Оборотна гідравлічна машина

Передбачуваний винахід відноситься до гідромашинобудування і може бути використаний при створенні оборотних гідравлічних машин з оборотним радіально-осьовим робочим колесом. На енергетичні характеристики гідравлічної машини впливає, наприклад, наявність напрямного апарата. Напрямний апарат [1] призначений: для регулювання витрати води, що проходить через гідромашину, шляхом зміни величини відкриття напрямного апарата; для запирання проточної частини гідромашини при нормальних зупинках агрегату і при аварійному захисті від розгону; для відкриття проточної частини гідромашини при пуску агрегату. При цьому, у напрямному апараті мають місце втрати напору [2]. Втрати напору в напрямному апараті гідромашин з радіально-осьовим робочим колесом значно більше, ніж у напрямному апараті гідромашин з поворотно-лопатевим робочим колесом. Звичайно перед гідромашинами на напірному водоводі встановлюють поворотні гідравлічні затвори [3] з метою: припинення доступу води до гідромашини при нормальних умовах експлуатації, а також при проведенні ревізій і ремонтів вузлів гідромашини; припинення доступу води до гідромашини або в напірний водовід в аварійних випадках. При цьому, для установки гідравлічного затвора потрібно спеціальне приміщення. У гідромашинобудуванні значне поширення одержують вмонтовані циліндричні затвори [4], розташовувані між статором і напрямним апаратом, застосування яких дозволяє одержати значну перевагу перед поворотними гідравлічними затворами: надійне закриття при будь-яких напорах і витратах; значна економія в будівельній частині; відсутність втрат енергії і підвищення ККД агрегату; захист напрямних лопаток від зносу внаслідок кавітаційної ерозії. Відома оборотна гідравлічна машина [5], що містить оборотне радіально-осьове робоче колесо, кришку, статор і напрямний аппарат, розташований між статором і робочим колесом. Недоліки відомої оборотної гідравлічної машини полягають у наступному: - наявність втрат напору в напрямному апараті в турбінному і насосному режимах; - імовірність зносу елементів напрямного апарата і необхідність ремонту останніх; - імовірність збільшення непродуктивних протічек води крізь напрямний апарат у міру зносу останнього. Найбільш близьким з виявлених аналогів до передбачуваного винаходу є відома оборотна гідравлічна машина [6], що містить оборотне радіально-осьове робоче колесо, кришку, статор, напрямний апарат і вмонтований циліндричний затвор, розташований між статором і напрямним апаратом. Недоліки відомої оборотної гідравлічної машини полягають у наступному: - наявність втрат напору в напрямному апараті, особливо при роботі в насосному режимі: - імовірність зносу елементів і регулюючих механізмів напрямного апарата і необхідність ремонту останніх; - імовірність збільшення непродуктивних протічек води через напрямний апарат у міру зносу останнього; - збільшення габаритів гідромашинного блоку в плані. В основу передбачуваного винаходу поставлена задача створити таку оборотну гідравлічну машину, нове виконання котрої дозволило б підвищити енергетичні характеристики й експлуатаційну надійність гідроагрегату. Оборотна гідравлічна машина, що заявляється, характеризується тим, що містить оборотне радіальноосьове робоче колесо, кришку, статор, напрямний апарат і вмонтований циліндричний затвор. При цьому, відмітними ознаками передбачуваного винаходу в порівнянні з прототипом є те, що напрямний аппарат виконано в статорі спеціально спрофільованими колонами, а вмонтований циліндричний затвор розміщено між статором і робочим колесом. Виконання оборотної гідравлічної машини по обмежувальних ознаках дозволяє одержати працездатну оборотну гідравлічну машину. Виконання напрямного апарата в статорі спеціально спрофільованими колонами дозволяє відмовитись від установки окремого напрямного апарата і розмістити вмонтований циліндричний затвор між статором і робочим колесом, що дозволяє виключити: - втрати напору в окремому напрямному апараті в турбінному і насосному режимах, що впливають на енергетичні показники гідроагрегата; - знос елементів окремого напрямного апарата, що впливає на надійність гідромашини; - непродуктивні протічки води через окремий напрямний апарат у міру зносу останнього, що впливає на енергетичні показники гідроагрегату. - необхідність ремонту елементів і регулюючих механізмів окремого напрямного апарата в міру зносу останніх, що впливає на економічність гідромашини; Напрямний апарат у вигляді спеціально спрофільованих колон статора забезпечує необхідні кути потоку і витрати води в турбінному і насосному режимах роботи гідромашини, що відповідають номінальним навантаженням гідромашини. Розміщення вмонтованого циліндричного затвора між статором і робочим колесом разом із напрямним апаратом, виконаним у статорі, дозволяє спростити конструкцію гідромашини і зменшити габарити гідромашинного блоку в плані до розмірів, порівнянних з гідромашинним блоком звичайного виконання [5], що впливає на зменшення обсягу будівельних робіт. Наявність вмонтованого циліндричного затвора дозволяє перекривати і відкривати проточну частину гідромашини. У цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє досягти технічний результат - одержати таку оборотну гідравлічну машину, що дозволяє підвищити енергетичні характеристики, експлуатаційну надійність і економічність гідроагрегату. Передбачуваний винахід ілюструється кресленням, на якому показаний розріз по оборотній гідравлічній машині. Оборотна гідравлічна машина містить оборотне радіально-осьове робоче колесо 1, кришку 2, статор 3, напрямний аппарат 4, утворений спеціально спрофільованими колонами статора 3, і вмонтований циліндричний затвор 5, розміщений між статором 3 і робочим колесом 1. При цьому, вмонтований циліндричний затвор 5 містить запірний кільцевий щит 6 і привід 7. У закритому положенні запірний кільцевий щит 6 перекриває проточну частину 8 гідромашини, а у відкритому положенні запірний кільцевий щит 6 розташовується в порожнині 9 кришки 2. Оборотна гідравлічна машина працює в такий спосіб. Наприклад, циліндричний затвор 5 знаходиться в закритому положенні. При цьому, запірний кільцевий щит 6 розташовується в проточній частині 8 між статором 3 і робочим колесом 1, перекриваючи проточну частину 8 і доступ води до робочого колеса 1. При цьому, немає необхідності осушувати спіральну камеру (не позначена), що надалі (при пуску гідравлічної машини) дозволить швидко відкрити доступ води до робочого колеса. Наприклад, циліндричний затвор 5 знаходиться у відкритому положенні. При цьому, запірний кільцевий щит 6, піднятий за допомогою привода 7, розташовується в порожнині 9 кришки 2, не утворюючи виступів у проточній частині 8, що можуть впливати на гідравлічні втрати. Проточна частина 7 заповнена потоком води гідравлічна машина працює. Джерела інформації, прийняті до уваги при складанні заявки 1. Справочник по гидротурбинам /под ред. H.H. Ковалева/. - Л.: "Машиностроение", Ленинградское отд-ие, 1984, с.96. 2. А.Ю. Колтон, И.З. Этинберг "Основы теории и гидродинамического расчета водяних турбин". -М.-Л.: Машгиз, 1958, с.139. 3. Справочник по гидротурбинам /под ред. H.H. Ковалева/. - Л.: "Машиностроение", Ленинградское отд-ие, 1984, с.285, 292, 293. 4. Материалы фирмы Вевей (Швейцария) по встроенным цилиндрическим затворам /перевод/. -Харьков: 1984, с.1-2. -Додається. 5. Гидравлические турбины /Отраслевой каталог/. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1989, с.84-86, рис.38. 6. Гидравлические турбины /Отраслевой каталог/. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1989, с.83-84, рис.37. Прототип.