ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНАЯ ГИДРОТУРБИНА

ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНАЯ ГИДРОТУРБИНА
Полезная модель относится к области гидротурбостроения и может быть использована в диагональных и осевых поворотно-лопастных гидротурбинах.
Известны поворотно-лопастные гидротурбины, включающие турбинную камеру и размещенное в ней рабочее колесо с лопастями. При этом рабочее колесо размещено внутри турбинной камеры так, что между внутренней поверхностью облицовки турбинной камеры и периферийными кромками лопастей рабочего колеса образован зазор (зазор камера-лопасть) см., например, книгу: Квятковский B.C. Диагональные гидротурбины. М., Машиностроение, 1971, с.б-9, копия аналога прилагается.
Недостатком аналога являются значительные протечки воды через зазор камера-лопасть. Протечки ухудшают энергетические характеристики гидротурбины, что особенно сильно проявляется при эксплуатации диагональных гидротурбин, где очень сложно установить оптимальную величину зазора камера-лопасть, т.к. периферийная кромка лопасти находится непосредственно над камерой рабочего колеса, а размер зазора меняется при изменении величины действующего напора и нагрузки на агрегат, создавая опасность задевания лопасти за камеру.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является поворотно-лопастная гидротурбина, включающая турбинную камеру и расположенное в ней рабочее колесо с лопастями, причем, внутренняя поверхность облицовки турбинной камеры частично сопряжена с периферийными кромками лопастей с зазором, а на напорной поверхности каждой из лопастей укреплено ребро с отверс QOt132828
«fflilineiinj
2 O0tl
МПК : F03B 3/14
тиями (см.заявку N 2001119945/20(021004) на полезную модель, по которой принято РЕШЕНИЕ О ВЫДАЧЕ от 16.08.2001 г.). Узкая щель, образованная между параллельными плоскостями камеры и ребра, является как бы продолжением зазора камера-лопасть,увеличивая высоту последнего. Это обусловливает возникновение эффекта так назьтаемого лабиринтного уплотнения, благодаря которому создается дополнительное сопротивление истечению воды через зазор. Таким образом протечки воды из напорной полости рабочего колеса значительно уменьшаются, в результате чего увеличивается КПД турбины. Наличие отверстий в ребре позволяет еще больше уменьшить протечки воды, т.к. вертикальный поток воды, протекающий через зазор камера-лопасть, подсекается и частично гасится горизонтальным потоком воды, текущим через отверстия в ребрах, укрепленных на напорных поверхностях лопастей рабочего колеса.
Так прототип позволяет уменьшить протечки воды через зазор между камерой рабочего колеса и лопастью.
Однако и прототип не обеспечивает достаточного уменьшения протечек воды через зазор камера-лопасть. Кроме того,толщина облицовки турбинной камеры в зоне зазора камера-лопасть оказывается недостаточной для преодоления затрубного давления, которое может вызвать деформацию камеры в сторону лопастей. Указанные недостатки приводят к изменению величины зазора камера-лопасть, создавая опасность задевания лопасти за камеру.
в конечном итоге это обусловливает низкий КПД и, следовательно, низкую экономичность гидротурбины, а также недостаточную надежность ее работы.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи уменьшения протечек воды через зазор камера-лопасть и устранение негативного влияния затрубного давления воды на величину указанного зазора.
Для решения указанной задачи в поворотно-лопастной гидротурбине, включающей турбинную камеру и расположенное в ней рабочее колесо с лопастями, причем, внутренняя поверхность облицовки турбинной камеры частично сопряжена с периферийными кромками лопастей с зазором, а на напорной поверхности каждой из лопастей укреплено ребро с отверстиями, часть облицовки турбинной камеры, сопряженная с периферийными кромками лопастей, выполнена утолщенной, отверстия в ребре выполнены в виде гидравлических насадков, а в утолщенной части облицовки турбинной камеры по всему ее периметру выполнена выемка, которая расположена напротив гидравлических насадков, при этом форма и размеры гидравлических насадков и выемки соответствуют оптимальным условиям гашения энергии в зоне сопряжения облицовки турбинной камеры с периферийными кромками лопастей.
Заявителю не известны какие-либо технические решения, содержащие такую же совокупность признаков, что и заявляемое. Это свидетельствует о том, что заявляемое техническое решение удовлетворяет критерию новизна.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, где представлены:
на фиг.1 - турбинная камера, поперечный разрез/ на фиг.2 - общий вид рабочего колеса диагональной поворотно-лопастной гидротурбины/ на фиг.З - зазор камера-лопасть ; на фиг.4 - ребро, укрепленное на напорной поверхности лопасти.
Поворотно-лопастная гидротурбина включает турбинную камеру 1 и размещенное в ней рабочее колесо, представляющее собой втулку 2, в которой установлены лопасти 3 с периферийными кромками 4. К напорной поверхности 5 каждой из лопастей 3 вдоль всей ее периферийной кромки 4 приварено ребро 6, в котором выполнены отверстия в виде гидравлических, в данном примере конических, насадков 7. Ребро 6 приварено так, что поверхность его, обращенная к камере 1, является продолжением поверхности периферийной кромки 4 лопасти 3. Часть 8 облицовки турбинной камеры 1 выполнена утолщенной, а внутренняя поверхность утолщенной части 8 облицовки сопряжено с периферийными кромками 4 лопастей 3 с зазором 9 камера-лопасть. По всему периметру части 8 облицовки выполнена кольцеобразная выемка 10, которая расположена напротив гидравлических насадков 7. Форма и размеры гидравлических насадков 7 и выемки 10 подб фаются расчетным путем, исходя из условия обеспечения оптимальных условий гашения энергии водного потока в зоне зазора 9 камера-лопасть.
Гидротурбина работает следующим образом.
При воздействии водяного потока на рабочее колесо гидротурбины лопасти 3 подвергаются действию гидродинамических сил, которые создают момент вращения на рабочем колесе и осевую силу, действующая по потоку. Лопасти 3 передают осевую силу, действующая на них, на втулку 2 и на периферийные кромки 4. в процессе работы гидротурбины возникают протечки воды через зазор 9 камера-лопасть. Узкая щель, образованная между параллельными плоскостями камеры 1 и ребра б увеличивает высоту зазора 9, что обусловливает возникновение эффекта лабиринтного уплотнения, благодаря которому создается дополнительное сопротивление истечению воды через зазор 9. Это сопротивление еще больше увеличивается за счет наличия конических гидравлических насадков 7 в ребрах б и кольцеобразной выемки 10, т.к. основной вертикальный поток, протекающий через зазор 9, дважды пересекается и гасится: струями воды, истекающими из гидравлических насадков 7,и потоком, отраженным от внутренней поверхности выемки 10.
в результате значительно уменьшаются протечки воды через зазор 9 камера-лопасть.
Утолщение части 8 облицовки турбинной камеры 1 в зоне зазора 9 камера-лопасть исключает деформацию камеры 1 в сторону лопастей 3 под действием затрубного давления, могущую привести к задеванию лопастей 3 за камеру 1. Это обстоятельство повыщает надежность работы турбины.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает повьшение КПД и экономичности гидротурбины за счет значительного уменьшения протечек воды через зазор между камерой рабочего колеса и лопастью, а также повьшение надежности работы гидротурбины за счет устранения негативного влияния затрубного давления воды на величину--вышеуказанного зазора.
Для осуществления заявляемой полезной модели могут быть использованы обычные строительные материалы и приспособления.
Указанное обстоятельство, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию промышленная применимость.