Ротор и перемешивающее устройство - RU2016149510A

1. Ротор (1), включающий в себя вращающийся вал (2), комплект лопастей (3) ротора, имеющих сложную форму и расположенных вдоль всей длины или части длины вращающегося вала, при этом лопасти проходят параллельно плоскости, ортогональной к оси (22) вращения, причем комплект лопастей ротора, имеющих сложную форму, содержит, по меньшей мере, один ярус (28) лопастей ротора, имеющих сложную форму; при этом каждый ярус (28) содержит, по меньшей мере, две лопасти (3) ротора, имеющие сложную форму и расположенные с равными промежутками вокруг указанного вала; причем лопасти ротора, имеющие сложную форму, соединены с вращающимся валом посредством одного из их концов; при этом лопасти ротора, имеющие сложную форму, характеризуются тем, что:

а) лопасть ротора, имеющая сложную форму, содержит, по меньшей мере, одну точку (6) реверса осевого усилия, приложенного к текучей среде, причем точка реверса разделяет лопасть ротора, имеющую сложную форму, на, по меньшей мере, два элемента (4 и 5), которые проходят в радиальном направлении относительно друг друга, так что каждый элемент имеет направление осевого усилия, противоположное по отношению к направлению осевого усилия, создаваемого другим элементом;

b) сечение замкнутого контура каждого элемента образует стандартный аэродинамический профиль с четырехзначным обозначением согласно классификации NACA, показанный в виде Знака 1, Знака 2, Знака 3 и Знака 4, в котором:

i. параметры m, p и t изменяются в радиальном направлении вдоль направления протяженности лопасти ротора, имеющей сложную форму;

ii. длина с хорды, которая соединяет переднюю кромку с задней кромкой указанного профиля, изменяется в радиальном направлении вдоль направления протяженности лопасти ротора, имеющей сложную форму;

iii. хорда имеет угол α наклона относительно плоскости, ортогональной к оси вращения, который изменяется в радиальном направлении вдоль направления протяженности лопасти ротора, имеющей сложную форму.

2. Ротор по п.1, в котором m находится в диапазоне между 0,001 и 0,25, p находится в диапазоне между 0,01 и 0,85, t находится в диапазоне между 0,015 и 0,75, длина с хорды находится в диапазоне между 0,02 и 0,25 от диаметра D ротора, а угол α наклона хорды относительно плоскости, ортогональной к оси вращения, находится в диапазоне между 15° и 75°.

3. Ротор по п.2, в котором сечение (8) замкнутого контура лопасти ротора, имеющей сложную форму, которое соответствует месту соединения с вращающимся валом (2), образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,15, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,85, t находится в диапазоне от 0,02 до 0,75, с находится в диапазоне от 0,02 до 0,15, и α находится в диапазоне от 20° до 75°.

4. Ротор по п.2, в котором сечение (9) замкнутого контура лопасти ротора, имеющей сложную форму, которое соответствует месту соединения первого элемента (4) с точкой (6) реверса, образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,25, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,7, t находится в диапазоне от 0,2 до 0,65, с находится в диапазоне от 0,02 до 0,2, и α находится в диапазоне от 15° до 60°.

5. Ротор по п.2, в котором сечение (10) замкнутого контура лопасти ротора, имеющей сложную форму, которое соответствует месту соединения второго элемента (5) с точкой (6) реверса, образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,15, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,7, t находится в диапазоне от 0,02 до 0,25, с находится в диапазоне от 0,04 до 0,2, и α находится в диапазоне от 20° до 60°.

6. Ротор по п.2, в котором сечение (11) замкнутого контура лопасти ротора, имеющей сложную форму, которое соответствует наружному концу указанной лопасти, образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,25, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,75, t находится в диапазоне от 0,015 до 0,25, с находится в диапазоне от 0,04 до 0,25, и α находится в диапазоне от 15° до 45°.

7. Ротор по любому из п.п.1-6, в котором имеющий четырехзначное обозначение согласно классификации NACA стандартный аэродинамический профиль лопасти (3) ротора, имеющей сложную форму, выполнен с криволинейным профилем (21) или с сегментированным непрерывным профилем (24), состоящим из n отрезков, в котором два следующих друг за другом отрезка образуют угол β, причем n находится в диапазоне между 2 и 10, а β находится в диапазоне между 0,1° и 270°.

8. Ротор по любому из п.п.1-6, в котором имеющий четырехзначное обозначение согласно классификации NACA стандартный аэродинамический профиль лопасти (3) ротора, имеющей сложную форму, реализован посредством непрерывного профиля, состоящего из комбинации криволинейных участков и n отрезков, в котором два следующих друг за другом отрезка образуют угол β, который находится в диапазоне между 0,1° и 270°, при этом n варьируется между 2 и 10.

9. Перемешивающее устройство, содержащее:

ротор (1) по любому из п.п.1-8, который имеет функцию перемешивания однофазной или многофазной текучей среды за счет сообщения ей движения, и

статор (15), который содержит наружный корпус (25) и комплект лопастей (16) статора, имеющих сложную форму, расположенных на всей или на части внутренней боковой поверхности корпуса; причем комплект лопастей статора, имеющих сложную форму, содержит, по меньшей мере, один ярус лопастей статора, имеющих сложную форму, при этом каждый ярус (29) содержит, по меньшей мере, две лопасти (16) статора, имеющие сложную форму и расположенные с равными промежутками в угловом направлении, при этом лопасти статора, имеющие сложную форму, прикреплены к внутренней боковой поверхности наружного корпуса (25) посредством одного из их концов, причем статор имеет функцию преобразования движения, генерируемого ротором, в преимущественно аксиальный поток.

10. Перемешивающее устройство по п.9, в котором лопасть (16) статора, имеющая сложную форму, имеет следующие характеристики:

а) лопасть (16) статора, имеющая сложную форму, включает в себя, по меньшей мере, одну точку (19) реверса осевого усилия, приложенного к текучей среде, при этом указанная точка реверса разделяет указанную лопасть на, по меньшей мере, два элемента (20) и (26) таким образом, что каждый элемент имеет направление осевого усилия, противоположное по отношению к направлению осевого усилия, создаваемого другим элементом;

b) сечение замкнутого контура каждого элемента образует стандартный аэродинамический профиль с четырехзначным обозначением согласно классификации NACA, указанный в виде Знака 1, Знака 2, Знака 3 и Знака 4, в котором:

i. параметры m, p и t изменяются в радиальном направлении вдоль направления протяженности имеющего сложную форму, лопастного элемента (16) статора;

ii. длина с хорды, которая соединяет переднюю кромку с задней кромкой указанного профиля, изменяется в радиальном направлении вдоль направления протяженности имеющего сложную форму, лопастного элемента (16) статора;

iii. хорда имеет угол α наклона относительно плоскости, ортогональной к оси вращения, который изменяется в радиальном направлении вдоль направления протяженности лопасти (16) статора, имеющей сложную форму.

11. Устройство по п.10, в котором параметр m находится в диапазоне между 0,001 и 0,16, p находится в диапазоне между 0,01 и 0,8, t находится в диапазоне от 0,05 до 0,8, с находится в диапазоне между 0,02 и 0,15 от диаметра D ротора, и угол α наклона хорды относительно плоскости, ортогональной к оси вращения, находится в диапазоне между 25° и 80°.

12. Устройство по п.11, в котором сечение (18) замкнутого контура лопасти статора, имеющей сложную форму, которое соответствует внутреннему концу указанной лопасти, образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,16, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,8, t находится в диапазоне от 0,05 до 0,3, с находится в диапазоне от 0,02 до 0,15, и α находится в диапазоне от 30° до 70°.

13. Устройство по п.11, в котором сечение (17) замкнутого контура лопасти статора, имеющей сложную форму, которое соответствует месту соединения первого элемента (20) с точкой (19) реверса, образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,15, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,75, t находится в диапазоне от 0,15 до 0,6, с находится в диапазоне от 0,02 до 0,15, и α находится в диапазоне от 40° до 80°.

14. Устройство по п.11, в котором сечение (30) замкнутого контура лопасти статора, имеющей сложную форму, которое соответствует месту соединения второго элемента (26) с точкой (19) реверса, образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,15, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,75, t находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, с находится в диапазоне от 0,02 до 0,15, и α находится в диапазоне от 25° до 75°.

15. Устройство по п.11, в котором сечение (27) замкнутого контура лопасти статора, имеющей сложную форму, которое соответствует месту соединения со стенкой статора(25), образует аэродинамический профиль, в котором m находится в диапазоне от 0,001 до 0,15, p находится в диапазоне от 0,01 до 0,75, t находится в диапазоне от 0,2 до 0,8, с находится в диапазоне от 0,02 до 0,15, и α находится в диапазоне от 25° до 75°.

16. Перемешивающее устройство по любому из п.п.9-15, в котором имеющий четырехзначное обозначение согласно классификации NACA, стандартный аэродинамический профиль лопасти (16) статора, имеющей сложную форму, выполнен с криволинейным профилем или с непрерывным сегментированным профилем, состоящим из n отрезков, в котором два следующих друг за другом отрезка образуют угол β, причем n находится в диапазоне между 2 и 10, а β находится в диапазоне между 0,1° и 270°.

17. Перемешивающее устройство по любому из п.п.9-15, в котором имеющий четырехзначное обозначение согласно классификации NACA, стандартный аэродинамический профиль лопасти (3) статора, имеющей сложную форму, реализован посредством непрерывного профиля, состоящего из комбинации криволинейных участков и n отрезков, в котором два следующих друг за другом отрезка образуют угол β, который находится в диапазоне между 0,1° и 270°, при этом n находится в диапазоне между 2 и 10.

18. Устройство по любому из п.п.9-17, в котором ряд лопастей (3) ротора, имеющих сложную форму, находится между рядами лопастей (16) статора, имеющих сложную форму, так что имеется чередование яруса (28) лопастей (3) ротора, имеющих сложную форму, и яруса (29) лопастей (16) статора, имеющих сложную форму, причем образуется расстояние между лопастями ротора, имеющими сложную форму, и лопастями статора, имеющими сложную форму, которое находится в диапазоне от 5% до 100% от высоты h лопасти ротора, имеющей сложную форму.

19. Перемешивающее устройство по любому из п.п.9-18, в котором лопасти (3) ротора, имеющие сложную форму, и лопасти (16) статора, имеющие сложную форму, находятся на одинаковом расстоянии друг от друга в угловом направлении.

20. Перемешивающее устройство по любому из п.п.9-19, в котором точка реверса в лопасти (16) статора, имеющей сложную форму, или точка реверса в лопасти (3) ротора, имеющей сложную форму, или обе данные точки представляют собой элемент опоры (6), имеющей сложную форму, расстояние от которой до оси (22) вращения определяет окружность, которая разделяет зону, образованную за счет выполнения поперечного разреза статора (15), на две зоны с равной площадью поверхности.

21. Способ изготовления лопасти ротора, имеющей сложную форму, или лопасти статора, имеющей сложную форму, с аэродинамическим профилем посредством съема стружки или посредством сваривания вместе одной или более кованых деталей или полуфабрикатов, предпочтительно брусков или плит.

22. Способ получения имеющего сложную форму, аэродинамического профиля лопасти ротора или лопасти статора посредством сгибания, закручивания и гибки брусков и листов и последующего приваривания брусков и листов друг к другу таким образом, чтобы обеспечить наилучшее приближение к указанному аэродинамическому профилю.