Ротор оніпка для перетворення руху енергетичного потоку в обертовий рух і навпаки

Реферат: Винахід належить до рушіїв або насосів, що працюють у плинному середовищі. Ротор для перетворення енергії руху потоку в енергію обертового руху і навпаки має конусоподібний корпус зі спіралеподібними лопатями. Площа однієї бокової поверхні спіралеподібної лопаті щонайменше в два рази більша за площу протилежної бокової поверхні лопаті. Вона плавно нахилена навкруги і до основи конусоподібного корпуса. Під час обертання ротора перетікання потоку через вершину лопаті і його завихрення дещо гальмується похилою поверхнею зворотного боку лопаті. Винахід сприяє зменшенню завихрень у потоці і підвищенню ККД. UA 102689 C2 (12) UA 102689 C2 UA 102689 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі машинобудування, зокрема до виробництва роторів для вітродвигунів, гідротурбін, вентиляторів і двигунів літальних апаратів. Відомий ротор (RU № 2336669 Н05К 7/20) містить циліндричний корпус з конусоподібним торцем, з'єднаний із багатьма спіралеподібними лопатями у вигляді багатозахідного шнека, які розташовані на поверхні конусоподібного корпуса навкруги його осі. Кожна з лопатей розташована на початковій ділянці циліндричної поверхні корпуса з кутом атаки не більше 10° зі збільшенням кута атаки до 90° на кінцевій конусоподібній його ділянці. Перша і друга бокові поверхні спіралеподібної лопаті з'єднані на її вершині. Збігаються зі суттєвими ознаками відомого ротора конусоподібний корпус, з'єднаний із багатьма спіралеподібними лопатями, які розташовані на поверхні конусоподібного корпуса навкруги його осі. Перша і друга бокові поверхні кожної спіралеподібної лопаті з'єднані на її вершині. При обертанні лопаті відомого ротора частина енергетичного потоку утворює безпосередньо за вершиною лопаті турбулентні потоки надмірної інтенсивності, що сприяє надмірному обміну енергією цієї частини енергетичного потоку та лопаті і, як наслідок, надмірному гальмуванню лопаті. Відомий ротор (RU № 2378155 В64С 11/00) містить корпус у вигляді втулки, з'єднаний із багатьма лопатями, утвореними плоскими поверхнями і розташованими навкруги його осі. Група перших бокових поверхонь лопатей своїм переднім краєм встановлена під позитивним кутом, група других бокових поверхонь лопатей - під від'ємним кутом до площини, перпендикулярній вектору окружної швидкості перерізу лопаті. Кінці обох груп бокових поверхонь лопатей з'єднані між собою. Збігаються зі суттєвими ознаками відомого ротора корпус, з'єднаний з багатьма лопатями, які розташовані навкруги його осі. Перша і друга поверхні кожної лопаті з'єднані на її вершині. Площа другої бокової поверхні кожної лопаті нахилена до поверхні корпуса. Недолік відомого ротора такий, як у першого аналога. Відомий ротор (RU № 2156883 F03B 3/12, 3/04) містить корпус з конусом, з'єднаний із багатьма спіралеподібними лопатями, розташованими навкруги його осі у вигляді пропелера. Кожна з них закріплена на корпусі з'єднувальними фланцями у формі прямокутника. Перша і друга бокові поверхні кожної спіралеподібної лопаті з'єднані на її вершині. Збігаються зі суттєвими ознаками відомого ротора корпус, з'єднаний з багатьма спіралеподібними лопатями, які розташовані навкруги його осі. Перша і друга поверхні кожної лопаті з'єднані на її вершині. Недолік відомого ротора такий, як у першого аналога. Відомий ротор (UA № 69486 F03D 1/00, 1/06, 7/04), вибраний за прототип, містить конусоподібний корпус, з'єднаний із багатьма спіралеподібними лопатями, які розташовані на поверхні конусоподібного корпуса навкруги його осі. Кожна спіралеподібна лопать виконана як стрічка, площа якої збільшується до основи конусоподібного корпуса. Перша і друга бокові поверхні спіралеподібної лопаті з'єднані на її вершині. Збігаються зі суттєвими ознаками відомого ротора конусоподібний корпус, з'єднаний із багатьма спіралеподібними лопатями, які розташовані на поверхні конусоподібного корпуса навкруги його осі. Перша і друга бокові поверхні кожної спіралеподібної лопаті з'єднані на її вершині. Недолік відомого ротора такий, як у першого аналога. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого ротора, у якому шляхом зміни конструкції зменшено інтенсивність турбулентних потоків за вершиною лопаті, їх обмін механічною енергією з лопаттю і, як наслідок, зменшено гальмування лопаті. Ця задача вирішуються тим, що в роторі для перетворення руху енергетичного потоку в обертовий рух і навпаки, який містить конусоподібний корпус, з'єднаний із щонайменше однією спіралеподібною лопаттю, яка розташована на поверхні конусоподібного корпуса навкруги його осі, перша і друга бокові поверхні спіралеподібної лопаті з'єднані на її вершині, згідно з винаходом площа другої бокової поверхні спіралеподібної лопаті щонайменше в два рази більша площі першої бокової поверхні спіралеподібної лопаті і плавно нахилена навкруги і до основи конусоподібного корпуса Сукупність наведених основних ознак ротора для перетворення руху енергетичного потоку в обертовий рух і навпаки забезпечує зменшення інтенсивності турбулентних потоків і гальмування ними лопаті. Крім того, як додатковий позитивний ефект, зменшується інтенсивність побічних звукових коливань в повітряному середовищі і побічних хвильових або кавітаційних процесів у рідині. 1 UA 102689 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 На фіг. 1 схематично зображено ротор для перетворення руху енергетичного потоку в обертовий рух і навпаки, на фіг. 2 - його поперечний переріз, на фіг. 3 - поперечний переріз подібного ротора з чотирма лопатями. Конусоподібний корпус 1 з'єднаний біля своєї центральної осі 2 з елементом кріплення до двигуна, наприклад валом, який на рисунках не показаний. На поверхні конусоподібного корпуса 1 навкруги його осі розташована спіралеподібна лопать з першою боковою поверхнею 3 і другою боковою поверхнею 4. Обидві бокові поверхні 3 і 4 утворюють у місці їх дотику вершину 5. Площа другої бокової поверхні 4 в три-п'ять разів більша площі першої бокової поверхні 3 і плавно нахилена навкруги і до основи конусоподібного корпуса 1. У варіанті, коли кількість лопатей три і більше, друга бокова поверхня 4 може бути подовжена до місця кріплення першої бокової поверхні 3 до поверхні конусоподібного корпуса 1, як показано на фіг. 3. Ротор для перетворення руху енергетичного потоку в обертовий рух і навпаки працює таким чином. Варіант 1. При використанні ротора у складі вітродвигуна вітровий потік через тиск на флюгер орієнтує вершину конусоподібного корпуса 1 з центральною віссю 2 проти напрямку свого руху. Вітровий потік розтинається поверхнею конусоподібного корпуса 1, стикається з першою боковою поверхнею 3 спіралеподібної лопаті, утворює крутний момент, який спричиняє обертання ротора. Одна частина вітрового потоку відбивається під кутом від першої бокової поверхні 3, інша його частина переходить через вершину 5 і плавно обтікає другу бокову поверхню 4 до зустрічі з відкритою поверхнею конусоподібного корпуса 1, з першою боковою поверхнею 3 або виходить за лінію основи конусоподібного корпуса 1. При цьому частина вітрового потоку за вершиною 5 не зустрічає перешкод під великими кутами атаки, утворює турбулентні потоки невеликої інтенсивності, які невеликою мірою передають механічну енергію лопаті і гальмують її рух. Крім того, частина вітрового потоку за вершиною 5 утворює прилеглі до другої бокової поверхні 4 ламінарні потоки, швидкість яких суттєво перевищує швидкість навколишнього вітрового потоку, що спричиняє появу сил, які сприяють обертанню ротора. Варіант 2. При використанні ротора у складі гідротурбіни потік води через тиск на руль орієнтує вершину конусоподібного корпуса 1 з центральною віссю 2 проти напрямку свого руху. Потік води взаємодіє з елементами ротора аналогічно тому, як викладено у варіанті 1 з урахуванням відмінностей у фізичних властивостях енергетичних потоків. Варіант 3. При використанні ротора у складі вентилятора його встановлюють за вибраним напрямком і обертають навкруг осі 2 із набіганням першої бокової поверхні 3 на навколишнє повітря. Повітря взаємодіє з елементами ротора аналогічно тому, як викладено у варіанті 1 з урахуванням того, що його приток здійснюється зі сторони основи конусоподібного корпуса 1 та із радіальних напрямків, а нагнітання - в бік вершини конусоподібного корпуса 1. Варіант 4. При використанні ротора як повітряного гвинта гелікоптера його встановлюють вершиною конусоподібного корпуса 1 вниз і обертають навкруг осі 2 із набіганням першої бокової поверхні 3 на навколишнє повітря. Повітря взаємодіє з елементами ротора аналогічно тому, як викладено у варіанті 3. При збільшенні числа обертів і за умов виконання необхідних аеродинамічних узгоджень щодо параметрів гелікоптера і його повітряного гвинта, механічної енергії повітряного потоку, яка діє на першу бокову поверхню 3, стає достатньо для початку руху гелікоптера. Прискоренню цього моменту сприяє обтікання повітрям другої бокової поверхні 4. Ротор для перетворення руху енергетичного потоку в обертовий рух і навпаки, який пропонується, має високу ефективність і сприяє зменшенню шумів та вібрацій сполучених з ним механізмів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 Ротор для перетворення руху потоку в обертовий рух і навпаки, який містить конусоподібний корпус, зв'язаний із щонайменше однією спіралеподібною лопаттю, яка розташована на поверхні конусоподібного корпуса навкруги його осі, перша і друга бокові поверхні спіралеподібної лопаті зв'язані на її вершині, який відрізняється тим, що площа другої бокової поверхні спіралеподібної лопаті щонайменше в два рази більша площі першої бокової поверхні спіралеподібної лопаті і плавно нахилена навкруги і до основи конусоподібного корпуса. 2 UA 102689 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3