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, на Ri βвих і = 11,8о...17о ; (19) UA (11) відносна товщина вихідної кромки поточного перерізу лопаті на Ri δвих і = const = 0,0028 . 88738 лопатевий кут на виході поточного перерізу лопаті 3 має втулкове відношення dвт = dвт / D1 = 0,41 і кількість лопатей Zл=5, при цьому номінальна поверхня лопаті виконана відповідно до певних співвідношень геометричних параметрів. Недоліками відомого робочого колеса є: - недостатність узгодження форми лопатей, кількості лопатей та втулкового відношення з натікаючим потоком води і потоком в міжлопатевому каналі; - невисокий рівень максимального ККД; - значний рівень кавітаційної ерозії. Відомо також робоче колесо поворотнолопатевої гідротурбіни на напори 15-30м (ПЛ 30) [3], що містить втулку та установлені у неї поворотні лопаті і має втулкове відношення dвт = 0,45 і кількість лопатей Zл=6, причому номінальна поверхня лопаті виконана відповідно до певних співвідношень геометричних параметрів. При цьому максимальний ККД=88 % і коефіцієнт швидкохідності по оптимуму характеристики ns=352. - недостатність узгодження форми лопатей, кількості лопатей та втулкового відношення з натікаючим потоком води і потоком в міжлопатевому каналі; - невисокий рівень максимального ККД; - невелика швидкохідність робочого колеса. Найбільш близьким з виявлених аналогів до передбачуваного винаходу є робоче колесо поворотно-лопатевої гідротурбіни на напори 15-30м (ПЛ 30) [4], що містить втулку та установлені у неї поворотні лопаті і має втулкове відношення dвт = 0,4 і кількість лопатей Zл=6, причому номінальна поверхня лопаті виконана відповідно до певних співвідношень геометричних параметрів. При цьому максимальний ККД=89% і коефіцієнт швидкохідності по оптимуму характеристики ns=322. Недоліками відомого робочого колеса є: - недостатність узгодження форми лопатей, кількості лопатей та втулкового відношення з натікаючим потоком води і потоком в міжлопатевому каналі; - невисокий рівень максимального ККД; - невелика швидкохідність робочого колеса. 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 характеристики і коефіцієнт швидкохідності гідромашини. 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 = 0,415 ; - виконання кількості лопатей Zл=5; - виконання номінальної поверхні лопаті відповідно до наступних співвідношень геометричних параметрів: 88738 4 (номінальний діаметр робочого колеса - D1, лінійні величини віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1, кутові розміри виражені у градусах) відносний радіус розташування поточного перетину лопаті Ri = 0,5... 0,2075 ; відносна довжина хорди поточного перетину лопаті на Ri Li = 0,66459 ... 0,3563 положення вхідної кромки відносно осі повороту поточного перетину лопаті на Ri li = 0,2497 ... 0,1556 ; відносна максимальна товщина поточного перетину лопаті на Ri Tmax i = 0,0144...0,0458 ; відносний радіус вхідної кромки поточного перетину лопаті на Ri rвх i = 0,0009...0,0053 ; лопатевий кут на вході поточного перетину лопаті на Ri βвх і = 23,2о...56,3о ; лопатевий кут на виході поточного перетину лопаті на Ri βвих і = 11,8о...17о ; відносна товщина вихідної кромки поточного перетину лопаті на Ri δвих і = const = 0,0028 Виконання робочого колеса поворотнолопатевої гідромашини по обмежувальних ознаках дозволяє отримати працездатне робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини. Виконання втулкового відношення dвт = 0,415 , на підставі досвіду проектування, дозволяє забезпечити необхідний кут розвернення лопатей і необхідний об'єм порожнини втулки робочого колеса для переміщення елементів механізму повороту лопатей. Виконання кількості лопатей Zл=5 дозволяє, при втулковому відношенні dвт = 0,415 і номінальній поверхні лопаті, що заявляється, поліпшити енергетичні характеристики і підвищити швидкохідність робочого колеса. Виконання номінальної поверхні лопаті відповідно до заявлених співвідношень геометричних параметрів дозволяє, при втулковому відношенні dвт = 0,415 і кількості лопатей Zл=5, поліпшити енергетичні характеристики робочого колеса (максімальний ККД=91,5%) і підвищити швидкохідність гідромашини (коефіцієнт швидкохідності ns=447). При цьому підвищення швидкохідності дозволяє зменшити габарити робочого колеса. В цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє досягти технічний результат - отримати робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини для напорів 15-30м з поліпшеними енергетичними характеристиками і з підвищеною швидкохідністю. Передбачуваний винахід ілюструється кресленнями, на яких показано: Фіг.1 робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини; Фіг.2 - лопать робочого колеса поворотнолопатевої гідромашини в плані; Фіг.3 - розгортка поточного перетину лопаті робочого колеса поворотно-лопатевої гідромашини. 5 88738 6 (Див. Фіг.1) D1 - номінальний діаметр робочого робочого колеса D1, кутові розміри виражені у градусах) колеса, dвт - втулкове відношення робочого колевідносний радіус розташування поточного песа, Ri - відносний радіус розташування поточноретину лопаті Ri = 0,5... 0,2075 ; го перетину лопаті відносна довжина хорди поточного перетину (див. Фіг.2) D1 - номінальний діаметр робочого лопаті на Ri Li = 0,6459 ... 0,3563 ; колеса, dвт - втулкове відношення робочого колеположення вхідної кромки відносно осі повороса, Ri - відносний радіус розташування поточноту поточного перетину лопаті на го перетину лопаті, А-А - поточний перетин лопаті, Ri li = 0,2497 ... 0,1556 ; 0-0 - вісь повороту лопаті відносна максимальна товщина поточного пе(див. Фіг.3) перетин за А-А - поточний перетин ретину лопаті на Ri Tmax i = 0,0144...0,0458 ; лопаті: L - відносна довжина хорди поточного i перетину лопаті на Ri ; li - положення вхідної кромки відносно осі повороту поточного перетину лопаті на Ri ; Tmax i - відносна максимальна товщина поточного перетину лопаті на RI ; rвх i - від носний радіус вхідної кромки поточного 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 ; δвих і - відносна товщина вихідної кромки поточного перетину лопаті на RI 0-0 - вісь повороту по точного перетину лопаті на Ri ; Робоче колесо поворотно-лопатевої гідромашини (див. Фіг.1 і 2) містить втулку 1 та установлені у неї поворотні лопаті 2 з вхідною 3 і вихідною 4 кромками. При цьому втулкове відношення виконано dвт = 0,415 , а кількість лопатей Zл=5. Причому, номінальна поверхня лопаті виконана у відповідності з наступними співвідношеннями геометричних параметрів (див. Фіг.2 і 3): (номінальний діаметр робочого колеса - D1, лінійні величини віднесені до номінального діаметра відносний радіус вхідної кромки поточного перетину лопаті на Ri rвх i = 0,0009...0,0053 ; лопатевий кут на вході поточного перетину лопаті на Ri βвх і = 23,2о...56,3о ; лопатевий кут на виході поточного перетину лопаті на Ri βвих і = 11,8о...17о відносна товщина вихідної кромки поточного перетину лопаті на Ri δвих і = const = 0,0028 . Джерела інформації: 1. Ковалев Н.Н. Гидротурбины. - Л.: Машиностроение. - 1971. - С.14-16, рис.1.5; с.426-427, рис. VIII.36. 2. Ковалев Н.Н. Проектирование гидротурбин. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние. - 1974. С.21, табл.1.4. 3. Гидротурбинное оборудование гидроэлектростанций /под. ред. А.А. Морозова/. - М. - Л.: Госэнергоиздат. - 1958. - С.83, рис.3-30. 4. Справочник по гидротурбинам /под ред. Н.Н. Ковалева/. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие. - 1984. - С.17, рис. 1.12; с.30, рис.1.24; с.33, табл.1.7. - Прототип. 7 88738 8 9 Комп’ютерна верстка М. Мацело 88738 Підписне 10 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