МОДЕЛЬНАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1994 года по МПК G01M10/00 F04B51/00 

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, предназначенному для визуального исследования картин течения в рабочих колесах гидромашин.

Известна модельная гидромашина, содержащая корпус с прозрачной крышкой и размещенное в нем на валу рабочее колесо с лопатками, покрывным прозрачным и ведущим дисками, а также примыкающий к ведущему диску контейнер с красителем, образованный перфорированным дополнительным диском и кольцевыми перегородками, причем контейнер заполнен гранулированным красителем и сообщен с межлопаточными каналами колеса посредством отверстий в ведущем диске [1].

Недостатком гидромашины является неравномерность подачи окрашенной жидкости в межлопаточные каналы, обусловленная уменьшением в процессе моделирования гидравлического сопротивления полости контейнера с красителем.

Известна модельная гидромашина (прототип), содержащая корпус с прозрачной крышкой и размещенное в нем на валу рабочее колесо с лопатками, покрывным прозрачным и ведущим дисками, примыкающие к ведущему диску втулки (капсулы) контейнера для красителя, сообщенные с межлопаточными каналами колеса посредством отверстий в ведущем диске, причем каждая втулка (капсула) содержит проницаемую стенку и заполнена гранулированным красителем, растворимым в перекачиваемой жидкости [2].

Недостатком этой гидромашины является неравномерность высоты впрыска окрашенных струй в межлопаточные каналы. Гранулы, заполняющие контейнер, оказывают сопротивление течению жидкости к сквозным отверстиям в ведущем диске колеса. Во время работы гидромашины по мере растворения красителя слой гранул становится тоньше, а гидравлическое сопротивление течению жидкости соответственно меньше. В процессе моделирования высоты впрыска окрашенных струй в межлопаточные каналы постоянно увеличивается. В результате возникают сложности интерпретации полученных результатов. Снижается научная ценность приводимых исследований.

Целью изобретения является повышение точности высоты впрыска окрашенных струй в межлопаточные каналы.

Поставленная цель достигается тем, что в модельной гидромашине капсулы своими проницаемыми стенками обращены в сторону периферии рабочего колеса и снабжены примыкающими к ведущему диску козырьками, образующими с капсулами в зоне проницаемых стенок проточные каналы для окрашиваемой жидкости.

Предлагаемая гидромашина отличается от прототипа тем, что капсулы своими проницаемыми стенками обращены в сторону периферии рабочего колеса и снабжены козырьками, образующими с капсулами в зоне проницаемых стенок последних проточные каналы для окрашиваемой жидкости. Таким образом, заявляемая гидромашина соответствует критерию "новизна". Сравнение заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не выявило в них наличия новых существенных признаков: козырька и проточного канала для окрашиваемой жидкости, а также новой совокупности известных существенных признаков, характерных для заявляемого технического решения. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

Сущность предлагаемого решения заключается в следующем. В конструкцию капсул контейнера вносятся изменения, обеспечивающие разделение полости каждой капсулы на две части: нижнюю - непроточную для окрашиваемой жидкости и верхнюю - проточную часть, расположенную в области проницаемой стенки. Непроточная часть, занимающая большую часть полости капсулы, выполняет функцию контейнера - емкости для хранения гранул красителя. Назначение проточной части - осуществление процесса растворения гранул и окраски перекачиваемой жидкости. В течение всего времени работы гидромашины на пути окрашиваемой жидкости в проточной части капсул поддерживается неизменное количество гранул, сосредоточенных под проницаемой стенкой капсул. Указанное свойство модельной гидромашины обеспечивается благодаря механизму подачи гранул на основе центробежной силы, отбрасывающей краситель из непроточной части капсул к их периферии - проточной части, на место растворившегося красителя. Использование указанного механизма стало возможным в результате предложенной ориентации капсул проницаемыми стенками в сторону периферии рабочего колеса. В зоне проницаемых стенок капсул устанавливаются козырьки, предотвращающие отброс окрашенной жидкости под действием центробежной силы к периферии рабочего колеса.

На фиг. 1 изображен продольный разрез гидромашины; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2.

Модельная гидромашина содержит корпус 1 с прозрачной крышкой 2, размешенное в корпусе 1 на валу 3 рабочее колесо 4 с лопатками 5, ведущим 6 и прозрачным покрывным 7 дисками, примыкающие к ведущему диску 6 капсулы 8 контейнера, заполненные гранулами 9 красителя и сообщенные с межлопаточными каналами 10 колеса 4 посредством отверстий 11 в ведущем диске 6. Капсулы 8 своими проницаемыми стенками 12 обращены в сторону периферии рабочего колеса 4 и снабжены примыкающими к ведущему диску 6 козырьками 13, образующими с капсулами 8 в зоне проницаемых стенок 12 проточные каналы 14 для окрашиваемой жидкости.

Гидромашина работает следующим образом.

Перекачиваемая жидкость поступает в рабочее колесо 4, проходит по межлопаточным каналам 10 и подается в область нагнетания. Часть перекачиваемой жидкости с выхода рабочего колеса 4 поступает в зазор между корпусом 1 и рабочим колесом 4 на вход в капсулу 8. Проходя в зоне проницаемой стенки 12 сквозь капсулу 8 и частично растворяя гранулы 9, сосредоточенные под проницаемой стенкой 12, жидкость окрашивается и по проточному каналу 14 и отверстию 11 в ведущем диске 6 подается в межлопаточные каналы 10 рабочего колеса 4. Подкрашенная струя контрастно выделяется на фоне основного потока жидкости, образуя траекторию движения, линию тока, которая может визуально наблюдаться и фиксироваться фотокиноаппаратурой через прозрачные покрывной диск 7 и крышку 2 корпуса 1. В процессе работы гидромашины по мере растворения гранул 9 красителя в зону, ограниченную проницаемой стенкой 12 капсулы 8, с помощью центробежной силы подаются новые гранулы 9 из непроточной, расположенной на меньшем радиусе зоны капсулы 8.

Выбор конфигурации проницаемой стенки 12 капсулы 8 и козырька 13, а также вариант их сопротивления обуславливают гидравлическое сопротивление контейнера с красителем. Конкретное конструктивное решение указанных элементов зависит от гидравлических и конструктивных параметров модельной гидромашины.

Обращение капсул 8 своими проницаемыми стенками 12 в сторону периферии рабочего колеса 4 и снабжение их козырьками 13, образующими проточные каналы 14 для окрашиваемой жидкости, устраняют неконтролируемое и незапланированное изменение высоты визуализации потока в межлопаточных каналах рабочего колеса. Как следствие, повышается научная ценность получаемых результатов, появляется возможность ориентации продольной оси капсул в радиальном направлении, а за счет этого снижаются габариты гидромашины.

Использование: в оборудовании, предназначенном для экспериментального исследования рабочих процессов в гидромашинах, в частности в установках, визуализирующих картину течения в рабочих колесах гидромашин. Сущность изобретения: модельная гидромашина содержит корпус 1 с прозрачной крышкой 2 и рабочее колесо 4 с лопатками 5, ведущим диском (ВД) 6 и прозрачным покрывным диском 7. К ВД 6 примыкают капсулы (К) 8 контейнера, заполненные гранулами красителя. К 8 сообщены с межлопаточными каналами 10 посредством отверстий 11 в ВД 6. К 8 своими проницаемыми стенками обращены к периферии колеса 4 и снабжены примыкающими к ВД 6 козырьками. Козырьками с К 8 в зоне проницаемых стенок образованы каналы для окрашиваемой жидкости. При работе машины новые гранулы красители перемещаются в зону проницаемых стенок под действием центробежной силы. 3 ил.

МОДЕЛЬНАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая корпус с прозрачной крышкой и размещенное в нем на валу рабочее колесо с лопатками, покрывным прозрачным и ведущим дисками и примыкающие к ведущему диску капсулы контейнера для красителя, сообщенные с межлопаточными каналами колеса посредством отверстий в ведущем диске, причем каждая капсула содержит проницаемую стенку и заполнена гранулированным красителем, растворимым в перекачиваемой жидкости, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности высоты впрыска окрашенных струй в межлопаточные каналы, капсулы своими проницаемыми стенками обращены в сторону периферии рабочего колеса и снабжены козырьками, примыкающими к ведущему диску и образующими с капсулами, в зоне проницаемых стенок последних, проточные каналы для окрашиваемой жидкости.