Спиральная камера гидротурбины или насоса

Спиральная камера гидротурбины или насоса
Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована в гидротурбостроении для создания спиральной камеры гидротурбины или насоса из оболочечных элементов, имеющих круглые и близкие к круговым поперечные сечения переменной площади. Размеры этих элементов определяются на основе гидродинамических расчетов и задаются на теоретическом чертеже.
Известна конструкция металлической спиральной камеры (см. Н.Н. Ковалев «Гидротурбины, стр. 152, Машиностроение, Ленинград, 1971), состоящая из соединенных между собой звеньев из листового проката, в которой каждое звено выполнено как фрагмент прямой круговой конической или цилиндрической оболочки, а смежные звенья стыкуются в меридианных сечениях, соответствующих расположению части теоретических сечений камеры. При этом теоретические плавные очертания спиральной камеры в плане заменяются вписанным многоугольником. Каждая из сторон этого многоугольника принимается в качестве прямолинейной образующей звена. Поверхность звена является линейчатой поверхностью, получаемой протягиванием образующей по круглым (овальным) стыковым сечениям.
Известна также конструкция спиральной камеры (см. А.Л. Герман и др. «Технология производства малых и средних гидротурбин, МАШГИЗ, Москва, 1954, Свердловск), состоящая из соединенных между собой звеньев из листового проката, в которой каждое звено выполнено как фрагмент прямой круговой конической или цилиндрической оболочки, и в которой, в отличие от предыдущего варианта, теоретические сечения звеньев располагаются не в меридианных сечениях, а в сечениях, удобных по условию раскроя разверток звеньев.
Наиболее близкой к заявляемой является спиральная камера (см. патент РФ №2186242), изготовленная из сваренных между собой звеньев из листового проката, где каждое звено выполнено как фрагмент прямой круговой конической или цилиндрической оболочки. Расчетные сечения этих звеньев расположены в меридианных, проходящих через ось гидромашины
МПК F03B 13/08, F04D 29/42
ПЛОСКОСТЯХ, и совмещены со стыковыми сечениями, т.е. не перпендикулярны осям звеньев. Алгоритм определения размеров звеньев основан на допустимости откпонения наклонных сечений конусов от крутых теоретических сечений спиральной камеры и на допустимости различия стыковых сечений смежных звеньев. Данная конструкция спиральной камеры, как и в предыдущих случаях, сформирована по принципу многоугольника, вписанного в контур теоретической спиральной камеры в плане.
Эти варианты формообразования спиральной камеры имеют один общий недостаток: изготовленная спиральная камера имеет в лромежутках между стыками звеньев сечения, зауженные по сравнению с теоретическими, что обусловлено использованием вписанного многоугольника из образующих звеньев. Это сужение увеличивает по сравнению с теоретическими данными скорости протекания воды через этот участок проточного тракта, что вызывает дополнительные гидравлические потери потока и снижает его эффективность. Кроме того, в прототипе построение спиральной камеры основано на вышеуказанных допущениях, искажающих ее теоретические размеры.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание конструкции спиральной камеры, в которой отсутствует заужение проточной части по сравнению с ее теоретическими очертаниями и полностью сохраняются размеры теоретических сечений звеньев.
Технический результат достигается тем, что в спиральной камере гидротурбины или насоса, изготовленной из соединенных между собой звеньев из листового проката, в которой каждое звено выполнено как фрагмент прямой круговой конической или цилиндрической оболочки, размеры каждого фрагмента определены по теоретическому меридианному сечению, расположенному перпендикулярно оси фрагмента и углу конусности, обеспечивающему стыковку контуров торцевых сечений соседних фрагментов.
Наиболее предпочтительным является выбор угла конусности из условия совпадения контуров торцевых сечений соседних фрагментов в точках квадранта.
Как правило, первое по ходу потока звено выполняют как фрагмент круговой цилиндрической оболочки, а все последующие как фрагменты прямых круговых конических оболочек.
Сущность изобретения поясняется на примере конкретного выполнения. На фиг. показана спиральная камера, образованная из звеньев 1, представляющих собой фрагменты оболочек правильных конусов. Первое по ходу потока звено выполнено как фрагмент круговой цилиндрической оболочки, а все последующие как фрагменты прямых круговых конических оболочек. Теоретические сечения 2 проточной части спиральной камеры расположены не на стыковых сечениях 3 звеньев, а внутри звеньев перпендикулярно их осям, что позволяет получить круговые теоретические контуры. Образующие 4 звеньев 1 формируют многоугольник, охватывающий контур 5 теоретической спиральной камеры в плане. Конусность каждого звена 1 определяется из условий совпадения контуров звеньев 1 в 4-х характерных точках 6 (точки квадранта) в стыковых сечениях 3.
Таким образом, благодаря новому принципу формообразования спиральной камеры создана конструкция спиральной камеры, в которой отсутствует заужение проточной части по сравнению с ее теоретическими очертаниями и полностью сохраняются размеры теоретических сечений звеньев.
Этот принцип формообразования спиральной камеры может быть применен и для других изогнутых с переменными сечениями участков проточного тракта гидротурбины, например отсасывающей трубы.