RU12709U1

RU12709U1 - ROTARY VORTEX MACHINE

Info

Publication number: RU12709U1
Application number: RU99119419/20U
Authority: RU
Inventors: А.И. Лепеха; В.Д. Анохин
Original assignee: Лепеха Анатолий Иванович; Анохин Владимир Дмитриевич
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2000-01-27

Abstract

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, связанный 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, отличающаяся тем, что сумма углов установки лопаток и направления передней кромки не менее 22и не более 94.A rotor-vortex machine containing a stator and a rotor, between which a working cavity is formed, connected with channels for supplying and discharging a working medium, in which there are blades associated with the stator, and a separator associated with the rotor, while the angle of installation of the blades lies within from 0 to 26, and each blade contains a leading edge facing the rotor, the angle of direction of which lies in the range from 20 to 70, characterized in that the sum of the angles of installation of the blades and the direction of the leading edge of at least 22 and not more than 94.

Description

Роторно-вихревая машинаRotary vortex machine

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано в насосах, компрессорах или двнггателях.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in pumps, compressors or engines.

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.).Known rotor-vortex machine containing a stator and a rotor, between which a working cavity is formed, connected with channels for supplying and discharging a working medium, in which there are blades associated with the stator, and a separator connected to the rotor, while the blade installation angle lies at ranges from 0 ° to 26 °, and each blade contains a leading edge facing the rotor, the direction angle of which lies in the range from 20 to 70 (see published international 1O application WO 98/46886, CL F04D 1/34, F01D 9 / 02, F04D 5 / 00.1998).

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.The disadvantage of this machine is the large hydraulic losses in the working cavity and significant overflow of the working medium from the high pressure head to the low pressure section along the gaps between the blades and the separator and along the working cavity when the values of the leading edge angle and the blade installation angle are simultaneously close to them boundary values.

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.The proposed technical solution is aimed at increasing the efficiency of the machine by reducing the hydraulic losses of the vortex-like flow of the working medium in the working cavity and reducing the flow of the working medium from the bottom of the working cavity with high pressure into the low-pressure section by the gap between the blades and the separator and along the working cavity by choosing the ratio of the angle of the leading edge and the angle of installation of the blades.

МКИ кл. F04D 1/34, F01D 9/02, F04D 5/00MKI class 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°.The solution to this problem is achieved by the fact that in a rotary vortex machine containing a stator and a rotor, between which a working cavity is formed, connected with channels for supplying and discharging a working medium, in which there are blades associated with the stator, and a separator associated with the rotor, however, the angle of installation of the blades lies in the range from 0 ° to 26 °, and each blade contains a leading edge facing the rotor, the angle of direction of which lies in the range from 20 to 70 °, according to the invention, the sum of the angles of installation of the blades and the direction of the front th edge should be no less than 22 ° and not more than 94 °.

На рис. 1 представлено меридиональное сечение роторно-вихревой машины, в которой передние кромки лопаток расположены в одной плоскости;In fig. 1 shows a meridional section of a rotor-vortex machine, in which the leading edges of the blades are located in the same plane;

на рис. 2 представлен поперечный разрез мапшны, представленной на рис. 1, по плоскости А-А;in fig. 2 shows a transverse section of the mapping shown in fig. 1, along the plane AA;

на рис. 3 - разрез машршы, представленной на рис. 1, по плоскости Б-Б (уве:шчено);in fig. 3 - section of the machine shown in Fig. 1, along the BB plane (alas: it is);

на рис. 4 представлено меридиональное сечение варианта выполнения роторно-вихревой машины, в которой передние кромки лопаток расположены на цилиндрической поверхности;in fig. 4 shows a meridional section of an embodiment of a rotary vortex machine in which the leading edges of the blades are located on a cylindrical surface;

на рис. 5 - поперечный разрез мапшны, представленной на рис. 4, плоскостью В-В;in fig. 5 is a transverse section of the mapping shown in Fig. 4, plane BB;

на рис. 6 - разрез машины, представленной на рис. 5, цилиндрической поверхностью Г-Г (увеличено);in fig. 6 - section of the machine shown in Fig. 5, the cylindrical surface GG (increased);

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).in fig. 7 is a cross section of the blade shown in Fig. 3 and 6, the plane EE, passing through the center of its leading edge perpendicular to the meridional plane and the chord connecting the ends of the leading edge (enlarged).

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.The rotor-vortex machine contains a stator 1 and a rotor 2, between which a toroidal working cavity 3 is formed. In the working nostril 3 there are blades 4 and a separator 5 connected respectively to the stator 1 and rotor 2. Each blade 4 (see Fig. 6 and 7 ) contains a leading edge 6 facing the rotor 2 and located at the intersection of the surface 7 of the blade 4 and the middle secant surface 8 of the blade 4. The middle secant surface 8 of the blade 4 is a surface that bisects the distance between the convex and concave portions of the surface of the blade, counted normal to these surfaces. The middle secant surface 8 of the blade 4 can be constructed as the geometric location of the centers of the spheres inscribed between the above parts of the surface of the blade. The angle a of the direction of the leading edge of the blade, that is, the angle between the meridional plane 9 passing through the center 10 of the leading edge 6, and the tangent 11 to the midline 12 of the cross section of the blade 4 at the intersection of the middle line 12c with the leading edge 6 (in the center 10) is not less than 20 ° and not more than 70 °. The middle line 12 of the cross section is the intersection line of the middle secant surface 8 of the blade 4 and the plane passing through the center 10 of the leading edge, perpendicular to the meridional plane 9 and the chord 13 connecting the opposite ends of the leading edge 6. The blade installation angle p, that is, the angle between the chord 13 and the meridional plane 9, passing through the center 10 of the leading edge 6, is made at least 0 ° and not more than 26, while the sum of the angles must be at least 22 ° and not more than 94 ° (22 ° +). For the supply and removal of the working medium from the cavity 3 in the rotor, channels 14 and 15 are located located on opposite sides of the separator 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 2When the rotary vortex machine is in engine mode, the flow of the working medium through the channel 14 is fed into the working cavity 3, where under the action of the blades and torus 5D1astastok surfaces of the stator 1 and rotor 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.acquires a vortex-like character, which excludes the possibility of its free flowing over the working cavity 3 into the channel 15. As a result, the separator 5 is exposed to the differential pressure of the working medium, and the rotor 2, to which the separator 5 is connected, performs a rotational movement, which is transmitted to the machine shaft.

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.When the machine is operating in the pump pump compressor, when the rotor 2 rotates, the working medium under the influence of the splitter 5, blades 4 and toroidal sections of the surfaces of the stator 1 and rotor 2 acquires a swirling motion. This movement of the working medium prevents its free flow over the working cavity 3 in the direction of rotation of the rotor 2 from the channel 14 to the channel 15. As a result, the eddy-like flow of the working medium under pressure is directed by the separator 5 into the channel 15, and a new quantity is sucked through the channel 14 into the working cavity 3 working environment.

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.Compliance with the 22 ° а + inequality when choosing the angular angles near their boundary values allows reducing hydraulic losses in the working cavity and flow of the working medium from the high-pressure section to the low-pressure section along the gaps between the blades and the separator and along the working cavity.

Claims

A rotor-vortex machine containing a stator and a rotor, between which a working cavity is formed, connected with channels for supplying and discharging a working medium, in which there are blades associated with the stator, and a separator connected with the rotor, while the angle of installation of the blades lies within from 0 to 26 ^o , and each blade contains a leading edge facing the rotor, the direction angle of which lies in the range from 20 to 70 ^o , characterized in that the sum of the angles of installation of the blades and the direction of the leading edge of at least 22 ^o and not more than 94 ^o .