Робоче колесо радіально-осьової гідромашини

Робоче колесо радіально-осьової гідромашини, що містить верхній і нижній ободи і закріплені між ними лопаті, поверхня яких виконана у відповідності із певними співвідношеннями геометричних параметрів, яке відрізняється тим, що номінальна поверхня лопаті виконана у відповідності з наступними співвідношеннями геометричних параметрів: (лінійні величини віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1 ) номінальний діаметр робочого колеса – D1; кількість лопатей Zл = 14; відносна висота лопаті напрямного апарата b0 = 0,25 ; вхідна кромка лопаті: діаметр розташування на верхньому ободі D1воб= 0,8913 , діаметр розташування на нижньому ободі D1ноб 1,0 , = положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1воб = 0,00235 , 2 Передбачуваний винахід відноситься до гідромашинобудування і може бути використаний при виготовленні робочих колес радіально-осьових гідромашин. На енергетичні, кавітаційні, ерозійні і пульсаційні характеристики робочого колеса радіальноосьової гідромашини вирішальний вплив, як пра вило, справляють геометричні параметри елементів робочого колеса. Найбільш важливими параметрами є геометричні характеристики лопатей робочого колеса, форма і розташування вхідної і вихідної кромок лопатей, лопатевих кутів на вході і виході, розподілення товщин по висоті лопаті, також кількість лопатей [1]. 3 Відомо робоче колесо радіально-осьової гідротурбіни [2], що містить верхній і нижній ободи і закріплені між останніми лопаті, котре пристосовано для роботи на напорах від 110м до 170м водного стовпа (РО 170), з кількістю лопатей ZЛ = 14, з відносною висотою лопаток напрямного апарата b0 = 0,2 , з коефіцієнтом корисної дії ККД = 91,6% у оптимумі характеристики, з коефіцієнтом кавітації s = 0,085 на лінії обмеження потужності і з певними співвідношеннями геометричних параметрів елементів робочого колеса. Недоліками відомого робочого колеса є: - незабезпеченість повного погодження форми лопатей із натікаючим потоком води і потоком у міжлопатевому каналі; - недостатність сприятливих умов на виході з решітки лопатей робочого колеса; - низький ККД у оптимумі характеристики - нижчий ніж потребує стандарт; - високий коефіцієнт кавітації. Найбільш близьким з виявлених аналогів до передбачуваного винаходу є робоче колесо радіально-осьової гідротурбіни [3, 4], що містить верхній і нижній ободи і закріплені між останніми лопаті, котре пристосовано для роботи на напорах від 110м до 170м водного стовпа (РО 170), котре рекомендовано стандартом, з кількістю лопатей ZЛ = 15, з відносною висотою лопаток напрямного апарата b0 = 0,238 , з ККД = 92,3% у оптимумі характеристики, з коефіцієнтом кавітації s = 0,08 на лінії обмеження потужності і з певними співвідношеннями геометричних параметрів елементів робочого колеса. Недоліками відомого робочого колеса є: - незабезпеченість повного погодження форми лопатей із натікаючим потоком води і потоком у міжлопатевому каналі; - недостатність сприятливих умов на виході з решітки лопатей робочого колеса; - недостатній ККД у оптимумі характеристики; - високий коефіцієнт кавітації. В основу передбачуваного винаходу поставлено задачу - створити таке робоче колесо радіально-осьової гідромашини для роботи на напорах від 110м до 170м водного стовпа, нове виконання котрого шляхом удосконалення параметрів лопатевої системи робочого колеса дозволило б забезпечити високий ККД робочого колеса у оптимумі характеристики і низький коефіцієнт кавітації на лінії обмеження потужності. Заявляєме робоче колесо радіально-осьової гідромашини характеризується тим, що містить верхній і нижній ободи і закріплені між останнім! лопаті, поверхня котрих виконана у відповідності із певними співвідношеннями геометричних параметрів. При цьому, відмітні ознаки передбачуваного винаходу у порівнянні із прототипом полягають у тому, що номінальна поверхня лопатей виконана у відповідності із наступними співвідношеннями геометричних параметрів: - (лінійні величини віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1) номінальний діа 80108 4 метр робочого колеса – D1, кількість лопатей ZЛ = 14; - відносна висота лопаткі напрямного апарата b0 = 0,25 ; - вхідна кромка лопаті: - діаметр розташування на верхньому ободі D1 воб = 0,8913 , - діаметр розташування на нижньому ободі D1 ноб = 1,0 , - положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1= 0,00235 , воб - положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1ноб = 0,275 , - кутова координата на верхньому ободі qвоб = 33o , - кутова координата на нижньому ободі qноб = 32,5o , - радіус вхідної кромки у горизонтальному перерізі на bi , (по висоті лопаті) r= 0,0087... 0,0078... 0,0089 , де bi - текуча коорвх дината відносно верхнього кільця напрямного апарата (від верхнього до нижнього обода), - лопатевий кут на вході у горизонтальному перерізі на bi (від верхнього до нижнього обода), b1i = 78,6o... 85o ; вихідна кромка лопаті: - діаметр розташування на верхньому ободі D2воб = 0,512 , - діаметр розташування на нижньому ободі D2ноб = 0,98 , - положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b2воб = 0,076 , - положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b2ноб = 0,466 , - товщина вихідної кромки у горизонтальному перерізі на bi (по висоті лопаті) Dвих 0,0038... 0,00413... 0,00913 , = - лопатевий кут на виході лопаті у горизонтальному перерізі на bi (від верхнього до нижнього обода) b2i = 8o... 14o...40o ; - радіус краю верхнього обода R = 0,3935 ; - радіус краю нижнього обода r = 0,083 ; - максимальна товщина лопаті dmax = 0,028 . Виконання робочого колеса по обмежувальних ознаках дозволяє одержати робоче колесо радіально-осьової гідромашини із певними характеристиками. Виконання робочого колеса по відмітних ознаках дозволяє одержати робоче колесо радіальноосьової гідромашини із добрим узгодженням лопа 5 тевої системи робочого колеса з потоком води, з високим ККД у оптимумі характеристики, з низьким коефіцієнтом кавітації на лінії обмеження потужності. У цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє досягти технічний результат - одержати робоче колесо радіально-осьової гідромашини для роботи на напорах від 110м до 170м. водного стовпа (РО 170) із високим ККД (93,45%) у оптимумі характеристики і низьким коефіцієнтом кавитації ( s = 0,06) на лінії обмеження потужності. Передбачуваний винахід ілюструється кресленням, на котрих показано: Фіг.1 - лопать у меридіональній проекції; Фіг.2 - лопать у плані; Фіг.3 - розгорнення перерізу А-А лопаті на Фіг.1. Проточна частина робочого колеса 1 спілкується із проточною частиною напрямного апарата (не позначено), що обмежена верхнім 2 і нижнім 3 кільцями напрямного апарата, між котрими розміщено лопатку напрямного апарата (не показано) висотою bo. Робоче колесо 1 радіально-осьової гідромашини містить верхній 4 і нижній 5 ободи і закріплені між ними лопаті 6 з вхідними 7 і вихідними 8 кромками (див. Фіг.1) із наступними геометричними параметрами: (лінійні величини віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1) (див. Фіг.1) D1 - номінальний діаметр робочого колеса, b0 - висота лопаткі напрямного апарата, D1воб - діаметр розташування вхідної кромки ло паті на верхньому ободі, D2воб - діаметр розташування вихідної кромки лопаті на верхньому ободі, D1ноб - діаметр розташування вхідної кромки лопаті на нижньому ободі, D2ноб - діаметр розташування вихідної кромки лопаті на нижньому ободі, b1воб - положення вхідної кромки лопаті на верхньому ободі, b2воб - положення вихідної кромки лопаті на верхньому ободі, b1ноб - положення вхідної кромки лопаті на нижньому ободі, b2ноб положення вихідної кромки лопаті на нижньому ободі, R - радіус краю верхнього обода, r - радіус краю нижнього обода, bi - текуча координата горизонтального перерізу лопаті відносно верхнього кільця напрямного апарата. (див. Фіг.2) qвоб - кутова координата вхідної кромки лопаті на верхньому ободі, qноб - кутова координата вхідної кромки лопаті на нижньому ободі; D1воб - діаметр розташування вхідної кромки лопаті на верхньому ободі, D1ноб - діаметр розташування вхідної кромки лопаті на нижньому ободі; (див. Фіг.3) rвх - радіус вхідної кромки лопаті, Dвих - товщина вихідної кромки лопаті, dmax 80108 6 максимальна товщина лопаті, b1i - лопатевий кут на вході лопаті на bi , b 2i - лопатевий кут на виході лопаті на bi , Rівх - радіус розташування вхідної кромки лопаті на bi ; при цьому, геометричні параметри виконані у відповідності із наступними співвідношеннямi: - кількість лопатей ZЛ = 14; - відносна висота лопаткі напрямного апарата b0 = 0,25; вхідна кромка лопаті: - діаметр розташування на верхньому ободі D1воб = 0,8913 , - діаметр розташування на нижньому ободі D1ноб = 1,0 , де D1ноб = D , - положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1= 0,00235 , воб - положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1ноб = 0,275 , - кутова координата на верхньому ободі qвоб = 33° , - кутова координата на нижньому ободі qноб = 32,5 ° , - радіус вхідної кромки у горизонтальному перерізі на bi (по висоті лопаті) r= 0,0087... 0,0078... 0,0089 , де bi - текуча коорвх дината горизонтального перерізу відносно верхнього кільця напрямного апарата, - лопатевий кут на вході у горизонтальному перерізі на bi (вид верхнього до нижнього обода) b2i = 78,6°... 85° ; - вихідна крайка лопаті: діаметр розташування на верхньому ободі D2воб = 0,512 , - діаметр розташування на нижньому ободі D2ноб = 0,98 , - положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b2воб = 0,076 , - положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b2ноб = 0,466 , - товщина вихідної кромки у горизонтальному перерізі на bi (по висоті лопаті) Dвих 0,0038... 0,00413... 0,00913 , = - лопатевий кут на виході лопаті у горизонтальному перерізі на bi (від верхнього до нижнього обода) b2і = 8o... 14o...40o ; - радіус краю верхнього обода R = 0,3935; - 1. радіус краю нижнього обода r = 0,083; - максимальна товщина лопаті dmax = 0,028 . Джерела інформації, що прийняті до уваги при складанні заявки 7 80108 1. Н.Н. Ковалев "Проектирование гидротурбин". Л.: "Машиностроение", Ленингр. отд-ие, 1974, с.20, рис. 1.15, с. 80-81. 2. Л.Я. Бронштейн, А.Н. Герман и др. "Справочник конструктора гидротурбин". -Л.: Машиностроение, 1971, с. 29, рис. 1.18, с. 51, рис. 11.23. 3. Турбины гидравлические для гидроэлектростанций /ОСТ 108.023.15-82 "Турбины гидравли Комп’ютерна верстка М. Мацело 8 ческие вертикальные, поворотно-лопастные осевые и радиально-осевые'7. - Л.: 1984, с. 74, 75, черт. 61, 62. - копія додається (на 2-х арк.). 4. Справочник по гидротурбинам /под редакцией Н.Н. Ковалева/. - Л.: "Машиностроение", Ленингр-ое отд-ие, 1984, с. 30-32, рис. 1.25, табл. 1.5. -Прототип. 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