Статор вихревой машины Советский патент 1991 года по МПК F04D5/00 F01D1/08 

Изобретение относится к вихревым машинам и может быть использовано в области насососгроения, двигзтелесгроения и компрессоростроения.

Известен статор роторной машины, например, двигателя с внутренней рабочей поверхностью и пазами, в которых установлены пластины 1.

Недостатком известной конструкции является наличие значительного трения пластин в пазу статора.

Известен статор вихревой машины, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая камера, снабженная лопатками, установленными с наклоном в направлении вращения к радиусу колеса и под углом к его оси 2.

Недостатком указанного статора являются неоптимальные уловия работы за счет больших гидравлических потерь и, как следствие, низкие мощность и КПД машины.

Цель изобретения - повышение эффективности работы машины, ее мощности и КПД путем снижения гидравлических потерь.

Поставленная цель достигается тем, что статор вихревой машины содержит кольцевую камеру с неподвижными лопатками, закрепленными в ней равномерно в окружном направлении, при этом лопатки и их рабочие кромки наклонены к меридиональной плоскости, лопатки вблизи рабочих кромок выполнены плоскими, при этом углы наклона лопаток и их рабочих кромок равны соответственно 25-50° и 0-18°, шаг установки лопаток в окружном направлении на диаметре центров рабочих кромок равен 0,35- 0-6 D, а максимальная глубина кольцевой камеры равна 0,45-0,8 D, где D - ширина кольцевой камеры.

Выполнение статора с указанными выше соотношениями позволяет значительно снизить гидравлические потери и повысить КПД вихревой машины.

На фиг. 1 изображен статор вихревой машины; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - статор с лопатками на боковой поверхности, вариант выполнения; на фиг. 5 - вид В на фиг, 4; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 4.

Статор вихревой машины содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая камера 2. В кольцевой камере 2 расположены лопатки 3 с рабочими кромками 4. Угол между лопаткой 3 и меридиональной плоскостью, содержащей ось ротора вихревой машины, составляет / 25-50°, при этом рабочая кромка 4 лопатки образует с меридиональной плоскостью угол « 0-18°. Относительный шаг между лопатками составляет Г 0.350,6, где t - шаг лопаток, замеренный на диаметре центров рабочих кромок, D - ширина кольцевой камеры 2. Относительная

максимальная глубина камеры 0,450,8, где h-максимальная глубина кольцевой

камеры 2 в меридиональном сечении.

При работе вихревой машины рабочая среда кольцевой камеры 2 за счет взаимодействия с лопатками 3 движется спиралеобразно. Таким образом оказывается

эффективное сопротивление обратному току. За счет этого образуется разность давлений на входе и выходе, а на ротор действует момент.

Расчеты, проведенные на основании известной теории лопаточных машин (Степанов Г.Ю. Гидродинамика решеток турбомашин. - М,; Физматгмз, 1962, с. 512) показали, что при / меньше 25° резко снижается коэффициент удельного сопротивления обратному току А из-за большой величины ударных потерь при входе в межлопаточное пространство, обусловленных значительной величиной угла атаки потока; при /3 больше 50° резко возрастают потери

энергии потока в межлопаточных каналах из-за увеличения потерь на трение, значи- тельности диффузорности и угла поворота потока.

Расчетные значения коэффициента

удельного сопротивления обратному току в зависимости от /Зпри t 0,5; h 0,6, а 10° приведены в табл. 1,

Кроме того, проведенные по той же методике расчеты выявили вполне определеьгные зависимости по влиянию на f, Я , anh. С ростом а-вначале наблюдается некоторое увеличение А, но при а большем 18° значение коэффициента удельного сопротивления Я резко снижается из-за удлинения траектории движения частиц жидкости или газа в межлопаточном пространстве, увеличения загроможденное™ камеры 2 лопатками, а также неодинаковости угловых координат входа и выхода потока в межлопаточное пространство. Наиболее простая в изготовлении конструкция статора при а 0.

Расчетные значения коэффициента удельного сопротивления А в зависимости

от а. при/ 35°: t 0,5; h 0,6 приведены в табл. 2.

При .малых значениях относительного шага t меньше 0,35 вследствие конечной толщины лопаток имеет место большое за

громождение камеры лопатками и, кроме того, увеличина поверхность трения для потока в межлопаточном пространстве ведет к резкому снижению Я. При t больше 0,6 лопатки слабо воздействуют на поток и ре- шетка лопаток становится для него более прочной, что ведет к значительному снижению Я.

Расчетные значения Я в зависимости от t при ft 35°, а 10°; h 0,6 приведены в табл. 3.

При относительной максимальной глубине камеры h меньше 0,45 резко снижается Я из-за ослабления взаимодействия потока с лопатками, особенно в центре про- точной части, где рабочая среда беспрепятственно перетекает из области ысокого давления в область низкого. При h больше 0,8 резко возрастают потери на трение в межлопаточном канале, что также ведет к снижению Я.

Расчетные значения Я в зависимости от h при / 10°ft 0,5 приведены в табл. 4.

0

Таким образом, выполнение статора с лопатками с указанными выше соотношениями размеров позволит достичь оптимальности работы машины за счет снижем - гидравлических потерь и вследствие этого повысить мощность и КПД.

Формула изобретения Статор вихревой машины, содержащий кольцевую камеру с неподвижными лопатками, закрепленными в ней равномерно ь окружном направлении, при этом лопатки и их рабочие кромки наклонены к меридиональной плоскости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе машины путем снижения гидравлических потерь, лопатки вблизи рабочих кромок выполнены плоскими, при этом углы наклона лопаток и их рабочих кромок равны соответственно 25-50° и 0-18°, шаг установки лопаток в окружном направлении нг диаметре центров рабочих кромок равен (0,35-0,6)0, а максимальная глубина кольцевой камеры - (0,45-0,8)0, где D - ширина кольцевой камеры.

Изобретение относится к вихревым машинам и может быть использовано в области насосостроения, двигателестроения и компрессоростроения. Цель изобретения - повышение эффективности работы машины путем снижения гидравлических потерь. Статор вихревой машины содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая камера (К) 2. В К2 расположены лопатки (Л) 3 с рабочими кромками 4. Угол между Л 3 и меридиональной плоскостью /3 25-50°, при этом рабочая кромка 4 ЛЗ образует с меридиональной плоскостью угол а 0-18°. Относительный шаг между Л3 составляетt - 0,35-0,6, где t-шаг ЛЗ, замеренный на диаметре центров рабочих кромок 4; D - ширина К2 Относительная максимальная глубина К2 h 0,45-0,8, где h - максимальная глубина К2 в меридиональном сечении. При работе машины среда в К2 за счет взаимодействия с ЛЗ движется спиралеобразно, оказывая эффективное сопротивление обратному току. При этом за счет выполнения статора машины с указанными соотношениями размеров достигается снижение гидравлических потерь и повышается мощность и КПД машины. 6 ил., 4 табл. (Л t Фа 1

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

30

Таблица 4

i

Фие.2

Фиг 4

бидВ

Фиг. 5

Г-Г

Разбернугпо

J

Put. 6