фиг.4 - сечение В-В по фиг.1.

Ступень роторно-вихревой машины состоит из двух неподвижных статоров 1 и 2, которые могут быть выполнены в виде единой детали, и расположенного между статорами ротора 3. Между ротором 3 и каждым из статоров 1 и 2 образована торообразная рабочая полость 4. Рабочая среда подводится в первую по ходу движения полость между статором 1 и ротором 3 через канал 5 и отводится из полости между статором 2 и ротором 3 в канал 6. В каждой полости 4 размещены лопатки 7, отогнутые против вращения потока и связанные со статором (1 или 2), и разделитель 8, связанный с ротором 3. В роторе 3 выполнен разгрузочный канал в виде сквозной продольной прорези 9 с параллельными стенками, расположенными вдоль радиуса ротора. Такой канал, кроме выравнивания давлений, выполняет функцию канала центробежного насоса, создавая за счет центробежных сил дополнительный напор для усиления вихревого движения в рабочих полостях и, следовательно, повышая напор, создаваемый ступенью. Отношение ширины h прорези 9 к ее длине d вдоль радиуса ротора составляет 0.1÷0.7. Указанное соотношение проверено экспериментально и выбрано из следующих соображений: если прорезь выполнена еще более узкой, то значительно возрастает осевая нагрузка на ротор и снижается надежность работы ступени, а если ширина прорези становится практически равной ее длине - исчезает эффект создания дополнительного закручивающего момента и усиления вихревого движения. Для обеспечения равномерного распределения усилий по площади ротора 3, в нем может быть выполнено два и более отверстий, которые следует расположить симметрично относительно оси вращения ротора (на чертежах не показано).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При работе роторно-вихревой машины в режиме двигателя поток рабочей среды через подводящий канал 5 подается в рабочие полости 4, где под действием торообразных участков поверхности статоров 1 и 2 и ротора 3, а также лопаток 7 приобретает вихреобразный характер, исключающий возможность ее свободного перетекания по рабочим полостям 4 в канал 6 отвода среды. В результате разделитель 8 оказывается под действием перепада давлений рабочей среды, и ротор 3, с которым связан разделитель 8, совершает вращательное движение, которое передается на связанный с ним вал машины.

При работе машины в режиме насоса или компрессора при вращении ротора 3, рабочая среда под воздействием на нее разделителя 8, лопаток 7 и торообразных участков поверхностей статоров 1 и 2 и ротора 3 приобретает вихреобразное движение. Такое движение рабочей среды препятствует ее свободному перетеканию по рабочим полостям 4 в направлении против вращения ротора 3 от канала 6 к каналу 5. В результате вихреобразный поток рабочей среды под давлением направляется разделителем 8 в канал 6, а через канал 5 в рабочие полости 4 засасывается новое количество рабочей среды.

В обоих случаях благодаря выполнению прорези 9, связывающей между собой полости 4, выравнивается давление с разных сторон ротора 3, что значительно снижает создаваемое на нем осевое усилие и повышает надежность работы роторно-вихревой машины. При этом форма прорези 9 позволяет увеличить эффективность работы устройства за счет усиления вихревого движения в рабочих полостях.

Изобретение относится к гидравлическим машинам необъемного вытеснения, а именно к роторно-вихревым машинам, и может быть использовано как в составе насоса, так и в составе двигателя. Ступень роторно-вихревой машины включает два статора и расположенный между статорами ротор. Между ротором и каждым из статоров образована торообразная рабочая полость. В каждой полости размещены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором. В роторе выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал в виде сквозной продольной прорези с параллельными стенками, расположенными вдоль радиуса ротора. Изобретение позволяет повысить эффективность работы ступени за счет усиления вихревого движения в рабочих полостях. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ступень роторно-вихревой машины, включающая два статора и расположенный между статорами ротор, при этом между ротором и каждым из статоров образована торообразная рабочая полость, в которой размешены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, а в роторе выполнен, по крайней мере, один разгрузочный канал в виде сквозного продольного отверстия, связывающего рабочие полости, отличающаяся тем, что отверстие выполнено в виде прорези с параллельными стенками, расположенными вдоль радиуса ротора.

2. Ступень роторно-вихревой машины по п.1, отличающаяся тем, что отношение ширины прорези к ее длине вдоль радиуса ротора составляет 0.1÷0.7.

3. Ступень роторно-вихревой машины по п.1, отличающаяся тем, что в роторе выполнено два и более отверстий, расположенных симметрично относительно оси вращения ротора.