РОТОРНО-ВИХРЕВАЯ МАШИНА

Роторно-вихревая машина
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано в насосах, компрессорах или двнггателях.
Известна роторно-вихревая машина, содержащая статор и ротор, между которыми образована рабочая полость, сообщенная с каналами для подвода и отвода рабочей среды, в которой расположены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связашплй с ротором, при этом угол установки лопаток лежит в пределах от 0° до 26°, а каждая лопатка содержит переднюю кромку, обращенную к ротору, угол направления которой лежит в пределах от 20 до 70 (см. опубликованную международн 1О заявку WO 98/46886, кл. F04D 1/34, F01D 9/02, F04D 5/00,1998 г.).
Недостатком указанной машины являются большие гидравлические потери в рабочей полости и значительные перетечки рабочей среды из з астка с высоким давлением в участок с низким давлением по зазорам между лопатками и разделителем и по рабочей полости при выполнении величин угла направления передней кромки и угла установки лопатки одновременно вблизи их граничных значений.
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение КПД машины за счет уменьшения гидравлических потерь вихреобразного потока рабочей среды в рабочей полости и уменьшения перетечек рабочей среды из З астка рабочей полости с высоким давлением в участок с низким давлением по зазору между лопатками и разделителем и по рабочей полости путем выбора соотношения угла направления передней кромки и угла установки лопаток.
МКИ кл. F04D 1/34, F01D 9/02, F04D 5/00
Решение поставленной задачи достигается тем, что в роторно-вихревой машине, содержашей статор и ротор, между которыми образована рабочая полость, сообщенная с каналами для подвода и отвода рабочей среды, в которой расположены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связзанный с ротором, при этом угол установки лопаток лежит в пределах от 0° до 26°, а каждая лопатка содержит переднюю кромку, обращенную к ротору, угол направления которой лежит в пределах от 20 до 70°, согласно изобретению сумма углов установки лопаток и направления передней кромки должна быть не менее 22° и не более 94°.
На рис. 1 представлено меридиональное сечение роторно-вихревой машины, в которой передние кромки лопаток расположены в одной плоскости;
на рис. 2 представлен поперечный разрез мапшны, представленной на рис. 1, по плоскости А-А;
на рис. 3 - разрез машршы, представленной на рис. 1, по плоскости Б-Б (уве:шчено);
на рис. 4 представлено меридиональное сечение варианта выполнения роторно-вихревой машины, в которой передние кромки лопаток расположены на цилиндрической поверхности;
на рис. 5 - поперечный разрез мапшны, представленной на рис. 4, плоскостью В-В;
на рис. 6 - разрез машины, представленной на рис. 5, цилиндрической поверхностью Г-Г (увеличено);
на рис. 7 - поперечное сечение лопатки, представленной на рис. 3 и 6, плоскостью Е-Е, проходящей через центр ее передней кромки перпендикулярно меридиональной плоскости и хорде, соединяющей концы передней кромки, (увеличено).
Роторно-вихревая машина содержит статор 1 и ротор 2, между которыми образована торообразная рабочая полость 3. В рабочей нолости 3 расноложены лопатки 4 и разделитель 5, связанные соответственно со статором 1 и ротором 2. Каждая лопатка 4 (см. рис. 6 и 7) содержит переднюю кромку 6, обращенную к ротору 2 и расположенную на пересечении поверхности 7 лопатки 4 и средней секущей поверхности 8 лопатки 4. Средней секущей поверхностью 8 лопатки 4 является поверхность, делящая пополам расстояние между выпуклым и вогнутым участками поверхности лопатки, отсчрпываемое по нормали к этим поверхностям. Среднюю секущую поверхность 8 лопатки 4 можно построить как геометрическое место центров сфер, вписанных между указанными выще частями поверхности лопатки. Угол а направления передней кромки лопатки, то есть угол между меридиональной плоскостью 9, проходящей через центр 10 передней кромки 6, и касательной 11 к средней линии 12 поперечного сечения лопатки 4 в точке пересечения средней линии 12с передней кромкой 6 (в центре 10) выполнен не менее 20° и не более 70°. Средней линией 12 поперечного сечения является линия пересечения средней секущей поверхности 8 лопатки 4 и плоскости, проходящей через центр 10 передней кромки, перпендикулярно меридиональной плоскости 9 и хорде 13, соединяющей противоположные концы передней кромки 6. Угол р установки лопаток, то есть угол между хордой 13 и меридиональной плоскостью 9, проходящей через центр 10 передней кромки 6, выполнен не менее 0° и не более 26, при этом сумма углов аир должна быть не менее 22° и не более 94° (22° а+ ) . Для подвода и отвода рабочей среды из полости 3 в роторе выполнены каналы 14 и 15, расположенные с противоположных сторон разделителя 5.
При работе роторно-вихревой машины в режиме двигателя поток рабочей среды через канал 14 подается в рабочую полость 3, где под действием лопаток и торообразньос 5Д1астков поверхностей статора 1 и ротора 2
приобретает вихреобразный характер, исключающий возможность ее свободного перетекания по рабочей полости 3 в канал 15. В результате разделитель 5 оказывается под действием перепада давлений рабочей среды, и ротор 2, с которым связан разделитель 5, совершает вращательное движение, которое передается на вал машины.
При работе машины в режиме насоса шш компрессора при вращении ротора 2, рабочая среда под воздействием на нее разделителя 5, лопаток 4 и торообразных участков поверхностей статора 1 и ротора 2 приобретает вихреобразное движение. Такое движение рабочей среды препятствует ее свободному перетеканию по рабочей полости 3 в направлении вращения ротора 2 от канала 14 к каналу 15. В результате вихреобразный поток рабочей среды под давлением направляется разделителем 5 в канал 15, а через канал 14 в рабочую полость 3 засасывается новое количество рабочей среды.
Соблюдение неравенства 22° а+  при выборе величин углов аир вблизи их граничных значений позволяет уменьшить гидравлические потери в рабочей полости и перетечки рабочей среды из участка с высоким давлением в участок с низким давлением по зазорам между лопатками и разделителем и по рабочей полости.