роторно-вихревая машина

Формула изобретения

Роторно-вихревая машина, содержащая, по крайней мере, одну рабочую ступень, которая включает два статора и ротор, причем ротор выполнен в виде диска и расположен между статорами, а между ротором и каждым из статоров образована горообразная рабочая полость, в которой размещены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, при этом в роторе и смежных с ним статорах напротив друг друга по обеим сторонам горообразной рабочей полости выполнены кольцевые канавки для размещения в них уплотнительных колец, отличающаяся тем, что каждое уплотнительное кольцо закреплено в кольцевой канавке статора или ротора и установлено с возможностью вращения в смежной с ней канавке ротора или статора соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в насосах, компрессорах или двигателях.

Известна роторно-вихревая машина, содержащая, по крайней мере, одну рабочую ступень, которая включает два статора и ротор, причем ротор выполнен в виде диска и расположен между статорами, а между ротором и каждым из статоров образована торообразная рабочая полость, в которой размещены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором (см. свидетельство на полезную модель №7153, кл. F04D 5/00, F01D 1/08, 1998 г.).

Недостатком 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.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является роторно-вихревая машина, содержащая размещенный в корпусе пакет ступеней, в котором входные и выходные каналы смежных ступеней сообщены друг с другом, причем каждая ступень содержит закрепленный на валу ротор и закрепленный в корпусе статор, каждый ротор расположен между двумя статорами и между каждым статором и смежным с ним ротором образована торообразная рабочая полость, в которой расположены рабочие лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, при этом статор каждой ступени выполнен в виде диска, а в роторе и смежных с ним статорах напротив друг друга по обеим сторонам торообразной рабочей полости выполнены кольцевые канавки для размещения в них уплотнительных колец (см. патент на полезную модель RU №9267, кл. F04D 5/00, 16.02.1999).

Недостатком указанной машины являются большие гидравлические потери между ступенями, а также сложность обработки статоров.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является снижение гидравлических потерь в проточной части роторно-вихревой машины.

Техническим результатом, достигаемьм при реализации изобретения, является повышение КПД роторно-вихревой машины путем уменьшения перетечек рабочей среды по зазору между ротором и статорами машины.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что роторно-вихревая машина содержит, по крайней мере, одну рабочую ступень, которая включает два статора и ротор, причем ротор выполнен в виде диска и расположен между статорами, между ротором и каждым из статоров образована торообразная рабочая полость, в которой размещены лопатки, связанные со статором, и разделитель, связанный с ротором, в последнем и смежных с ним статорах напротив друг друга по обеим сторонам торообразной рабочей полости выполнены кольцевые канавки для размещения в них уплотнительных колец, а каждое уплотнительное кольцо закреплено в кольцевой канавке статора или ротора и установлено с возможностью вращения в смежной с ней канавке ротора или статора соответственно.

На фиг.1 представлен продольный разрез общего вида роторно-вихревой машины.

На фиг.2 - представлен разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - представлен разрез Б-Б на фиг.1.

Роторно-вихревая машина содержит, по крайней мере, одну рабочую ступень, которая включает ротор 1 и статоры 2 и 3. Ротор 1 выполнен в виде диска и расположен между статорами 2 и 3. Между ротором и каждым статором образована торообразная (имеющая в меридиональном сечении овальный или круглый профиль) рабочая полость 4, в которой расположены рабочие лопатки 5, связанные со статором, и разделитель 6, связанный с ротором. Между ротором и обоймой 7 выполнен кольцевой канал 8, а машина снабжена основанием 9, в котором выполнен канал 10 для подвода рабочей среды, и головкой 11, в которой выполнен канал 12 для отвода среды. Входной канал 13 ступени выполнен в статоре 2, выходной канал 14 - в статоре 3 (в виде пазов) и сообщен с кольцевым каналом 8. В роторе 1 выполнены каналы 15 и 16, сообщающие рабочую полость 4 с входным 13 и кольцевым 8 каналами. В роторе 1 и смежных с ним статорах 2 и 3 напротив друг друга по обеим сторонам торообразной рабочей полости 4 выполнены кольцевые канавки 17 для размещения в них уплотнительных колец 18 и 19. Каждое уплотнительное кольцо 18 и 19 закреплено в кольцевой канавке 17 статора 2 и 3 или ротора 1 и установлено с возможностью вращения в смежной с ней канавке 17 ротора 1 или статора 2 и 3 соответственно.

Роторно-вихревая машина работает следующим образом.

При работе роторно-вихревой машины в режиме двигателя поток рабочей среды через каналы 10, 13, 15 подается в рабочие полости 4. В каждой рабочей полости 4 ступени под действием торообразных участков поверхностей статора 2 (или 3) и ротора 1 и лопаток 5 приобретает вихреобразный характер, исключающий возможность ее свободного перетекания по рабочей полости 4 в канал 16 и далее в кольцевой и выходной каналы 8 и 14. В результате разделитель 6 оказывается под действием перепада давлений рабочей среды, и ротор 1 совершает вращательное движение, которое передается на связанный с ним вал машины. При наличии нескольких рабочих ступеней рабочая среда из выходного канала первой ступени 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 1 рабочая среда, находящаяся в каждой рабочей полости 4 ступени, под воздействием на нее разделителя 6, лопаток 5 и торообразных участков поверхностей статора 2 (или 3) и ротора 1 приобретает вихреобразное движение. Такое движение рабочей среды препятствует ее свободному перетеканию по рабочей полости 4 в направлении вращения ротора 1. Под воздействием перемещающегося разделителя 6 давление рабочей среды повышается, и рабочая среда вытесняется в канал 16 и далее через кольцевой канал 8 в выходной канал 14 первой ступени, а через канал 15 в рабочую полость 4 засасывается новое количество рабочей среды. При наличии нескольких рабочих ступеней рабочая среда из выходного канала первой 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.

Наличие уплотнительных колец 18 и 19 позволяет уменьшить перетечки рабочей среды по зазору между ротором 1 и статорами 2 и 3 и, за счет этого увеличить КПД машины.

Настоящее изобретение может быть использовано в машиностроении при создании роторно-вихревых насосов и компрессоров, а также при создании гидравлических двигателей роторного типа.