RU2305191C2 - Роторная гидромашина - Google Patents
Роторная гидромашина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305191C2 RU2305191C2 RU2005134491/06A RU2005134491A RU2305191C2 RU 2305191 C2 RU2305191 C2 RU 2305191C2 RU 2005134491/06 A RU2005134491/06 A RU 2005134491/06A RU 2005134491 A RU2005134491 A RU 2005134491A RU 2305191 C2 RU2305191 C2 RU 2305191C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- hydraulic
- hydrochannels
- channels
- truncated cone
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для конструирования гидромашин для подачи жидкости потребителям в качестве гидромотора, гидродвижителя, а также в качестве турбины и активного эмульгатора. Роторная гидромашина содержит корпус с осевым входным и периферийным выходным патрубками и установленный на валу ротор в виде тела вращения с гидроканалами в виде многозаходных винтовых спиралей. Ротор выполнен в форме полусферы или усеченного конуса и содержит приемную камеру в узкой части ротора, от которой внутри объема ротора выполнены гидроканалы. Выходы гидроканалов расположены на периферии в широкой части ротора или на его торце. Гидроканалы выполнены с шагом от 0,5 до 1 высоты ротора вдоль его оси, а приемная камера выполнена в виде усеченного конуса. Изобретение направлено на расширение области применения, снижение потерь и обеспечение бескавитационной работы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к насосостроению для подачи жидкости с рабочим органом в виде ротора, и может быть использовано для подачи жидкости потребителям в качестве гидромотора, гидродвижителя, а также в качестве турбины и активного эмульгатора.
Известен дисковый насос, содержащий корпус с центральным подводом и периферийным отводом жидкости, с рабочим органом в виде диска, на торцах которого выполнены радиальные канавки с торцевым зазором к корпусу насоса (SU №1038591, А1, F04D 5/00, 1992).
В известном насосе на поверхностях рабочего органа содержится определенное количество поворотов течения жидкости по каналам с острыми выступами, которые создают вихри в потоке жидкости и в соответствии с законами гидродинамики создают дополнительное сопротивление, для преодоления которого требуется затратить дополнительную энергию, что ведет к снижению КПД насоса.
Известна турбомашина, содержащая статор с аксиально-наклонными каналами, перемычками, впускные и выпускные патрубки, минимальное число которых не менее двух каждых. В статоре на подшипниках установлен ротор с глухими аксиально-наклоненными каналами в виде многозаходной резьбы. На внешних цилиндрических поверхностях статора и ротора снаружи каналы закрыты кожухами, которые неподвижно соединены со статором и ротором. Протекание сжатого газа по каналам осуществляется с поворотом вектора потока на 180°. (SU №1776818, F01D 1/38, А1, 1992).
Недостатки известной турбомашины схожи с недостатками аналога. Конструкция известной турбомашины допускает ударную волну у стенки перекрытия канала и ее диссипацию сил на границах ударной волны во всех направлениях и на долю силы для создания крутящего момента ротора остается менее половины усилия, приложенного к валу ротора. Сверхзвуковая скорость потока газа по каналам с острыми кромками, согласно законам аэрогидродинамики, создаст кавитирующие полости и значительное сопротивление не позволит беспрепятственно преодолеть щели зазора между вращающимся ротором и неподвижным статором. По этой причине получить высокий КПД турбомашины затруднительно, так как множество коротких каналов с острыми кромками течения газа создают турбулентные потоки и, даже если на входе в турбомашину этот поток был ламинарным, на кромках отверстий возникают вихри, тормозящие потоки жидкости, которые требуют дополнительных энергозатрат, следовательно, снижают КПД агрегата.
Кроме того, и аналог и прототип не обладают свойствами обратимой гидромашины и тем более не могут выполнять функции движителя объекта.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание рабочего органа гидромашины, обеспечивающего бескавитационный режим работы при окружных скоростях ротора свыше 100 м/с при пониженных гидравлических, объемных, внутренних и механических потерях.
Технический результат достигается тем, что в роторной гидромашине, содержащей корпус с входным и периферийным выходным патрубками, установленный на валу ротор в виде тела вращения с гидроканалами в виде многозаходных винтовых спиралей, согласно изобретению входной патрубок выполнен осевым, а ротор выполнен в форме полусферы или усеченного конуса и содержит приемную камеру в узкой части ротора, от которой внутри объема ротора выполнены гидроканалы, причем выходы гидроканалов расположены на периферии в широкой части ротора или на его торце.
Кроме того гидроканалы могут быть выполнены с шагом от 0,5 до 1 высоты ротора вдоль его оси, а приемная камера может быть выполнена в виде усеченного конуса.
На чертеже изображен частичный продольный разрез роторной гидромашины, разделенный на две половины: одна поясняет работу гидромашины как насоса и гидротурбины, а вторая половина поясняет возможность использования ротора гидромашины в качестве движителя объекта в водной среде, например, торпеды.
Роторная гидромашина содержит корпус 5 с входным и периферийным выходным патрубками 10, 12, установленный на валу 9 ротор 1 в виде тела вращения с гидроканалами 3 в виде многозаходных винтовых спиралей. Входной патрубок 10 выполнен осевым, а ротор 1 выполнен в форме полусферы или усеченного конуса и содержит приемную камеру 2 в узкой части ротора 1 по оси ротора. От камеры 2 внутри объема ротора 1 выполнены гидроканалы 3. Выходы гидроканалов 3 при использовании гидромашины в качестве насоса или гидротурбины расположены на периферии в широкой части ротора 1 (левая часть чертежа) или на его торце (правая часть чертежа) при использовании гидромашины в качестве движителя.
Кроме того, гидроканалы 3 могут быть выполнены с шагом от 0,5 до 1 высоты ротора 1 вдоль его оси, а приемная камера 2 может быть выполнена в виде усеченного конуса.
Гидроканалы 3 в роторе 1 выполнены в неограниченном количестве, но обязательно симметрично расположены вокруг оси ротора 1.
Гидроканалы 3 могут иметь различное сечение и форму, например круга с диметром до 3 мм, не более. Согласно законам гидродинамики каналы 3 следует выполнять трубчатыми с минимально возможным сечением и наименьшим числом изгибов. Такие гидроканалы обеспечивают бескавитационный режим работы при окружных скоростях ротора свыше 100 м/с при пониженных гидравлических, объемных, внутренних и механических потерях.
Если ротор 1 используется в насосе, то он располагается в корпусе 5 насоса, и выходное отверстие 6 каждого гидроканала 3 перемещается вдоль внутреннего периметра коллектора 11 с отверстиями и периферийно расположенным выходным патрубком 12 присоединенного к фланцу 7 привода насоса. В этом случае при вращении ротора 1 жидкость всасывается через входной осевой патрубок 10 и через приемную камеру 2 попадает в гидроканалы 3, где кинетическая энергия жидкости увеличивается при движении по гидроканалам 3 к выходному отверстию 6 вследствие увеличения радиуса расположения элементарного объема жидкости в гидроканале 3.
Если нагнетать жидкость через патрубок 10, то, попадая в приемную камеру 2 и далее в винтовые спиральные гидроканалы 3, жидкость, воздействуя на стенки гидроканалов 3, обеспечит вращение ротора 1 в качестве ротора гидротурбины и через вал 9 передаст крутящий момент на исполнительный объект.
Если ротор 1 используется как движитель объекта 8, то выход 4 каждого гидроканала 3 располагается на торце ротора 1 и струя потока направлена вдоль поверхности объекта 8 под некоторым углом к вектору движения объекта 8. Напор струи будет определяться в основном оборотами ротора 1 от вала 9 привода и условиями течения жидкости по каналам 3.
В режиме движителя предполагается размещение гидромашины как на корме, так и на носу торпеды, но в любом случае размеры последней и величины диаметров миделевого сечения или форму ротора 1 следует выбирать сообразными. При размещении ротора 1 в носовой части объекта 8 целесообразно выполнять его без оболочек и конусов, что позволяет обеспечить наименьшее лобовое сопротивление. В этом случае при входе в гидроканал 3 из приемной камеры 2 у потока нет скорости по направлению движения жидкости в начале гидроканала 3, и поток симметрично распределяется между входами гидроканалов 3 с подпором лобового давления, что снижает вероятность появления срыва потока и переход от ламинарного к турбулентному характеру движения жидкости.
Разница физических процессов в гидроканалах 3 заключается в том, что в режиме насоса и в режиме движителя стенки гидроканалов 3 воздействуют на жидкость, придавая кинетическую энергию жидкости, а в режиме гидротурбины жидкость воздействует на стенки гидроканалов 3, создавая крутящий момент на валу 9.
На основании анализа конструкций роторов гидромашин с различными типами винтовой спирали гидроканалов 3 (архимедова, логарифмическая и др.), разными шагами спирали и частотами вращения ротора был выполнен макетный образец насоса с ротором 1 в виде полусферы с двумя спирально-винтовыми гидроканалами 3 с началом каналов в приемной камере 2 и окончанием 6 на периферии ротора 1 с диаметром 22 мм в широкой части и диаметром 4 мм в узкой его части. Гидроканалы 3 выполнены из трубки диаметром 3 мм с закруткой по спирали на 360°.
При испытаниях насос показал манометрический напор 20 м и расход 90 мл/с при ограничении площади сечения выхода жидкости с 207 мм2 до 40 мм2. При частоте вращения ротора 1 в 20 тыс. об/мин наблюдалось бескавитационное течение жидкости и при окружной скорости 23 м/с критическая скорость не определена.
Здесь проявился солитонный характер движения струй жидкости в капиллярных гидроканалах (dу<3 мм), который позволяет получить бескавитационный характер движения жидкости в гидроканалах с меньшими потерями при высокой быстроходности ротора.
Если выбрать расположение выходных отверстий 6 гидроканалов 3 на торце ротора 1 на диаметре 300 мм и пересчитать все характеристики движителя по методу подобия, то можно получить окружную скорость примерно 314 м/с при бескавитационном течении жидкости при расходе более 141,3 л/с.
Увеличение быстроходности ротора движителя снимает проблему установки редуктора между приводом и движителем, основной причины снижения КПД машины.
Таким образом, разработанная, изготовленная в макетном образце и испытанная конструкция роторной гидромашины позволяет использовать ее многофункционально:
- в качестве насоса для подачи жидкости;
- в качестве привода гидротурбины;
- в качестве быстроходного реактивного движителя для объектов, движущихся в воде, например торпед различного класса.
- в качестве насоса-эмульгатора.
Claims (2)
1. Роторная гидромашина, содержащая корпус с входным и периферийным выходным патрубками, установленный на валу ротор в виде тела вращения с гидроканалами в виде многозаходных винтовых спиралей, отличающаяся тем, что входной патрубок выполнен осевым, а ротор выполнен в форме полусферы или усеченного конуса и содержит приемную камеру в узкой части ротора, от которой внутри объема ротора выполнены гидроканалы, причем выходы гидроканалов расположены на периферии в широкой части ротора или на его торце.
2. Роторная гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что гидроканалы выполнены с шагом от 0,5 до 1 высоты ротора вдоль его оси, а приемная камера выполнена в виде усеченного конуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005134491/06A RU2305191C2 (ru) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Роторная гидромашина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005134491/06A RU2305191C2 (ru) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Роторная гидромашина |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005134491A RU2005134491A (ru) | 2007-05-20 |
RU2305191C2 true RU2305191C2 (ru) | 2007-08-27 |
Family
ID=38163780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005134491/06A RU2305191C2 (ru) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Роторная гидромашина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2305191C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106917639A (zh) * | 2015-12-26 | 2017-07-04 | 熵零技术逻辑工程院集团股份有限公司 | 一种动力产生方法、进动透平及其发动机 |
RU2767858C2 (ru) * | 2020-08-12 | 2022-03-22 | Роман Ильдусович Ильясов | Способ и устройство создания тяги безлопастным ротором |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009003261A2 (fr) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | Zakrytoje Aktsionernoje Obschestvo 'alsan-Bi' | Machine rotative électro-hydrodynamique à cycle fermé |
-
2005
- 2005-11-07 RU RU2005134491/06A patent/RU2305191C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106917639A (zh) * | 2015-12-26 | 2017-07-04 | 熵零技术逻辑工程院集团股份有限公司 | 一种动力产生方法、进动透平及其发动机 |
RU2767858C2 (ru) * | 2020-08-12 | 2022-03-22 | Роман Ильдусович Ильясов | Способ и устройство создания тяги безлопастным ротором |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005134491A (ru) | 2007-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6357998B1 (en) | Ribbon drive pumping apparatus and method | |
US20130045107A1 (en) | Propeller blade | |
JP5592933B2 (ja) | 反作用式タービン | |
KR100905963B1 (ko) | 반작용식 스팀 터빈 | |
US6592335B2 (en) | Ribbon drive pumping apparatus and method | |
RU2305191C2 (ru) | Роторная гидромашина | |
US5332355A (en) | Impelling apparatus | |
KR101786451B1 (ko) | 프로펠러 스크류 터빈 및 이를 포함하는 발전장치 | |
US6468029B2 (en) | Pump device | |
CN201074595Y (zh) | 水力模型泵 | |
GB2466957A (en) | Fluid drive system comprising impeller vanes mounted within a longitudinal structure | |
RU2726020C1 (ru) | Радиальный роторный движитель | |
RU2352820C1 (ru) | Шнекоцентробежный насос | |
US7018170B2 (en) | Ribbon drive pumping apparatus and method with added fluid | |
KR101674548B1 (ko) | 축류 펌프 또는 사류 펌프용 가변 안내 깃 | |
RU2816729C1 (ru) | Способ работы водометного водного движителя | |
RU220353U1 (ru) | Водомет осевой центробежно-реактивный | |
JP5908871B2 (ja) | 反作用式タービン | |
RU2182263C2 (ru) | Центробежный насос | |
CN104389791B (zh) | 一种改进容积效率的旋喷泵及改进方法 | |
JP2940600B2 (ja) | 自走揚水機 | |
RU2640901C2 (ru) | Шнекоцентробежный насос (варианты) | |
JPS635590B2 (ru) | ||
RU2410569C1 (ru) | Шнекоцентробежный насос | |
RU2439372C2 (ru) | Способ перекачивания жидкостей и насос для его реализации |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081108 |