RU7152U1 - Многоступенчатая роторно-вихревая машина - Google Patents

Description

МПК F 04 D 5/00 F 01 D 1/08

Многоступенчатая роторно-вихревая машина

Полезная модель относится к роторно - вихревым машинам и может быть использована в области насосостроения, двигателестроения и компрессоростроения.

Известна многоступенчатая роторно-вихревая машина, содержащая ступени преобразования энергии, каждая из которых содержит статор и ротор, причем между статором и ротором образована торообразная рабочая камера, и в ней расположены рабочие лопатки и разделитель, связанные соответственно со статором и ротором, ротор каждой ступени выполнен в виде диска, установленного на приводном валу машины, входной и выходной каналы соседних ступеней сообш;ены друг с другом, а входной канал первой ступени и выходной канал последней ступени сообш;ены соответственно с каналами для подвода и отвода рабочей среды. (см. заявку WO 91/ 15680, F 04 D 5/00 ).

Недостатком известной машины является ее низкая ремонтопригодность в виду сложности монтажа конструкции, низкая долговечность и большие гидравлические потери , обусловленные невозможностью обеспечения оптимальных рабочих зазоров между статором и ротором.

Задачей полезной модели является повышение ремонтопригодности машины, повышение долговечности и снижение гидравлических потерь машины за счет возможности оптимизации рабочих зазоров между статором и ротором .

Этот технический результат достигается тем, что многоступенчатую роторно-вихревую машину, содержащую стунени преобразования энергии, каждая из которых содержит статор и ротор, причем между статором и ротором образована торообразная рабочая камера, и в ней расположены рабочие лопатки и разделитель, связанные соответственно со статором и ротором, ротор каждой ступени выполнен в виде диска, установленного на приводном валу машины, входной и выходной каналы соседних ступеней сообщены друг с другом, а входной канал первой ступени и выходной канал последней ступени сообщены соответственно с каналами для подвода и отвода рабочей среды, предлагается снабдить торпевыми крышками, в одной из которых выполнить канал для подвода рабочей среды, а в другой - канал для отвода среды , при этом статор каждой ступени предлагается выполнить в виде диска, каждую ступень снабдить дистанционной проставкой, охватывающей ротор и . примыкающей к статорному диску своим торцем, входной канал каждой ступени выполнить в ее статорном диске, выходной канал между дистанционной проставкой и ротором, а в каждом роторе выполнить каналы, сообщающие рабочую камеру с входным и выходным каналами, статорные диски всех ступеней и крыщки зафиксировать от радиального смещения относительно друг друга, а машину снабдить средствами для осевого поджатия ступеней друг к другу.

Кроме того каждую ступень предлагается снабдить дополнительным статорным диском, при этом дистанционную проставку и ротор расположить между основным и дополнительным статорными дисками, между ротором и дополнительным статорным диском выполнить дополнительную рабочую камеру с лопатками и разделителем, в роторе выполнить дополнительные каналы для сообщения этой камеры с входным и выходным каналами, в дополнительном статорном диске последней ступени выполнить канал для сообщения выходного канала последней ступени с каналом для отвода рабочей среды, а в каждом дополнительном статорном диске остальных ступеней - канал для сообщения входного и выходного каналов соседних ступеней.

На дополнительных и /или основных статорных дисках и роторах для повыщения надежности работы машины за счет уменьшения трения между статорными и роторными дисками и одновременного уменьшения перетечек рабочей среды из рабочих камер во входные каналы предлагается закрепить пары антифрикционных колец, наружный диаметр которых меньше внутреннего диаметра рабочих камер.

Кроме того, на дополнительном и/или основном статорном диске каждой ступени и роторе предлагается закрепить пару антифрикционных колец, внутренний диаметр которых больше наружного диаметра камеры.

В одной из крышек и наиболее удаленном от нее статорном диске могут быть установлены подшипники приводного вала.

Для повышения производительности машины в каждой рабочей камере может быть установлен по крайней мере один дополнительный разделитель, связанный с ротором, а в роторе выполнены пары дополнительных каналов, сообщающих рабочую камеру с входным и выходным каналами, причем количество пар дополнительных каналов равно количеству дополнительных разделителей.

На рис. 1 представлен продольный разрез роторно - вихревой машины, в которой ступени преобразования энергии содержат по одному статорному диску; каналы ротора, сообщающие рабочие камеры с входными каналами, условно показаны в плоскости сечения;

на рис. 2 - продольный разрез машины, в которой ступени преобразования энергии снабжены дополнительными статорными дисками;

на рис. 3 представлен поперечный разрез машины по А -А;

на рис. 4 - продольный разрез машины, с обечайкой, фиксирующей крышки, статорные диски и дистанционные проставки от радиального смещения относительно друг друга и продольными стяжками для осевого поджатия ступеней друг к другу;

на рис. 5 - поперечный разрез машины по Б -Б; вариант выполнения рабочих камер с двумя (основным и дополнительным ) разделителями;

на рис. 6 - продольный разрез машины, с обечайкой, фиксирующей крышки, статорные диски о дистанционные проставки от радиального смещения относительно друг друга и резьбовыми парами на обечайке и крыщках для осевого поджатия ступеней друг к Другу;

Каждая ступень преобразования энергии многоступенчатой роторно-вихревой мащины содержит статор и ротор, выполненные в виде дисков 1 и 2, между которыми образована торообразная рабочая камера 3. В рабочей камере 3 каждой ступени расположены рабочие лопатки 4 и разделитель 5, связанные соответственно со статором и ротором. Роторный диск 2 установлен на приводном валу 6 мащины, а каждая ступень снабжена дистанционной проставкой 7, охватывающей ротор и примыкающей к статорному диску 1 своим торцем. В статорном диске 1 каждой ступени выполнен входной канал 8 ступени, между дистанционной проставкой 7 и ротором - выходной канал 9, а в роторе - каналы 10,11, сообщающие рабочую камеру 3 с входным и выходным каналами 8 и 9. Входной и выходной каналы 8 и 9 соседних ступеней сообщены

Друг с другом, а входной канал 8 первой ступени и выходной канал 9 последней ступени сообщены соответственно с каналами 12 и 13 для подвода и отвода рабочей среды, выполненными в торцевых крышках 14 и 15 машины. Для увеличения производительности машины каждая ступень может быть снабжена дополнительным статорным диском 16, при этом дистанционная проставка 7 и ротор расположены между основным и дополнительным статорными дисками 1 и 16, между ротором и дополнительным статорным диском 16 выполнена дополнительная рабочая камера 17с лопатками 4 и разделителем 5, в роторе - дополнительные каналы для сообщения этой камеры 17с входным и выходным каналами 8 и 9, в дополнительном статорном диске 16 последней ступени - канал 18 для сообщения выходного канала 9 последней ступени с каналом 13 для отвода рабочей среды, а в каждом дополнительном статорном диске 16 остальных ступеней - канал 19 для сообщения входного и выходного каналов 8 и 9 соседних ступеней. Кроме того, в каждой рабочей камере 17 и/или 3 может быть установлен по крайней мере один дополнительный разделитель 20, связанный с ротором , а в роторе выполнена пара дополнительных каналов 21 и 22, сообщающих рабочую камеру 17 и/или 3 с входным и выходным каналами 8 и 9.

Статорные диски 16 и/или 1 всех ступеней и крыщки 14 и 15 зафиксированы от радиального смещения относительно друг друга с помощью кольцевых буртов 23 и 24, 25, выполненных на дистанционных проставках 7 и крышках 14 и 15. При этом кольцевые бурты 23 дистанционной проставки 7 одной из крайних ступеней, при выполнении ступеней преобразования энергии с одним статорным диском 1, должны быть сопряжены с буртом 24 крышки 15 и со статорным диском 1 этой ступени, кольцевые бурты 23 проставок 7 промежуточных ступеней - со статорными дисками 1, а статорный

диск 1 другой крайней ступени- с буртом 25 крышки 14 (см. рис. 1 ), либо, нри выполнении ступеней с основным и дополнительным статорными дисками 1 и 16, кольцевые бурты 24 и 25 крышек 14 и 15 должны быть сопряжены с основным и дополнительным статорными дисками 1 и 16 крайних ступеней соответственно, а кольцевые бурты 23 проставок 7 - с основным и дополнительным статорными дисками 1 и 16 промежуточных ступеней (см. рис. 2 ). Кроме того, статорные диски 16 и/или 1 всех ступеней и крышки 14 и 15 могут быть зафиксированы от радиального смещения относительно друг друга с помощью обечайки 26 (см. рис. 4 и 6 ), охватывающей кольцевые бурты 24 и 25 крышек 14 и 15, дистанционные проставки 7 и статорные диски 16 и/или 1. Для осевого поджатия ступеней друг к другу машина может быть снабжена продольными стяжками 27, расположенными между крышками 14 и 15, либо на буртах 24 и 25 крышек 14 и 15 и концах обечайки 26 могут быть выполнены резьбовые пары 28 и 29 (см, рис. 6).

На статорных дисках 16 и/или 1 и роторах для повышения надежности работы машины за счет уменьшения трения между статорными и роторными дисками 1 и 2 и одновременного уменьшения перетечек рабочей среды из рабочих камер 17 и/или 3 во входные каналы 8 закреплены пары антифрикционных колец 30, наружный диаметр которых меньше внутреннего диаметра рабочей камеры 3.

В крышке 14 и наиболее удаленном от нее статорном диске 1 (см. рис. 1) или дополнительном статорном диске 16 (см. рис. 2, 4, 6) установлены подшипники 31 и 32 приводного вала.

Для уменьшения трения между статорным диском 16 и/или 1 и ротором каждой ступени и уменьшения перетечек из выходного канала 9 в рабочую камеру 17 и/или 3 между статорным диском 16 и/или 1 и ротором могут быть установлены пары антифрикционных

колец 33, внутренний диаметр которых больше наружного диаметра рабочей камеры 17 и/или 3 (см. рис. 6 ).

Работает роторно-вихревая машина следующим образом.

При работе машины, ступени которой содержат по одному статорному диску 1 и в рабочих камерах 3 установлено по одному разделителю 5, в режиме двигателя поток рабочей среды через канал 12 в крышке 14, канал 8 в статорном диске 1 первой ступени и канал 10 в роторе подается в рабочую камеру 3, где под действием торообразных участков поверхности статора и ротора и лопаток 4 приобретает вихреобразный характер, исключающий возможность ее свободного перетекания по рабочей камере 3 в канал 11 и в выходной канал 9. В результате разделитель 5 оказывается под действием перепада давлений рабочей среды, и ротор совершает вращательное движение, которое передается на связанный с ним вал 6 машины. При повороте вала 6 участки рабочей камеры 3 с высоким давлением рабочей среды оказываются сообщенными с каналом 11, откуда по каналу 9 рабочая среда поступает во входной канал 8 последующей ступени, где, так же как и в предыдущей, происходит преобразование энергии рабочей среды в энергию вращения вала 6. Из последней ступени рабочая среда поступает в канал 13. В машине, ступени которой содержат основной и дополнительный статорные диски 1 и 16, рабочая среда в каждой ступени из входного канала 8 поступает одновременно в две рабочие камеры 3 и 17, где происходит описанный выше процесс преобразования энергии рабочей среды в энергию вращения вала 6, а при наличии в рабочих камерах 17 и/или 3 одного и более дополнительных разделителей 20 перепад давлений рабочей среды воздействует на большее число разделителей 20.

и/или 3, под воздействием на нее разделителей 20 и/или 5, лопаток 4 и торообразных участков поверхности статорных дисков 16 и/или 1 и ротора приобретает вихреобразное движение. Такое движение рабочей среды препятствует ее свободному перетеканию по рабочей камере 17 и/или 3 в направлении вращения ротора, что приводит к созданию повышенного давления с одной стороны разделителя 20 и/или 5 и разрежения с другой. В результате рабочая среда с повышенным давлением нагнетается во входной канал 8 следуюш:ей ступени, где происходит дальнейшее повышение ее давления. Через каналы 12 и 8 в рабочую камеру 17 и/или 3 первой ступени засасывается рабочая среда с низким давлением.

Claims (6)

1. Многоступенчатая роторно-вихревая машина, содержащая ступени преобразования энергии, каждая из которых содержит статор и ротор, причем между статором и ротором образована торообразная рабочая камера и в ней расположены рабочие лопатки и разделитель, связанные соответственно со статором и ротором, ротор каждой ступени выполнен в виде диска, установленного на приводном валу машины, входной и выходной каналы соседних ступеней сообщены друг с другом, а входной канал первой ступени и выходной канал последней ступени сообщены соответственно с каналами для подвода и отвода рабочей среды, отличающаяся тем, что машина снабжена торцевыми крышками, в одной из которых выполнен канал для подвода рабочей среды, а в другой - канал для отвода среды, статор каждой ступени выполнен в виде диска, каждая ступень снабжена дистанционной проставкой, охватывающей ротор и примыкающей к статорному диску своим торцом, входной канал каждой ступени выполнен в ее статорном диске, выходной канал - между дистанционной проставкой и ротором, а в каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую камеру с входным и выходным каналами, при этом статорные диски всех ступеней и крышки зафиксированы от радиального смещения относительно друг друга, а машина снабжена средствами для осевого поджатия ступеней друг к другу.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждая ступень снабжена дополнительным статорным диском, при этом дистанционная проставка и ротор расположены между основным и дополнительным статорными дисками, между ротором и дополнительным статорным диском выполнена дополнительная рабочая камера с лопатками и разделителем, в роторе выполнены дополнительные каналы для сообщения этой камеры с входным и выходным каналами, в дополнительном статорном диске последней ступени выполнен канал для сообщения выходного канала последней ступени с каналом для отвода рабочей среды, а в каждом дополнительном статорном диске остальных ступеней - канал для сообщения входного и выходного каналов соседних ступеней.

3. Машина по п.2 или 1, отличающаяся тем, что на дополнительных и/или основных статорных дисках и роторах закреплены пары антифрикционных колец, наружный диаметр которых меньше внутреннего диаметра камеры.

4. Машина по п.2 или 1, отличающаяся тем, что на дополнительных и/или основных статорных дисках и роторах закреплены пары антифрикционных колец, внутренний диаметр которых больше наружного диаметра камеры.

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в одной из крышек и наиболее удаленном от нее статорном диске установлены подшипники приводного вала.

6. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в каждой рабочей камере установлен по крайней мере один дополнительный разделитель, а в роторе выполнены пары дополнительных каналов, сообщающих рабочую камеру с входным и выходным каналами, причем количество пар дополнительных каналов равно количеству дополнительных разделителей.