Изобретение относится к гидравлическим машинам необъемного вытеснения, а именно к вихревым машинам, и может быть использовано в насосах, компрессорах и т.п.The invention relates to hydraulic machines of continuous displacement, namely to vortex machines, and can be used in pumps, compressors, etc.
Из уровня техники известна роторно-вихревая машина, содержащая статор, ротор и образованную между ними рабочую камеру, сообщенную с каналами для подвода и отвода рабочей среды, ширина сечения рабочей камеры равна разнице между максимальным и минимальным радиусами рабочей камеры, определяемыми соответственно как расстояние от оси машины до наиболее удаленной точки рабочей камеры и расстояние от оси до наиболее близкой точки рабочей камеры, в рабочей камере расположены лопатки и разделитель, связанные соответственно со статором и ротором, причем каждая лопатка содержит переднюю кромку, обращенную к ротору и установленную под углом β=0÷26° к меридиональной плоскости, проходящей через центр передней кромки лопатки, а средняя линия поперечного сечения лопатки, проведенная через центр передней кромки, наклонена к указанной меридиональной плоскости под углом α=0÷70° (см. патент RU 2449174, кл. F04D 5/00, опубл. 27.04.2012). Основным недостатком известного устройства является невозможность обеспечения минимального зазора между ротором и статором из-за формы кромки. Кроме того, скругленная кромка ухудшает вихревые показатели создаваемого потока.The prior art rotary vortex machine containing a stator, a rotor and a working chamber formed between them, in communication with channels for supplying and discharging a working medium, the cross-sectional width of the working chamber is equal to the difference between the maximum and minimum radii of the working chamber, defined respectively as the distance from the axis machines to the farthest point of the working chamber and the distance from the axis to the closest point of the working chamber, in the working chamber are blades and a separator associated respectively with the stator and rotor m, each blade contains a leading edge facing the rotor and installed at an angle β = 0 ÷ 26 ° to the meridional plane passing through the center of the leading edge of the blade, and the middle line of the cross section of the blade drawn through the center of the leading edge is inclined to the specified meridional plane at an angle α = 0 ÷ 70 ° (see patent RU 2449174, class F04D 5/00, published on April 27, 2012). The main disadvantage of the known device is the inability to ensure a minimum clearance between the rotor and the stator due to the shape of the edge. In addition, the rounded edge affects the vortex performance of the generated flow.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в обеспечении возможности минимизировать зазор между ротором и статором и, тем самым, повысить эффективность работы устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в роторно-вихревой машине, содержащей статор, ротор и образованную между ними рабочую камеру, сообщенную с каналами для подвода и отвода рабочей среды, ширина сечения рабочей камеры равна разнице между максимальным и минимальным радиусами рабочей камеры, определяемыми соответственно как расстояние от оси машины до наиболее удаленной точки рабочей камеры и расстояние от оси до наиболее близкой точки рабочей камеры, в рабочей камере расположены лопатки и разделитель, связанные соответственно со статором и ротором, причем каждая лопатка содержит переднюю кромку, обращенную к ротору и установленную под углом β=5÷20° к меридиональной плоскости, проходящей через центр передней кромки лопатки, а средняя линия поперечного сечения лопатки, проведенная через центр передней кромки, наклонена к указанной меридиональной плоскости под углом α=5÷60°, передняя кромка выполнена плоской с образованием острого края между плоскостью кромки и поверхностью лопатки, обращенной к статору, причем плоскость кромки параллельна плоскости поперечного сечения статора. Толщина лопаток предпочтительно увеличивается к их основанию. Разделитель целесообразно выполнять с отсечными кромками, конгруэнтными передней кромке лопатки и ограничивающими участок поверхности разделителя, обращенный к передним кромкам лопаток. Отношение максимального радиуса рабочей полости к ширине ее сечения предпочтительно лежит в пределах 4.0÷9.0.The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result consists in providing the ability to minimize the gap between the rotor and the stator and, thereby, increase the efficiency of the device. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a rotor-vortex machine containing a stator, a rotor and a working chamber formed between them, in communication with channels for supplying and discharging a working medium, the cross-sectional width of the working chamber is equal to the difference between the maximum and minimum radii of the working chambers, respectively defined as the distance from the axis of the machine to the farthest point of the working chamber and the distance from the axis to the closest point of the working chamber, the blades are located in the working chamber and will divide associated with the stator and rotor, each blade containing a leading edge facing the rotor and set at an angle β = 5 ÷ 20 ° to the meridional plane passing through the center of the leading edge of the blade, and the middle line of the cross section of the blade drawn through the center leading edge, inclined to the specified meridional plane at an angle α = 5 ÷ 60 °, the leading edge is made flat with the formation of a sharp edge between the edge plane and the surface of the blade facing the stator, and the plane of the edge of the paral is lone of the cross-sectional plane of the stator. The thickness of the blades preferably increases to their base. It is advisable to carry out the separator with cutoff edges congruent to the leading edge of the blade and bounding a portion of the surface of the separator facing the leading edges of the blades. The ratio of the maximum radius of the working cavity to the width of its section preferably lies in the range 4.0 ÷ 9.0.
На фиг.1 представлено поперечное сечение предлагаемой машины;Figure 1 presents the cross section of the proposed machine;
на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.figure 2 - section aa in figure 1.
Роторно-вихревая машина содержит статор 1 и ротор 2, между которыми образована рабочая камера 3, сообщенная с каналами для подвода и отвода рабочей среды (на чертежах не показаны). Ширина сечения рабочей камеры равна разнице между максимальным и минимальным радиусами рабочей камеры, определяемыми соответственно как расстояние от оси машины до наиболее удаленной точки рабочей камеры и расстояние от оси до наиболее близкой точки рабочей камеры. Отношение максимального радиуса рабочей полости к ширине ее сечения лежит в пределах 4.0÷9.0. При выполнении этого соотношения меньше 4.0 центробежное ускорение, сообщаемое рабочей среде ротором, недостаточно для нормального вихреобразования на входе рабочей среды в рабочую камеру, что приводит к увеличению перетечек рабочей среды по рабочей камере. Выполнение этого соотношения более 9.0 приводит к увеличению утечек из рабочей полости по щелевым зазорам между ротором и статором за счет увеличения площади проходного сечения щелевого зазора между ротором и статором.The rotary vortex machine contains a stator 1 and a rotor 2, between which a working chamber 3 is formed, connected with channels for supplying and discharging a working medium (not shown in the drawings). The width of the cross section of the working chamber is equal to the difference between the maximum and minimum radii of the working chamber, defined respectively as the distance from the axis of the machine to the farthest point of the working chamber and the distance from the axis to the closest point of the working chamber. The ratio of the maximum radius of the working cavity to the width of its section lies in the range 4.0 ÷ 9.0. When this ratio is less than 4.0, the centrifugal acceleration imparted by the rotor to the working medium is not sufficient for normal vortex formation at the working medium inlet to the working chamber, which leads to an increase in working medium flow through the working chamber. The fulfillment of this ratio of more than 9.0 leads to an increase in leakage from the working cavity along the gap gaps between the rotor and the stator due to an increase in the area of the passage section of the gap between the rotor and the stator.
В камере 3 расположены лопатки 4, связанные со статором 1, и разделитель 5, связанный с ротором 2. Толщина лопаток 4 увеличивается к их основанию 6. Лопатки 4 содержат переднюю кромку 7, обращенную к ротору 2. Каждая лопатка 4 установлена под углом β=5÷26° к меридиональной плоскости 8, проходящей через центр ее передней кромки 7. Кроме того передняя кромка 7 выполнена плоской с образованием острого края 10 между плоскостью кромки и поверхностью 11 лопатки, обращенной к статору 1, причем плоскость кромки 7 параллельна плоскости поперечного сечения статора 1. При этом средняя линия 9 поперечного сечения лопатки 4, проведенная через центр передней кромки 7, наклонена к указанной меридиональной плоскости под углом α=5÷60°. Проведенные многочисленные испытания показали, что при α меньше 5° резко возрастает перетечка рабочей среды от выходного канала к входному, а больше 60° - уменьшается интенсивность продольного вихреобразования. Отсечные кромки разделителя 5 конгруэнтны передней кромке лопаток 4 и ограничивают участок поверхности разделителя, обращенный к передним кромкам лопаток 4. Этим обеспечивается максимальное использование длины рабочей камеры и максимальное использование длины передней кромки лопатки для уменьшения перетечек рабочей среды.In the chamber 3 there are blades 4 connected to the stator 1, and a separator 5 connected with the rotor 2. The thickness of the blades 4 increases to their base 6. The blades 4 contain a front edge 7 facing the rotor 2. Each blade 4 is installed at an angle β = 5 ÷ 26 ° to the meridional plane 8 passing through the center of its front edge 7. In addition, the front edge 7 is made flat with the formation of a sharp edge 10 between the edge plane and the blade surface 11 facing the stator 1, and the plane of the edge 7 is parallel to the plane of the cross section stator 1. The average cross-sectional line 9 the blade 4, drawn through the center of the leading edge 7 is inclined to said longitudinal plane at an angle α = 5 ÷ 60 °. Numerous tests carried out have shown that at α less than 5 °, the overflow of the working medium from the output channel to the input increases sharply, and more than 60 ° the longitudinal vortex formation intensity decreases. The cut-off edges of the separator 5 are congruent to the leading edge of the blades 4 and limit the portion of the surface of the separator facing the leading edges of the blades 4. This ensures the maximum use of the length of the working chamber and the maximum use of the length of the leading edge of the blade to reduce leakage of the working medium.
Предлагаемое выполнение кромок 7 позволяет ротор 2 практически вплотную придвинуть к лопаткам 4 статора 1, что значительно снизит протечки, уменьшающие эффективность работы вихревой машины. Кроме того, острый край 10 между кромкой 7 и поверхностью 11 лопатки 4 уменьшает интенсивность образования завихрений в этой области, дополнительно снижая количество протечек.The proposed implementation of the edges 7 allows the rotor 2 to almost close to the blades 4 of the stator 1, which will significantly reduce leakage, reducing the efficiency of the vortex machine. In addition, the sharp edge 10 between the edge 7 and the surface 11 of the blade 4 reduces the intensity of the formation of vortices in this area, further reducing the number of leaks.
