Робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини

Робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини, що містить втулку з певним втулковим відношенням та установлені у неї поворотні лопаті, номінальна поверхня яких виконана відповідно до певних співвідношень геометричних параметрів, яке відрізняється тим, що втулкове відношення на Ri bвих і = 7,5o...18 o ; (19) UA (11) відносна товщина вихідної кромки поточного перерізу лопаті на Ri dвих і = const = 0,002 . 87386 лопатевий кут на виході поточного перерізу лопаті 3 87386 4 - незабезпеченість повного узгодження форми лопатей з натікаючим потоком води і потоком в міжлопатевому каналі; - високий рівень кавітаційної ерозії лопатей; - невеликий рівень максимального ККД. Найбільш близьким з виявлених аналогів до передбачуваного винаходу є робоче колесо поворотно-лопатевої гідротурбіни на напори 10-20м (ПЛ 20) [3], що містить втулку та установлені у ній поворотні лопаті і має втулкове відношення dвт=0,37 і кількість лопатей Zл=4, причому номінальна поверхня лопаті виконана відповідно до певних співвідношень геометричних параметрів. При цьому максимальний ККД=87% і коефіцієнт кавітації σ=0,55 в зоні максимального ККД (по універсальній характеристиці). Недоліками відомого робочого колеса є: - недостатність узгодження форми лопатей з натікаючим потоком води і потоком в міжлопатевому каналі; - значний рівень кавітаційної ерозії лопатей; - невисокий рівень максимального ККД; - декілька обмежений діапазон застосування робочого колеса по напорах. У основу передбачуваного винаходу поставлено завдання створити таке робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини, нове виконання елементів якого, зокрема, номінальної поверхні лопаті, дозволило б підвищити енергетичні і кавітаційні характеристики робочого колеса. Робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини, що заявляється, містить втулку з певним втулковим відношенням та установлені у неї поворотні лопаті, номінальна поверхня яких виконана відповідно до певних співвідношень геометричних параметрів. При цьому відмітними ознаками передбачуваного винаходу в порівнянні з прототипом є: - виконання втулкового відношення dвт =0,39; - виконання номінальної поверхні лопаті відповідно до наступних співвідношень геометричних параметрів: (номінальний діаметр робочого колеса - D1, кількість лопатей Ζл=4, лінійні величини віднесені до номінального діаметру робочого колеса D1 кутові розміри виражені у градусах) відносний радіус розташування поточного перетину лопаті Ri =0,5...0,195; відносна довжина хорди поточного перетину лопаті на Ri Li = 0,616...0,391; положення вхідної кромки відносно осі повороту поточного перетину лопаті на Ri лопатевий кут на виході поточного перетину лопаті на Ri βвих і=7,5°...18°; відносна товщина вихідної кромки поточного перетину лопаті на Ri dвих i =const=0,002. Ii =0,2121...0,1878; відносна максимальна товщина поточного пе максимальна товщина поточного перетину лопаті на Ri , rвх і - відносний радіус вхідної кромки пото ретину лопаті на Ri Tmax i =0,0099...0,041; відносний радіус вхідної кромки поточного перетину лопаті на Ri rвх і =0,0012...0,00182; лопатевий кут на вході поточного перетину лопаті на Ri βвх і=18,5°...45,5°; Виконання робочого колеса поворотнолопатевої гідромашини по обмежувальних ознаках дозволяє отримати робоче колесо, що має певні кавітаційні і енергетичні характеристики. Виконання втулкового відношення dвт =0,39 і номінальної поверхні лопаті відповідно до заявлених співвідношень геометричних параметрів дозволяє поліпшити енергетичні і кавітаційні характеристики робочого колеса, також дозволяє розширити діапазон застосування робочого колеса по напорах. В цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє досягти технічний результат - отримати робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини з покращуваними кавітаційними (sопт=0,34) і енергетичними (максимальний ККД=90,4%) характеристиками і з ширшим діапазоном застосування по напорах (від 10м до 25м водяного стовпа). Передбачуваний винахід ілюструється кресленнями, на яких показано: Фіг.1, 2 - робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини; Фіг.3 - лопать робочого колеса поворотнолопатевої гідромашини в плані; Фіг.4 - розгортка поточного перетину лопаті робочого колеса поворотно-лопатевої гідромашини. Робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини (див. Фіг.1) містить втулку 1 та установлені у неї поворотні лопаті 2. Причому, номінальна поверхня лопаті виконана відповідно до співвідношень геометричних параметрів, що заявляються. (Див. Фіг.1, 2) D1 - номінальний діаметр робочого колеса, dвт - втулкове відношення робочого колеса, Ri - відносний радіус розташування поточного перетину лопаті; (див. Фіг.3) D1 - номінальний діаметр робочого колеса, dвт - втулкове відношення робочого колеса, Ri - відносний радіус розташування поточного перетину лопаті, А-А - поточний перетин лопаті, 00 - вісь повороту лопаті; (див. Фіг.4) перетин за А-А: Li - відносна довжина хорди поточного перетину лопаті на Ri , Ii положення вхідної кромки відносно осі повороту поточного перетину лопаті на Ri , Tmax i - відносна чного перетину лопаті на Ri , βвх і - лопатевий кут на вході поточного перетину лопаті на Ri , βвих і лопатевий кут на виході поточного перетину лопаті на Ri , dвих i - відносна товщина вихідної кромки 5 87386 поточного перетину лопаті на Ri , 0-0 - вісь повороту поточного перетину лопаті на Ri . При цьому втулкове відношення виконано dвт =0,39 (Фіг.1 і 2), а номінальна поверхня лопаті виконана відповідно до наступних співвідношень геометричних параметрів (див. Фіг.2 і 3): (номінальний діаметр робочого колеса – D1, кількість лопатей Ζл=4, лінійні величини віднесені до номінального діаметру робочого колеса D1, кутові розміри виражені у градусах) відносний радіус розташування поточного перетину лопаті Ri =0,5...0,195; відносна довжина хорди поточного перетину лопаті на Ri Li =0,616...0,391; положення вхідної кромки відносно осі повороту поточного перетину лопаті на Ri Ii =0,2121...0,1878; відносна максимальна товщина поточного пе ретину лопаті на Ri Tmax i =0,0099...0,041; Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 6 відносний радіус вхідної кромки поточного перетину лопаті на Ri rвх і =0,0012...0,00182; лопатевий кут на вході поточного перетину лопаті на Ri βвх і=18,5°...45,5°; лопатевий кут на виході поточного перетину лопаті на Ri βвих і=7,5°...18°; відносна товщина вихідної кромки поточного перетину лопаті на Ri dвих i =const=0,002. Джерела інформації, що прийняті до уваги при складанні заявки: 1. Ковалев Н.Н. Гидротурбины. - Л.: Машиностроение. - 1971. - С.399, рис.VIII. 18, с.426-427, рис.VIII.36. 2. Справочник по гидротурбинам /под ред. Н.Н. Ковалева/. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие. - 1984. - С.30-31, рис.1.24, таблица 1.4, с.93. 3. Справочник конструктора гидротурбин /под ред. Н.Н. Ковалева/. - Л.: Машиностроение. - 1971. - С.10-12, таблица 1.3., с.19, рис. 1.8. - Прототип. Підписне Тираж 28 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