СПИРАЛЬНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ТУРБИН

Область техники
Полезная модель относится к гидротехническому строительству, а именно к спиральным камерам для высоконапорных гидротурбин.
Уровень техники
Известна спиральная камера, содержащая стальную спиральную оболочку, размещенную внутри железобетонную оболочки, и мягкую прокладку, отделяющую верхнюю часть стальной спиральной оболочки от железобетонной оболочки [SU 218750]. В области, примыкающей к указанной мягкой прокладке, железобетонная оболочка армирована стержнями.
Такой тип армирования предусматривают и действующие нормативные документы [см., например, раздел «Армирование спиральных камер и водоводов», рис. 52 в «Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений к СНиП 2.06.08-87», доступном по ссылке sdoc/9/9897/index.htm,]
Проведенные расчетные и экспериментальные исследования показали, что известное решение не обеспечивает достаточной надежности и безопасности при длительной эксплуатации, поскольку стальная оболочка, непосредственно контактирующая с железобетоном в нижней части спиральной камеры, деформируется под давлением водного потока и, прижимаясь к спиральной поверхности железобетонной оболочки, создает в ней напряжения, способные вызвать появление трещин.
Сущность полезной модели
Предметом полезной модели является спиральная камера для турбин, содержащая стальную спиральную оболочку, размещенную внутри железобетонной оболочки, и мягкую прокладку, отделяющую верхнюю часть стальной спиральной оболочки от железобетонной оболочки, при этом железобетонная оболочка армирована стержнями, которые зафиксированы сваркой и образуют незамкнутый многоугольник, охватывающий указанную мягкую прокладку и нижнюю часть стальной спиральной оболочки.
В отличие от известной спиральной камеры, заявляемая камера дополнительно содержит армирующие стержни, размещенные под стальной спиральной оболочкой в той области железобетонной оболочки, которая примыкает к стальной спиральной оболочке снизу. При этом дополнительные стержни вместе со стержнями, расположенными, как и в известной спиральной камере, над стальной спиральной оболочкой, зафиксированы сваркой и образуют незамкнутый многоугольник, охватывающий указанную мягкую прокладку и нижнюю часть стальной спиральной оболочки.
Это повышает надежность и безопасность спиральной камеры и увеличивает срок ее эксплуатации.
Осуществление полезной модели
На фигуре показан фрагмент спиральной камеры в поперечном разрезе.
Камера содержит стальную спиральную оболочку 1, размещенную внутри железобетонной оболочки 2. Верхняя часть оболочки 1 отделена от оболочки 2 мягкой прокладкой 3. Оболочка 2 армирована стержнями 4, 5 и 6, которые охватывают верхнюю часть оболочки 1 и прокладку 3. Под оболочкой 1 дополнительно установлены арматурные стержни 7, 8 и 9. Положение всех стержней 4-9 зафиксировано сваркой так, что они образуют незамкнутый многоугольник, охватывающий как верхнюю часть оболочки 1 с прокладкой 3, так и нижнюю часть этой оболочки. Остальные элементы стальной арматуры железобетонной оболочки 2 условно не показаны на фигуре.
Стальная оболочка 1 и примыкающая к ней поверхность оболочки 2 имеют форму улитки, сужающейся книзу вокруг шахты (расположенной слева от показанного фрагмента), в которую устанавливается турбина. Поток падающей воды, которому спиральная камера придает вращательное движение, попадает на лопасти турбины и вращает ее.
Протекая внутри стальной оболочки 1, водный поток оказывает давление на оболочку 1, которое передается спиральной поверхности оболочки 2. Особенно опасны деформации нижней части стальной оболочки 1, которые непосредственно передаются к оболочке 2 и создают в ней опасные растягивающие напряжения.
Прокладка 3 и армирование стержнями 4, 5 и 6 защищают бетон оболочки 2 над оболочкой 1, а стержни 7, 8 и 9 повышают трещиностойкость бетона оболочки 2 в области, примыкающей к оболочке 1 снизу. В результате уменьшается количество трещин в бетоне и ширина их раскрытия, а также вероятность веерных трещин в бетоне оболочки 2 и вероятность их опасного выхода на поверхность турбинной шахты и под опоры турбины (что может привести к ее перекосу).
Таким образом, заявленная совокупность признаков со стержнями 4-9, которые зафиксированы сваркой и образуют незамкнутый многоугольник, охватывающий прокладку 3 и нижнюю часть оболочки 1 спиральной камеры, повышает ее прочность, трещиностойкость, надежность и безопасность.