Роторний двигун

1. Роторний двигун, який має спіральний корпус і роторне колесо, який відрізняється тим, що 3 Також відомі роторні машини з робочими поверхнями одинарної кривизни. Міжлопаткові канали робочого колеса вентилятора (Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы. М.,1980. с.7 рис.4) мають лопатки циліндричної форми, які закріпленні між переднім і заднім дисками. Передній диск конусний для зменшення дифузорності міжлопаткових каналів. Хоч у робочому колесі повітродувки по патенту US 2003/0002986 А1 міжлопаткові канали мають постійну ширину із-за вигибу лопаток по спіралі Архімеда. Тобто, міжлопаткові або роторні канали позбавлені дифузорності при плоских дисках. Але для суттєвого підвищення ефективності роторних машин потрібне лійкоподібне звуження роторних каналів. Бо, при обертанні роторного колеса, роторні канали по їх довжині мають числове значення v лінійної швидкості прямо пропорційне їх відстані від осі обертання (Яворский Б.М. и Детлаф А.А. Справочик по физике. М.,1971, с.24). При постійній ширині роторних каналів, немає змоги ефективно узгоджувати лінійні швидкості робочого тіла і каналів. Крім того, для ефективної роботи роторних машин необхідно і достатньо двох роторних каналів. В роторному колесі по патенту UA 64135 С2 є два роторні канали, утворені спіральною стінкою по формі спіралі Ферма (Савелов А.А. Плоские кривые. М., 1960. Рис. 141 с.201). Немодифікована спіраль Ферма має ту особливість, що круг, вміщуючий в собі перший виток спіралі, і кільця, вмішуючі наступні витки, мають рівні між собою площі так, що кожне наступне кільце менше по ширині, але більше по довжині, ніж попереднє. Таким чином, лінійна швидкість робочого тіла в роторних каналах, зростаючи обернено пропорційно зменшенню площ поперечного перерізу цих каналів, зростає у тому ж напрямі по радіусу, що і лінійна швидкість самого колеса. Але необхідно не лише співпадання напрямів прискорень, а і їх відносна величина. В залежностях від величини гальмівного моменту на валу двигуна, у двигуні лінійні прискорення робочого тіла мають перевищувати лінійні прискорення каналів. Лише в лічильнику та у двигуні в режимі нульового навантаження (яловий хід) ці прискорення практично співпадають. У більшості випадків згадані прискорення можливо узгодити модифікацією спіралі Ферма. В роторному колесі по патенту UA 64135 С2 така модифікація можлива. У комплекті із спіральними корпусами, конструктивно схожими з корпусами відомих вентиляторів і повітродувок, його можна представити як окремі варіанти роторної машини. Тому роторне колесо по патенту UA 64135 С2 прийнято за прототип винаходу. Недоліком прототипа є нерівність осьових сил, яка може бути особливо помітною при горизонтальному положенні вала і при високих тисках робочого тіла і великих потужностях роторних двигунів, 90821 4 наприклад у декілька сотень, а то і тисяч кіловат. Ця нерівність викликається тим, що передній диск, порівняно з заднім диском, має меншу площу на величину площі вхідного отвору. Задачею винаходу є повна компенсація осьових сил роторного двигуна при горизонтальному положенні вала. Поставлена задача вирішується створенням: роторного колеса з двобічним входом робочого тіла. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де схематично зображено роторний двигун з двобічним входом робочого тіла. Зовні він має спіральний корпус 1, обабіч якого розміщені вхідні патрубки 2, а по центру - викидний патрубок 3. Корпус 1 і патрубки 2 умовно показані прозорими. У корпусі 1 розміщено ротор, який складається із вала 4 з насадженим на ньому заднім диском 5. Між заднім диском 5 і двома передніми дисками 6 закріплені зі зміщенням по осі на кут 90° одна відносно другої спіральні стінки 7. Ці стінки, для пропуска вала, можуть мати поперечний виріз по діаметру вала, або поздовжній проріз для двобічного обхвата вала і можуть кріпитись до дисків способом пайки і/або стяжними шпильками з різьбою правою з одного їх кінця і лівою з другого (шпильки на схемі не показані). Диски можуть мати пази і/або виступи для додаткової фіксації і кріплення спіральних стінок. Між вхідними патрубками 2 і дисками 6 встановлені антифрикційні ущільнюючі кільцеві прокладки 8. Вал 4 спирається на підшипники 9. Перший виток спіральної стінки 7 співпадає з вхідним отвором у передньому диску 6, а решта її витків утворюють роторні канали. Кількість витків спіральної стінки 7 і інтенсивність їх звуження підбирається в залежностях: від тиску робочого тіла, який необхідно спрацювати, від діаметра колеса, від характеристики гальмівного моменту, від необхідної частоти обертання. Більшу чи меншу інтенсивність звуження роторних каналів можна вибрати, модифікуючи спіраль Ферма, відповідно зменшуючи в її формулі показник степеня, наприклад з 0,5 до 0,4, чи збільшуючи його, наприклад з 0,5 до 0,7. Робоче тіло під тиском подається через патрубки 2 в роторні канали роторного колеса, які утворені спіральними стінками 7 і дисками 5 і 6. Сила реакції робочого тіла на вгнуті поверхні цих каналів змушує роторне колесо обертатись разом з валом 4, долаючи при цьому гальмівні моменти. При повному навантажені двигуна сила реакції може бути діючою по всій довжині роторних каналів, за умови достатнього тиску і лінійної швидкості робочого тіла. Перевищення лінійних прискорень робочого тіла відносно лінійних прискорень роторних каналів забезпечується достатнім поступовим звуженням цих каналів по їх довжині. Відпрацьоване робоче тіло по дотичній до спіральної стінки 7 викидається через викидний патрубок 3. 5 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 90821 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601