Роторно-лопатева гідравлічна машина

1. Роторно-лопатева гідравлічна машина, що включає напрямний апарат, турбінну камеру, робоче колесо, яке складається з корпусу зі встановленими на ньому лопатями і роз'ємно закріплене на валу, що встановлений в підшипнику, а також відсмоктувальну трубу, яка відрізняється тим, що 3 лінії току води в проточній частині машини за рахунок поліпшення гідродинамічних характеристик потоку води і зменшення кількості його поворотів в проточній частині, що дозволяє спростити конструкцію і зменшити габарити гідравлічної машини, підвищити її пропускну спроможність, питому потужність, а також розширити експлуатаційні можливості при забезпеченні високого ККД гідравлічної машини. Поставлена задача вирішується тим, що в гідравлічній машині, що включає напрямний апарат, турбінну камеру, робоче колесо, яке складається з корпусу зі встановленими на ньому лопатями і роз'ємне закріплене на валу, який встановлений в підшипнику, а також відсмоктувальну трубу, згідно корисної моделі новим є те, що турбінна камера виконана у вигляді гвинтоподібного порожнистого циліндра, один кінець якого сполучений з напрямним апаратом, а інший його кінець сполучений з відсмоктувальною трубою, лопаті робочого колеса розміщені безпосередньо в порожнині гвинтоподібного циліндра, а напрямний апарат розміщений перед турбінною камерою. Новим є також те, що номінальний внутрішній діаметр турбінної камери дорівнює діаметру робочого колеса. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Виконання турбінної камери у вигляді гвинтоподібного порожнистого циліндра, а також розташування лопатей робочого колеса безпосередньо в гвинтовій порожнині турбінної камери забезпечує рівномірний перетин потоку води від напрямного апарата до відсмоктувальної труби, що приводить до поліпшення гідродинамічних характеристик потоку. Це дозволяє підвищити пропускну спроможність і питому потужність гідравлічної машини, що значно розширює її експлуатаційні можливості, які дозволяють використовувати її в широкому діапазоні напорів. Крім того, в конструкції гідравлічної машини гвинтова турбінна камера виконує одночасно і функцію камери робочого колеса, завдяки чому її розміри зменшуються до розміру діаметра робочого колеса, при цьому, номінальний внутрішній діаметр турбінної камери дорівнює діаметру робочого колеса. Це сприяє також спрощенню конструкції і, відповідно, зменшенню габаритів основного вузла гідравлічної машини - вузла для перетворення гідравлічного напору води в механічну енергію. Розміщення напрямного апарата в загальній компоновці гідравлічної машини перед турбінною камерою забезпечує подачу в неї води з мінімальними енергетичними втратами. Завдяки новій компоновці окремих вузлів гідромашини, виконанню турбінної камери у вигляді гвинтоподібного порожнистого циліндра, і розташуванню напрямного апарата перед турбінною камерою отримують оптимальну лінію потоку води, при якій значно покращуються гідродинамічні характеристики потоку за рахунок зменшення числа поворотів потоку в проточній частині гідравлічної машини. Це можливо внаслідок того, що потік води, проходячи через проточну частину, піддається лише двократній деформації, а саме, плавному обтіканню напрямного апарата і руху по гвинтовій траєк 52552 4 торії в турбінній камері. Цим забезпечується зменшення енергетичних втрат, підвищення рівномірності швидкостей потоку води уздовж проточної частини гідромашини, що дозволяє підвищити питому потужність і пропускну спроможність гідромашини, розширити її експлуатаційні можливості, спростити конструкцію при забезпеченні високого ККД. Технічна сутність роторно-лопатевої гідравлічної машини, що заявляється, пояснюється кресленнями. На Фіг.1 схематично представлена роторнолопатева гідравлічна машина; на Фіг.2 - перетин А-А на Фіг.1; на Фіг.3 - загальний вигляд робочого колеса, вигляд Б на Фіг.1. Роторно-лопатева гідравлічна машина включає турбінну камеру 1, виконану у вигляді двократного гвинтоподібного порожнистого циліндра. Один з кінців 2 турбінної камери 1 нерухомо, наприклад зварюванням сполучений з напрямним апаратом 3, який у свою чергу забезпечений приводним пристроєм 4 для відкриття або закриття при подачі води в турбінну камеру 1. Напрямний апарат 3 виконаний у вигляді голчастого пристрою. Корпус 5 робочого колеса 6 роз'ємне встановлений на валу 7, який розміщений в підшипнику 8 і кінематичне пов'язаний із зовнішньою машиною (не показана). Лопаті 9 робочого колеса 6 встановлені жорстко на корпусі 5 і розміщені в порожнині турбінної камери 1. Лопаті 9 можуть бути встановлені на корпусі 5 робочого колеса 6 з можливістю їх повороту. Другий кінець 10 турбінної камери 1 нероз'ємно сполучений з відсмоктувальною трубою 11, яка виконана прямоточною. Роторно-лопатева гідравлічна машина працює таким чином. Воду з напорного водоводу (не показаний) під тиском верхнього б'єфа через голчастий напрямний апарат 3 подають в турбінну камеру 1, виконану у вигляді гвинтоподібного порожнистого циліндра. Витрату води, що подається, регулюють за допомогою привода 4, який відкриває або закриває напрямний апарат 3. Далі потік води, рухаючись в гвинтовій порожнині турбінної камери 1 по гвинтовій траєкторії, проходить простір між лопатями 9 робочого колеса 6, виходить з другого кінця 10 гвинтової турбінної камери 1 і через відсмоктувальну трубу 11 надходить до нижнього б'єфа. Проходячи через робоче колесо 6 і обтікаючи його лопаті 9, вода віддає робочому колесу енергію тиску і швидкісного напору, яка перетворюється на механічну енергію у вигляді обертаючого моменту. Механічна енергія з робочого колеса 6 через вал 7, який обертається в підшипнику 8, передається на ротор електричної машини (не показана). В разі роботи гідравлічної машини в насосному режимі механічна енергія передається на робоче колесо 6, яке, обертаючись у зворотному напрямі, передає енергію реверсивному потоку води. Гідравлічна машина, що заявляється, є компактною і відрізняється високою пропускною спроможністю та питомою потужністю, завдяки чому можливе використання її в широкому діапазоні 5 52552 напорів, наприклад від 40 до 500м. Загальні габарити машини (в порівнянні з прототипом) зменшуються в два-три рази, а ККД збільшується на 1-2%. Відносно малі габарити, а також можливість застосування гідравлічної машини в будь-якій просторовій компоновці без збільшення будівельної частини дозволяють використовувати машину також на низьконапірних ГЕС замість складних капсульних гідроагрегатів. При цьому, заглиблення робочого колеса відносно рівня нижнього б'єфа з метою уникнення режиму кавітації не вимагає Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 додаткових будівельних робіт. Використання гідравлічної машини, що заявляється, у складі гідроенергетичного устаткування ГЕС і ГАЕС дасть можливість ефективно використовувати енергію річок і будувати електростанції з меншими габаритами будівлі ГЕС. Промислова застосовність пристрою, що заявляється, підтверджується можливістю здійснення його на відомому устаткуванні в умовах промислового виробництва з використанням відомих матеріалів і пристосувань. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601