РОТОРНО-ВИХРЕВАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к гидравлическим машинам необъемного вытеснения, а именно, к роторно-вихревым машинам и может быть использована как в качестве насоса, так и в качестве двигателя.
Из уровня техники известна роторно-вихревая машина, содержащая, по крайней мере, одну рабочую ступень, которая 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 (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 полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности работы роторно-вихревой машины за счет усиления вихревого движения в рабочих полостях. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что роторно-вихревая машина содержит, по крайней мере, одну рабочую ступень, которая 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, поперечное сечение отверстия выполнено прямоугольным, причем большая его сторона направлена вдоль радиуса ротора. Соотношение сторон прямоугольного сечения 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 ступени предлагаемой роторно-вихревой машины;
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.
Предлагаемая роторно-вихревая машина содержит одну или несколько рабочих ступеней. Каждая ступень 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 сквозного продольного отверстия 9 с прямоугольным поперечным сечением. Большая сторона прямоугольного сечения направлена 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 длины меньшей стороны h прямоугольного сечения отверстия 9 к его большей стороне d составляет 0.1÷0.7. Указанное соотношение проверено экспериментально и выбрано из следующих соображений: если отверстие выполнено более узким, то значительно возрастает осевая нагрузка на ротор и снижается надежность работы ступени, а если длины сторон его поперечного сечения становятся практически равными - 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 входной 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 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 отверстия 9, связывающего 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 отверстия 9 позволяет увеличить эффективность работы устройства за счет усиления вихревого движения в рабочих полостях.