RU9267U1 - Многоступенчатая роторно-вихревая машина - Google Patents

Abstract

1. Многоступенчатая роторно-вихревая машина, в которой входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, а между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, и в ней расположены рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, отличающаяся тем, что статор каждой ступени выполнен в виде диска, каждая ступень снабжена опорным диском, упругой подвеской, связанной с опорным диском, и обоймой, охватывающей статор и опорный диск, при этом ротор каждой ступени расположен между статором и опорным диском, между ротором и обоймой выполнен кольцевой канал, входной канал каждой ступени выполнен в ее опорном диске, выходной канал - в статоре и сообщен с кольцевым каналом, а в каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с входным и кольцевым каналами.2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена основанием, в котором выполнен канал для подвода рабочей среды, и головкой, в которой выполнен канал для отвода среды, при этом статор последней ступени зажат между головкой и обоймой последней ступени, статоры остальных ступеней зажаты между обоймами смежных ступеней.3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что упругая подвеска выполнена в виде плоского кольца, зафиксированного по периферии на обойме.4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что между ротором и опорным диском выполнена дополнительная рабочая полость с лопатками и разделителем, в роторе выполнены дополнительные каналы для сообщения этой полости с входным и кольцевым каналами.5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в одной или нескольких рабочих полостях установлено по крайне мере по одному дополнительном

Description

роторно-вихревая машина

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в насосах, компрессорах или двигателях.

Известна многоступенчатая роторно-вихревая машина, в которой входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, а между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, и в ней расположены рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором. (Патент США № 5344281, кл. F04D 29/28, 1994).

Педостатком указанной машины являются перетечки рабочей среды по зазору между ротором и статором, который необходим для компенсации неточностей изготовления деталей и узлов машины, а также исключения возможности заклинивания ротора при его нагреве во время работы.

Изобретение направлено на повышение КПД машины путем уменьшения перетечек рабочей но зазору между ротором и статором за счет самоустановки ротора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в многоступенчатой роторно-вихревой машине, в которой входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, а между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, и в ней расположены рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, согласно предложению статор каждой ступени выМПК F 04 D 5/00 FOl D 1/08

полней в виде диска, каждая ступень снабжена опорным диском, упругой подвеской, связанной с опорным диском, и обоймой, охватывающей статор и опорный диск, при этом ротор каждой ступени расположен между статором и опорным диском, между ротором и обоймой выполнен кольцевой канал, входной канал каждой ступени выполнен в ее опорном диске, выходной канал - в статоре и сообщен с кольцевым каналом, а в каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с входным и кольцевым каналами.

Предпочтительно чтобы машина была снабжена основанием, в котором выполнен канал для подвода рабочей среды, и головкой, в которой выполнен канал для отвода среды, при этом статор последней ступени зажат между головкой и обоймой последней ступени, статоры остальных ступеней зажаты между обоймами смежных ступеней.

Предпочтительно также чтобы упругая подвеска была выполнена в виде плоского кольца, зафиксированного по периферии на обойме.

Для увеличения производительности машины между ротором и онорным диском может быть выполнена дополнительная рабочая полость с лопатками и разделителем, в роторе выполнены дополнительные каналы для сообщения этой полости с входным и кольцевым каналами.

Кроме того в одной или нескольких рабочих полостях может быть установлено по крайней мере по одному дополнительному разделителю, связанному с ротором, при этом в роторах должны быть выполнены пары дополнительных каналов, сообщающих рабочую полость с входным и кольцевым каналами, что также позволяет увеличить производительность мащины.

на фиг. 1 представлен продольный разрез общего вида многоступенчатой роторно-вихревой машины; на фиг. 2 - вид на статор по стрелке А; на фиг. 3 - вид на ротор по стрелке Б; на фиг. 4 - вид на ротор по стрелке В; на фиг. 5 - вариант выполнения ротора с двумя (основным и дополнительным) разделителями; на фиг. 6 - продольный разрез рабочей ступени машины (в увеличенном масштабе), где ротор условно показан в сечении по Г-Г фиг. 3, а статор - в сечение по Е-Е фиг. 2; на фиг. 7 - вариант выполнения машины, в котором головка и основание соединены цилиндрическим корпусом; на фиг. 8 - вариант выполнения машины, в котором головка и основание соединены шпильками.

Каждая ступень роторно-вихревой машины содержит статор 1, выполненный в виде диска, ротор 2, опорный диск 3, упругую подвеску 4, связанную с опорным диском, и обойму 5, охватывающую статор 1 и опорный диск 3. Упругая подвеска 4 предпочтительно выполнена в виде плоского кольца, зафиксированного по периферии на обойме 5. Ротор 2 каждой ступени расположен между статором 1 и опорным диском 3. Между статором и ротором каждой ступени образована торообразная (имеющая в меридиональном сечении овальный или круглый профиль) рабочая полость 6, и в ней расположены рабочие лопатки 7, связанные со статором, и разделитель 8, связанный с ротором. Между ротором и обоймой выполнен кольцевой канал 9, а машина снабжена основанием 10, в котором выполнен канал 11 для подвода рабочей среды, и головкой 12, в которой выполнен канал 13 для отвода среды. Статор 1 последней ступени зажат между головкой 12 и обоймой последней ступени для чего на обойме выполнен кольцевой выступ. Статоры остальных ступеней зажаты между обоймами смежных ступеней. Входной канал 14 каждой ступени выполнен в ее опорном диске 3, выходной канал 15 - в статоре 1 (в виде пазов) и сообщен с кольцевым каналом 9, а в каждом роторе выполнены каналы 16 и 17, сообщающие рабочую полость с

входным 14 и кольцевым 9 каналами. Входной канал 14 первой ступени сообщен с каналом 11 для подвода рабочей среды, выходной канал 15 последней ступени - с каналом 13 для отвода рабочей среды, а входной и выходной каналы 14 и 15 смежных ступеней сообщены друг с другом. Фиксация упругой подвески на обойме первой ступени обеспечена за счет поджатия ее к обойме выступом основания 10, а на обоймах остальных ступеней - за счет поджатия выступами обойм предыдущих ступеней.

Между ротором 2 и опорным диском 3 для увеличения производительности мащины может быть выполнена дополнительная рабочая полость 18 с лопатками 7 и разделителем 8, связанными соответственно с опорным диском 3 и ротором 2, в роторе выполнены дополнительные каналы 19 и 20 для сообщения этой полости с входным и кольцевым каналами 14 и 9 соответственно.

Кроме того для увеличения производительности мащины в рабочих полостях может быть установлено по крайней мере по одному дополнительному разделителю 21, связанному с ротором, а в роторах выполнены пары дополнительных каналов 22 и 23, сообщающих рабочую полость с входным и кольцевым каналами 14 и 9 соответственно.

Между упругой подвеской 4 и опорным диском 3 размещена по крайней мере одна регулировочная прокладка 24. Для осевого поджатия элементов мащины друг к другу обоймы 5 могут быть расположены в едином корпусе 25, соединяющем основание с головкой, или основание и головка могут быть соединены между собой щпильками 26 или смежные основание, обоймы и головка могут быть соединены непосредственно друг с другом, например, по резьбе, как показано на фиг 1. На роторе 2 и статоре 1, а также роторе 2 и опорном диске 3 могут быть установлены нары антифрикционных колец 27 и 28. Основание и головка могут быть снабжены опорами 29 и 30 для рабочего вала машины.

Роторно-вихревая машина работает следуюшим образом.

При работе роторно-вихревой машины в режиме двигателя поток рабочей среды через каналы 11, 14, 16 подается в рабочую полость 6, где под действием торообразных участков поверхностей статора 1 и ротора 2 и лопаток 7 приобретает вихреобразный характер, исключаюший возможность ее свободного перетекания по рабочей полости 6 в канал 17 и далее в кольцевой и выходной каналы 9 и 15 первой ступени. В результате разделитель 8 оказывается под действием перепада давлений рабочей среды, и ротор совершает вращательное движение, которое передается на связанный с ним вал машины. Из выходного канала первой ступени рабочая среда поступает во входной канал второй ступени, где, так же как и в первой ступени, давление рабочей среды преобразуется во вращательный момент, передаваемый на вал машины. После последовательного прохождения всех ступеней рабочая среда из выходного канала поступает в канал для отвода рабочей среды.

При работе машины в режиме насоса или компрессора при вращении ротора рабочая среда под воздействием на нее разделителя 8, лопаток 7 и торообразных участков поверхностей статора 1 и ротора 2 приобретает вихреобразное движение. Такое движение рабочей среды препятствует ее свободному перетеканию по рабочей полости 6 в направлении вращения ротора. Под воздействием перемещающегося разделителя 8 давление рабочей среды повышается и рабочая среда вытеснятся в канал 17 и далее через кольцевой канал Р в выходной канал 15 первой ступени, а через канал 16 в рабочую полость 6 засасывается новое количество рабочей среды. Из выходного канала первой ступени рабочая среда через входной канал второй ступени поступает в рабочую полость второй ступени, где аналогичным образом происходит

дальнейшее повышение ее давления. Из выходного канала последней ступени рабочая среда поступает в канал для отвода среды в головке.

При выполнении дополнительных полостей 18 с лопатками 7 и разделителем 8, в машине обеспечивается преобразование энергии дополнительного количества рабочей среды , поступаюшей в эти полости по каналам 14 и 19. Процесс преобразовапия энергии аналогичен описанному выше для режимов работы в качестве двигателя и насоса или компрессора.

Размешение в рабочей полости дополнительного разделителя приводит при некотором снижении сопротивления перетечкам по рабочей полости (и соответственно незначительному снижении КПД) к увеличению крутяшего момента при работе в режиме двигателя за счет увеличения площади, воспринимаюшей давление рабочей среды, а при работе в режиме насоса или компрессора наличие дополнительного разделителя приводит к нагнетанию в кольцевой канал удвоенного (не считая потерь) объема рабочей среды.

При работе машины как в режиме двигателя, так и в режиме насоса или компрессора, опорный диск 3 под действием упругих сил подвески 4 воздействует на ротор 2 и заставляет его прижиматься к статору 1, компенсируя осевые погрешности изготовления и износа машины. При этом пары антифрикционных колец 27 и 28 и прижимаясь друг к другу исключают перетечки рабочей среды из рабочих полостей во входные и выходные каналы 14 и 15 по зазорам между ротором и статором и ротором и опорным диском. При температурных расширениях элементов машины в процессе работы опорный диск перемешается вниз, предотвращая тем самым заклинивание ротора между статором и онорным дисками.

Claims (5)

1. Многоступенчатая роторно-вихревая машина, в которой входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, а между статором и ротором каждой ступени образована рабочая полость, и в ней расположены рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, отличающаяся тем, что статор каждой ступени выполнен в виде диска, каждая ступень снабжена опорным диском, упругой подвеской, связанной с опорным диском, и обоймой, охватывающей статор и опорный диск, при этом ротор каждой ступени расположен между статором и опорным диском, между ротором и обоймой выполнен кольцевой канал, входной канал каждой ступени выполнен в ее опорном диске, выходной канал - в статоре и сообщен с кольцевым каналом, а в каждом роторе выполнены каналы, сообщающие рабочую полость с входным и кольцевым каналами.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена основанием, в котором выполнен канал для подвода рабочей среды, и головкой, в которой выполнен канал для отвода среды, при этом статор последней ступени зажат между головкой и обоймой последней ступени, статоры остальных ступеней зажаты между обоймами смежных ступеней.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что упругая подвеска выполнена в виде плоского кольца, зафиксированного по периферии на обойме.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что между ротором и опорным диском выполнена дополнительная рабочая полость с лопатками и разделителем, в роторе выполнены дополнительные каналы для сообщения этой полости с входным и кольцевым каналами.

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в одной или нескольких рабочих полостях установлено по крайне мере по одному дополнительному разделителю, связанному с ротором, при этом в роторах выполнены пары дополнительных каналов, сообщающих рабочую полость с входным и кольцевым каналами.