Робоче колесо радіально-осьової гідромашини
Номер патенту: 89306
Опубліковано: 11.01.2010
Автори: Шилов Валерій Павлович, Гладишев Сергій Вікторович, Веремеєнко Ігор Степанович, Кузьміна Наталія Григоріївна, Биков Адольф Олексійович, Вапник Борис Кирилович
Формула / Реферат
Робоче колесо радіально-осьової гідромашини, що містить верхній і нижній ободи і закріплені між останніми лопаті, поверхня котрих виконана у відповідності із певними співвідношеннями геометричних параметрів, яке відрізняється тим, що номінальна поверхня лопатей виконана у відповідності із наступними співвідношеннями геометричних параметрів:
(лінійні розміри віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1, кутові розміри виражені в градусах)
кількість лопатей Zл=13;
відносна висота лопатки напрямного апарата =0,25;
вхідна кромка лопаті:
діаметр розташування на верхньому ободі =0,882;
діаметр розташування на нижньому ободі =1,0;
положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата =0,0;
положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата =0,3;
кутова координата на верхньому ободі jоб=36,5°;
кутова координата на нижньому ободі jноб=36,3°;
радіус вхідної кромки у горизонтальному перерізі на (по висоті лопаті)
=0,01...0,0068,
- текуча координата відносно верхнього кільця напрямного апарата;
лопатевий кут на вході лопаті у горизонтальному перерізі на (від верхнього до нижнього обода) b1і=86°...79°;
вихідна кромка лопаті:
діаметр розташування на верхньому ободі =0,398;
діаметр розташування на нижньому ободі =0,995;
положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата =0,111;
положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата =0,487;
товщина вихідної кромки у горизонтальному перерізі на (по висоті лопаті)
=const=0,0038;
лопатевий кут на виході лопаті у горизонтальному перерізі на (від верхнього до нижнього обода) b2і=16°...33,5°;
максимальна товщина лопаті =0,027.
Текст
Робоче колесо радіально-осьової гідромашини, що містить верхній і нижній ободи і закріплені між останніми лопаті, поверхня котрих виконана у відповідності із певними співвідношеннями геометричних параметрів, яке відрізняється тим, що номінальна поверхня лопатей виконана у відповідності із наступними співвідношеннями геометричних параметрів: (лінійні розміри віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1, кутові розміри виражені в градусах) кількість лопатей Zл=13; відносна висота лопатки напрямного апарата bo =0,25; вхідна кромка лопаті: 2 (19) 1 3 Передбачуваний винахід стосується до гідромашинобудування і може бути використаний при виготовленні робочих коліс радіально-осьових гідромашин. На енергетичні, кавітаційні і пульсаційні характеристики робочого колеса радіально-осьової гідромашини вирішальний вплив, як правило, справляють геометричні параметри елементів робочого колеса. Найбільш важливими параметрами є геометричні характеристики лопатей робочого колеса, форма і розташування вхідної і вихідної кромок лопатей, лопатеві куті на вході і виході лопатей, також кількість лопатей [1, 2]. Відомо робоче колесо радіально-осьової гідротурбіни [3], що містить верхній і нижній ободи і закріпленні між останніми лопаті, яке пристосовано для роботи на напорах від 70м до 115м водяного стовпа (РО 115), з кількістю лопатей Zл=14, із відносною висотою лопаток напрямного апарата bo =bo/D1=0,25 і з певними співвідношеннями геометричних параметрів елементів робочого колеса. Недоліки відомого робочого колеса полягають у наступному: - недостатність погодження форми лопатей із натикаючим потоком води і потоком у міжлопатевому каналі; - недостатній рівень кавітаційного коефіцієнту турбіни; - невеликий рівень максимального ККД; - вузький діапазон зони із оптимальним ККД; - вузький діапазон застосування робочих колес по напорах (до 115м). Відомо також робоче колесо радіальноосьової гідротурбіни [4], що містить верхній і нижній ободи і закріплені між останніми лопати, що пристосовано для роботи на напорах до 140м водяного стовпа (РО 140), із відносною висотою лопаток напрямного апарата bo =0,25 і з певними співвідношеннями геометричних параметрів елементів робочих коліс. Недоліки відомого робочого колеса полягають у наступному: - недостатність погодження форми лопатей із натикаючим потоком води і потоком у міжлопатевому каналі; - недостатній рівень кавітаційного коефіцієнту; - невеликий рівень максимального ККД; - вузький діапазон зони із оптимальним ККД; Найбільш близьким з виявлених аналогів до передбачуваного винаходу є робоче колесо радіально-осьової гідротурбіни [5], що містить верхній і нижній ободи і закріпленні між останніми лопаті і що пристосовано для роботи на напорах від 115м до 140м водяного стовпа (РО 140), з кількістю лопатей Zл=16, із відносною висотою лопаток напрямного апарата bo =0,25 і з певними співвідношеннями геометричних параметрів елементів робочого колеса. Недоліками відомого робочого колеса є: - недостатність погодження форми лопатей із натикаючим потоком води і потоком у міжлопатевому каналі; - недостатній рівень кавітаційного коефіцієнту турбіни; 89306 4 - невисокий рівень максимального ККД; - недостатньо широкий діапазон зони із оптимальним ККД. В основу передбачуваного винаходу поставлено завдання - створити таке робоче колесо радіально-осьової гідромашини для роботи на напорах до 140м водяного, нове виконання котрого шляхом оптимізації параметрів лопатевої системи робочого колеса дозволило б забезпечити зниження кавітаційного коефіцієнту і збільшення максимального ККД гідромашини. Робоче колесо радіально-осьової гідромашини, що заявляється, характеризується тим, що містить верхній і нижній ободи і закріплені між останніми лопаті, поверхня котрих виконана у відповідності із певними співвідношеннями геометричних параметрів. При цьому відмітні ознаки передбачуваного винаходу у порівнянні з прототипом полягають у тому, що номінальна поверхня лопатей виконана у відповідності із наступними співвідношеннями геометричних параметрів: (лінійні розміри віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1 кутові розміри виражені в градусах) кількість лопатей Zл=13; відносна висота лопатки напрямного апарата bo =0,25; вхідна кромка лопаті: діаметр розташування на верхньому ободі D1воб =0,882; діаметр розташування на нижньому ободі D1ноб =1,0; положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1воб =0,0; положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1ноб =0,3; кутова координата на верхньому ободі координата на нижньому ободі об=36,5°; кутова ноб=36,3°; радіус вхідної кромки у горизонтальному перерізі на bi (по висоті лопаті, від верхнього до нижнього обода) rвх =const=0,01...0,0068, де bi - текуча координата відносно верхнього кільця напрямного апарата; лопатевий кут на вході лопаті у горизонтальному перерізі на bi (від верхнього до нижнього обода) 1і=86°...79°; вихідна кромка лопаті: діаметр розташування на верхньому ободі D2 воб =0,398; діаметр розташування на нижньому ободі D2 ноб =0,995; положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b2 воб =0,111; положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b2 ноб =0,487; 5 89306 6 товщина вихідної кромки у горизонтальному ободі; bi - текуча координата горизонтального bi перерізі на (по висоті лопаті) перерізу лопаті відносно верхнього кільця напрямного апарата; А-А -горизонтальний переріз лопаті =const=0,0038; вих по текучий координаті bi . лопатевий кут на виході лопаті у горизонтальному перерізі на bі (від верхнього до нижнього (Див. Фіг.2) D1воб - діаметр розташування вхі обода) 2і=16°...33,5°; максимальна товщина лопаті max =0,027. Виконання робочого колеса по обмежувальних ознаках дозволяє одержати працездатне робоче колесо радіально-осьової гідромашини. Виконання робочого колеса по відмітних ознаках дозволяє одержати робоче колесо радіальноосьової гідромашини із хорошим узгодженням лопатевої системи робочого колеса з потоком води, із зниженою інтенсивністю вихороутворення за робочим колесом, з поліпшеними пульсаційними і ерозійними характеристиками. У цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє досягти технічний результат - одержати робоче колесо радіально-осьової гідромашини з низьким рівнем пульсації за робочим колесом, з високим рівнем максимального ККД (на 1% вище, ніж у прототипа), із значною зоною високого ККД (на 0,5% вище, ніж у прототипа) і з низьким кавітаційним коефіцієнтом гідромашини (на 0,04 нижче, ніж у прототипа). Передбачуваний винахід ілюструється кресленням, на котрих показано: Фіг.1 - робоче колесо радіально-осьової гідромашини у меридіональному перерізі; Фіг.2 - лопать робочого колеса у плані; Фіг.3 - горизонтальний переріз лопаті А-А на Фіг.1. Протокова частина робочого колеса 1 спілкується із протоковою частиною напрямного апарата (не позначено), що обмежена верхнім 2 і нижнім (не показано) кільцями напрямного апарата, між котрими розміщено лопатку напрямного апарата (не показано). Робоче колесо 1 радіально-осьової гідромашин містить (див. Фіг.1-3) верхній 3 і нижній 4 ободи і закріпленні між останніми лопаті 5 із наступними геометричними параметрами (лінійні розміри віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1. (Див. Фіг.1) D1 - номінальний діаметр робочого колеса; bo - відносна висота лопатки напрямного дної кромки лопаті на верхньому ободі; D1ноб апарата; D1воб - діаметр розташування вхідної кромки лопаті на верхньому ободі; D2 воб - 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; b1ноб - положення вхідної кромки лопаті на нижньому ободі; b2 воб - положення вихідної кромки лопаті на верхньому ободі; b2 ноб положення вихідної кромки лопаті на нижньому діаметр розташування вхідної кромки лопаті на нижньому ободі; воб - кутова координата вхідної кромки лопаті на верхньому ободі; ноб - кутова координата вхідної кромки лопаті на нижньому ободі; (Див. Фіг.3) Переріз з А-А: R i - радіус розташування вхідної кромки лопаті на bi , rвх - радіус вхідної кромки лопаті на bi ; 1і - лопатевий кут на вході лопаті на bi , maх - максимальна товщина лопаті. При цьому номінальна поверхня лопатей виконана у відповідності із наступними співвідношеннями геометричних параметрів: (лінійні розміри віднесені до номінального діаметра робочого колеса D1, кутові розміри виражені в градусах) кількість лопатей Zл=13; відносна висота лопатки напрямного апарата bo =0,25; вхідна кромка лопаті: діаметр розташування на верхньому ободі D1воб =0,882; діаметр розташування на нижньому ободі D1ноб =1,0; положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1воб =0,0; положення на нижньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b1ноб =0,3; кутова координата на верхньому ободі координата на нижньому ободі об=36,5°; кутова ноб=36,3°; радіус вхідної кромки у горизонтальному перерізі на bi (по висоті лопаті, від верхнього до нижнього обода) rвх =const=0,01...0,0068, де bi - текуча координата відносно верхнього кільця напрямного апарата; лопатевий кут на вході лопаті у горизонтальному перерізі на bi (від верхнього до нижнього обода) 1і=86°...79°; вихідна кромка лопаті: діаметр розташування на верхньому ободі D2 воб =0,398; діаметр розташування на нижньому ободі D2 ноб =0,995; положення на верхньому ободі відносно верхнього кільця напрямного апарата b2 воб =0,111; 7 89306 8 положення на нижньому ободі відносно верх1. Н.Н. Ковалев. Проектирование гидротурбин. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие. - 1974. нього кільця напрямного апарата b2 ноб =0,487; С.80-81. товщина вихідної кромки у горизонтальному 2. Н.Н. Ковалев. Гидротурбины. - Л.: Машиносbi перерізі на (по висоті лопаті) троение. - 1971. - С. 19-20, 186-187. 3. Справочник конструктора гидротурбин /под вих =const=0,0038; ред Н. Н. Ковалева/. - Л.: Машиностроение. - 1971. лопатевий кут на виході лопаті у горизонталь- С. 12, табл. 1.4; с. 27-28, рис. 1.16. 1.17; с. 50-51, ному перерізі на bi (від верхнього до нижнього рис. 11.20, 11.21. 5. ОСТ 108.023.15-82 - Турбины гидравличесобода) 2і=16°...33,5°; кие вертикальные, поворотно-лопастные осевые и максимальна товщина лопаті max =0,027. радиально-осевые. - С. 63-64, черт. 53-54. - ПроДжерела інформації, що прийняті до уваги при складанні заявки: тотип (копія додається, на 3 арк.) 9 Комп’ютерна верстка М. Мацело 89306 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
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюWorking wheel of radial-axial hydraulic-machine
Автори англійськоюVeremeenko Ihor Stepanovych, Hladyshev Serhii Viktorovych, Kuzmina Natalia Hryhorivna, Vapnyk Borys Kyrylovych, Bykov Adolf Oleksiiovych, Shylov Valerii Pavlovych
Назва патенту російськоюРабочее колесо радиально-осевой гидромашины
Автори російськоюВеремеенко Игорь Степанович, Гладышев Сергей Викторович, Кузьмина Наталья Григорьевна, Вапник Борис Кириллович, Биков Адольф Алексеевич, Шилов Валерий Павлович
МПК / Мітки
МПК: F03B 3/12
Мітки: радіально-осьової, гідромашини, колесо, робоче
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-89306-roboche-koleso-radialno-osovo-gidromashini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Робоче колесо радіально-осьової гідромашини</a>
Попередній патент: Метантенк
Наступний патент: Спосіб визначення коефіцієнта дифузії зв’язаної речовини в капілярно-пористих матеріалах
Випадковий патент: Гвинтомоторна група