Установка для випробувань клапана впускання повітря у зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини

Реферат: Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини, яка розміщується на гідравлічному стенді, містить вакуумний бак з трубою, корпус; клапан впускання повітря, встановлений в корпусі установки; дросельну шайбу; вакуумний бак стенда з трубою; мановакууметр, встановлений на вакуумному баку; систему труб, встановлену між корпусом і трубою вакуумного бака, приєднану до останніх і сполучну порожнину корпусу з трубою вакуумного бака; витратомір, встановлений на системі труб, і засувку кульову, встановлену в системі труб між витратоміром і трубою вакуумного бака. UA 92805 U (12) UA 92805 U UA 92805 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гідромашинобудування і може бути використана при проектуванні і виготовленні радіально-осьових гідромашин. При роботі радіально-осьової гідромашини за робочим колесом утворюється вихровий джгут. Для попередження вихороутворення і для боротьби з кавітацією в радіально-осьових гідромашинах застосовують впускання повітря в зону робочого колеса [1]. Впускання повітря проводиться в зону, що знаходиться на осі обертання турбіни, в порожнину за робочим колесом. Повітря зменшує розмір вихрової порожнини, знижує вакуум і інтенсивність явищ кавітацій, що сприяє підвищенню ККД гідротурбіни. Впускання повітря здійснюється через клапан впускання повітря і дросельну шайбу. Відомий, наприклад, пристрій для впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідротурбіни [1], що містить клапан впускання повітря, дросельну шайбу, встановлену поперед клапана у напрямку руху повітря, і зворотний клапан. При цьому клапан впускання повітря виконується у вигляді планок з отворами, перекритих гумовими кільцями. За наявності вакууму в зоні робочого колеса гумові кільця віджимаються і відкривають отвори, через які повітря надходить до зворотного клапана, віджимає кулю клапана, долаючи зусилля пружини, і надходить в зону робочого колеса. Таке ж призначення, як і зворотний клапан, має клапан зриву вакууму, що містить корпус; тарілку (клапан); шток, виконаний з верхньою різьбовою ділянкою і сполучений з тарілкою; планку, встановлену на різьбовій ділянці штока; пружину, встановлену між корпусом клапана і планкою, і установочні елементи, встановлені на різьбовій ділянці штока і на планці, з одного боку, що регулюють зусилля пружини, і в якому при виникненні вакууму під клапаном тарілка опускається щодо корпусу клапана, долаючи зусилля пружини і пропускаючи повітря в порожнину під клапаном і в пов'язану з нею зону робочого колеса. Відомий також пристрій для впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідротурбіни [2], що містить впускні і зворотний клапани і дросельну шайбу, встановлену поперед впускних клапанів у напрямку руху повітря. При цьому впускні клапани виконуються у вигляді планок з отворами і гумових кілець, а зворотний клапан виконується аналогічно клапану зриву вакууму. Відомий також пристрій для впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини [3], що містить корпус, зворотний клапан (клапан впускання повітря, аналогічний клапану зриву вакууму), дросельну шайбу, встановлену поперед клапану у напрямку руху повітря, і трубу, розміщену в порожнини вала і сполучаючу порожнину корпусу пристрою, тобто клапан впускання повітря, із зоною робочого колеса. Причому, корпус пристрою встановлюється на надставці ротора агрегату; клапан впускання повітря встановлюється в корпусі пристрою, а дросельна шайба встановлюється на корпусі пристрою. При цьому клапан впускання повітря в робочому вигляді містить корпус, встановлений в корпусі пристрою; тарілку, що примикає до корпусу клапана і переміщається вертикально; шток, виконаний з верхньою різьбовою ділянкою і сполучений з тарілкою; планку, виконану з центральним отвором і встановлену на штоку, в зоні різьбової ділянки останнього; пружину, встановлену між корпусом клапана і планкою, і установочні елементи, встановлені на різьбовій ділянці штока, і на планці, з одного боку, що регулюють установочне робоче стискування пружини. Залежно від величини вакууму в зоні робочого колеса тарілка клапана переміщається вертикально, долаючи підтискання пружини і забезпечуючи відкриття клапана, для надходження необхідної кількості повітря в зону робочого колеса. Корисна модель - установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини - розроблена на основі схеми відомого пристрою [3]. При цьому недоліки конструктивного виконання відомого пристрою для умов застосування в установці для випробувань клапана впускання повітря полягають в наступному: - неможливість виміру величини відкриття клапана впускання повітря при створенні вакууму за клапаном і за наявності вакууму в зоні клапана; - наявність пружини в клапані зриву вакууму, в якій немає необхідності при випробуваннях, оскільки в установці для випробувань потрібна можливість незалежного установлення величини відкриття клапана і величини вакууму за клапаном; - відповідно, роздільна установка клапана впускання повітря і дросельної шайби, що при цьому збільшує об'ємність конструкції; - значна протяжність труби від корпусу пристрою до зони робочого колеса, в чому немає необхідності в установці для випробувань; - необхідність установлення спеціального устаткування для створення вакууму за клапаном. Тоді як при цьому різні режими вакууму після клапана можна створити на гідравлічному стенді. 1 UA 92805 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відома, наприклад, схема гідравлічного стенда фірми Міцубіси-Дзюкоге (Японія) [4], що містить, зокрема, вакуумний бак з трубою, в якому створюється вакуум, вакуумний насос і повітряний компресор. Тиск у вакуумному баку регулюється за допомогою вакуумного насоса і повітряного компресора. В основу корисної моделі поставлена задача створити таку установку для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини, виконання якої дозволило б створити необхідні умови для випробувань клапана і виконати необхідний обсяг випробувань клапана при різних режимах вакууму, характерних при роботі робочого колеса радіально-осьової гідромашини і різних відкриттях клапана, і визначити працездатність клапана впускання повітря. Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини, що заявляється, розміщується на гідравлічному стенді, що містить, зокрема, вакуумний бак з трубою та інші елементи: - корпус; клапан впускання повітря з корпусом, встановлений в корпусі установки, дросельну шайбу, встановлену поперед клапана у напрямку руху повітря; вакуумний бак стенда з трубою, мановакууметр, встановлений на вакуумному баку; систему труб, встановлену між корпусом і трубою вакуумного бака, приєднану до останніх і сполучну порожнину корпусу з трубою вакуумного бака; витратомір, встановлений на системі труб, її засувку кульову, встановлену в системі труб між витратоміром і трубою вакуумного бака; - зокрема, клапан впускання повітря з корпусом, встановлений в корпусі установки, і дросельну шайбу, встановлену поперед клапану у напрямку руху повітря; - зокрема, клапан впускання повітря з корпусом, що включає також тарілку, яка примикає до корпусу і переміщається вертикально; шток, виконаний з верхньою різьбовою ділянкою і сполучений з тарілкою; планку, виконану з центральним отвором і встановлену на штоку, в зоні різьбової ділянки останнього, і установочні елементи, встановлені на різьбовій ділянці штока і на планці, і дросельну шайбу, встановлену на корпусі клапана. При цьому відмітними ознаками установки для випробувань клапана впускання в повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини і, зокрема, клапана впускання повітря і дросельної шайби, пристосованими для випробувань, в порівнянні з їх робочим виконанням (аналогом) полягають в наступному: - дросельна шайба встановлюється на корпусі клапана; - на дросельній шайбі додатково встановлюються опори; - планка з центральним отвором встановлюється на опорах; - установочні елементи встановлюються по обидві сторони планки. Розміщення установки для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини на гідравлічному стенді дозволяє не виготовляти спеціально окремий вакуумний бак з трубою і встановлювати необхідне устаткування, а використовувати в установці вакуумний бак стенда і устаткування стенда. Наявність корпусу установки дозволяє встановити в нім випробуваний клапан впускання повітря і здійснити зв'язок останнього зі всією установкою. Установлення клапана впускання повітря в корпусі установки дозволяє здійснити випробування роботи клапана впускання повітря на режимах вакууму, аналогічних при роботі реального клапана в відомому пристрої для впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини, і при різних величинах відкриття клапана. Використання вакуумного бака стенда з трубою дозволяє, за допомогою устаткування стенда, створити в ньому і, відповідно, в трубі бака вакуум, аналогічний вакууму в зоні реального робочого колеса радіально-осьової гідромашини і необхідний для проведення випробувань клапана. Установка мановакууметра на вакуумному баку дозволяє контролювати величину вакууму, що створюється у вакуумному баку і, відповідно, в трубі бака. Виконання системи труб, встановленої між корпусом установки і трубою вакуумного бака і приєднаною до останніх, дозволяє з'єднати порожнину корпусу установки і, відповідно, випробуваний клапан впускання повітря, з трубою вакуумного бака і встановити на ній необхідні робочі і вимірювальні елементи. Установлення витратоміра на системі труб дозволяє визначити витрату атмосферного повітря при кожному з режимів вакууму в трубі вакуумного бака і при різних відкриттях клапана. Установлення засувки кульової дозволяє, після створення необхідного вакууму у вакуумному баку і трубі бака, при своєму відкритті з'єднати клапан впускання повітря із зоною вакууму і, при проведенні зміни величини вакууму, від'єднати клапан впускання повітря від зони вакууму. 2 UA 92805 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Установлення дросельної шайби на корпусі клапана дозволяє забезпечити витрату повітря, аналогічну витраті повітря в пристрої для впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини [3] і дозволяє зменшити об'ємність конструкції і таким чином дозволяє пристосувати клапан впускання повітря для випробувань. Установлення на дросельній шайбі опор і планки з центральним отвором та установочних елементів по обидві сторони планки дозволяють забезпечити регулювання положення тарілки клапана і, відповідно, забезпечити відкриття клапана, дозволяє таким чином пристосувати, клапан впускання повітря для випробувань, також дозволяє спростити конструкцію установки випробуваного клапана впускання повітря. В цілому, сукупність суттєвих ознак передбачуваної корисної моделі дозволяє створити необхідні умови для проведення випробувань клапана впускання повітря, а в процесі випробувань визначити характер роботи клапана впускання повітря при різних величинах вакууму у вакуумному баку і при різних відкриттях клапана, визначити працездатність клапана і вибрати оптимальний режим роботи клапана. Корисна модель пояснюється кресленнями: фіг. 1 - установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини; фіг. 2 - випробуваний клапан впускання повітря в установці для випробувань. Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини розміщується на гідравлічному стенді із використанням вакуумного бака стенда з трубою (позначення див. далі) і зі встановленням частини установки на тумбі (не позначено) за допомогою опори, хомута і кріпильних елементів (не позначені). Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини містить (див. фіг. 1) корпус 1; випробуваний клапан впускання повітря 2, встановлений в корпусі 1; вакуумний бак 3 гідравлічного стенда з трубою 4; мановакууметр 5, встановлений на вакуумному бака 3; систему труб 6, встановлену між корпусом 1 установки і трубою 4 і приєднану до корпуса 1 і труби 4; витратомір 7, встановлений на системі труб 6, і засувку кульову 8, встановлену в системі труб 6 між витратоміром 7 і трубою 4. При цьому (див. фіг. 2) випробуваний клапан впускання повітря 2 містить корпус 9; встановлений в корпусі 1 установки; тарілку 10, що примикає до корпусу 9; шток 11, сполучений з тарілкою 10 і виконаній з верхньою різьбовою ділянкою; причому на корпусі клапана 9 встановлено дросельну шайбу 12, а далі випробуваний клапан 2 містить також опори 13, встановлені на дросельній шайбі 12; планку 14 з центральним отвором, встановлену на опорах 13 і на штоку 11, в зоні різьбової ділянки останнього, і установочні елементи 15, встановлені на різьбовій ділянці штока 11, в зоні центрального отвору планки 14, по обидві сторони планки. Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини працює таким чином. Наприклад, засувка кульова 8 закрита. У вакуумному баку 3 за допомогою устаткування стенда створюється, наприклад, вакуум 30 %, що фіксується мановакууметром 5. За допомогою установочних елементів 15 шток 11 переміщається вниз разом з тарілкою 10, створюючи відкриття клапана 2, наприклад, Н=5 мм. Потім засувка 8 відкривається і атмосферне повітря спрямовується через дросельну шайбу 12, клапан 2 і систему труб 6 у вакуумний бак 3, зриваючи вакуум і вирівнюючи тиск в баку 3 з атмосферним тиском. У процесі випробувань реєструються: величина вакууму в баку 3, відкриття клапана 2 (переміщення "Н" тарілки 10) і перепад тиску на витратомірі 7 (витрата повітря). Після реєстрації необхідних даних засувка 8 закривається. Встановлюється нова величина відкриття "Н" клапана 2. Засувка 8 відкривається. Таким же чином в вакуумному баку 3 послідовно встановлюється вакуум, наприклад, в діапазоні 30…80 %. Далі випробування проводяться так само при інших відкриттях клапана 2, наприклад, в діапазоні Н=5….50 мм. Джерела інформації: 1. Грановский С.А. и др. Конструкции и расчет гидротурбин. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие. - 1974. - С. 370-37, мал. XIV.4 і XIV.5. 2. Устройство для впуска воздуха в зону рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины. А.с. СССР № 1406404, МПК F 03 В 11/00, опубл. 1988, Бюл. № 24. 3. Пристрій для впускання повітря в зону робочого колеса радіально-осьової гідромашини. Патент України № 88222, МПК F 03 В 11/00, опубл. 2009, Бюл. № 18 - Прототип до дросельної шайбі та клапану впускання повітря. 3 UA 92805 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини, яка розміщується на гідравлічному стенді, що містить, зокрема, вакуумний бак з трубою, корпус; клапан впускання повітря з корпусом, встановлений в корпусі установки; дросельну шайбу; вакуумний бак стенда з трубою; мановакууметр, встановлений на вакуумному баку; систему труб, встановлену між корпусом і трубою вакуумного бака, приєднану до останніх і сполучну порожнину корпусу з трубою вакуумного бака; витратомір, встановлений на системі труб, і засувку кульову, встановлену в системі труб між витратоміром і трубою вакуумного бака. 2. Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини за п. 1, яка відрізняється тим, що дросельна шайба встановлена на корпусі клапана. 3. Установка для випробувань клапана впускання повітря в зону робочого колеса радіальноосьової гідромашини за п. 2, яка відрізняється тим, що на дросельній шайбі додатково встановлені опори; планка з центральним отвором встановлена на опорах, а установочні елементи встановлені по обидві сторони планки. 4 UA 92805 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5