СТАТОР ГИДРОТУРБИНЫ Российский патент 1995 года по МПК F03B3/16 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в статорных частях гидромашин.

Известны (см. Ковалев Н. Н. Гидротурбины. Л. Машиностроение, 1971, с. 165) цельнолитые статоры, содержащие верхний и нижний пояса и расположенные между ними колонны, выполненные в виде единой отливки. При этом колонны соединены непосредственно с покрывающими листами, а последние с опорными фланцами с помощью ребер и обечаек.

Недостатками указанной конструкции являются чрезвычайная сложность литейной технологии по получению цельнолитой заготовки для изготовления всего статора и необходимость проведения большого объема ручных работ для обеспечения требуемой точности изготовления той части статора, которая является проточной частью гидротурбины.

Более совершенной является широко применяемая в гидротурбостроении конструкция сварного статора (см. Броновский Г.А. Гольдфарб А.И. Фасулати Р.К. Технология гидротурбостроения. Л. Машиностроение, 1978, с. 285-291), пояса которого, включающие опорные полки и покрывающие листы, выполнены из листового проката, а отдельно отлитые колонны соединены с опорными полками и покрывающими листами посредством сварки.

Недостатком последней конструкции с учетом необходимости использования в нем литых элементов (колонн) является значительный объем трудоемких работ по доведению находящихся в проточной части поверхности колонн до требуемого качества и необходимость исправления литейных дефектов колонн.

Известен статор гидротурбин, принятый за ближайший аналог, который содержит несущие кольца с опорными полками и радиальными ребрами, покрывные торовые оболочки, каждая из которых жестко связана с одной из полок и профилированными колоннами, дополнительные ребра несущих колец, расположенные в вертикальных плоскостях, проходящих через хорды колонн [1] Недостатком такой конструкции является большой объем работ по подгонке размеров дополнительных ребер к торовой оболочке перед сваркой ребер с криволинейной поверхностью оболочек, что увеличивает трудоемкость изготовления статора. Кроме того, недостатками такого статора являются большие размеры сварных швов в местах приварки дополнительных ребер к покрывным оболочкам, плохой доступ при выполнении этих швов и, соответственно, низкая технологичность конструкции.

Цель изобретения уменьшение объема наплавленного металла и уменьшение трудоемкости изготовления.

Цель достигается тем, что статор гидротурбины, содержащий опорные полки, связанные между собой профилированными колоннами, покрывные оболочки, каждая из которых жестко скреплена с одной из полок и связана с соответствующей колонной, снабжен пеньками, каждая из полок связана с соответствующей колонной посредством одного из пеньков, а последние расположены между соответствующей полкой и покрывной оболочкой.

Линейные размеры поперечного сечения пеньков могут быть выполнены меньше линейных размеров поперечного сечения колонн.

Соединение колонн с полками посредством пеньков исключает доводочные работы при выполнении соединительных швов, поскольку соединительные швы пеньков с колоннами выполняются по плоскости, а не по криволинейной поверхности. Кроме того, такое соединение исключает необходимость сварных соединительных швов по образующей обечаек (стенок) несущих колец.

В результате уменьшается объем наплавленного металла и трудоемкость изготовления.

Выполнение линейных размеров поперечного сечения пеньков меньше линейных размеров поперечного сечения колонн дает дополнительное уменьшение металлоемкости статора и наплавленного металла, а также облегчает доступ при выполнении сварных швов.

На фиг. 1 изображен предлагаемый статор; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1.

Предложенный статор гидротурбины содержит опорные полки 1 и колонны 2, которые расположены между полками 1 и проходят через покрывные оболочки 3. Опорные полки 1 статора снабжены пеньками 4, выполненными в известных по опыту ЛМЗ пределах покрывных оболочек 3 (т.е. в пределах менее нагруженной зоны) и жестко скрепленных с колоннами 2 статора. При этом сечение пеньков 4 может быть выполнено утоненным по сравнению с сечением колонны 2, а сами они изготовлены из материала менее прочного, чем колонна 2. Такая возможность возникает по следующим причинам. При работе гидромашины статор воспринимает нагрузки от осевой силы ротора агрегата, передаваемые на колонны 2 через опорные полки 1, а также нагрузку от сопряженной со статором спиральной камеры гидромашины, передаваемую на колонны 2 через покрывные листы 3. При этом наиболее опасное сечение колонны 2 находится в зоне ее сопряжения с покрывными листами 3 со стороны проточной части.

Колонны 2 имеют заданную площадь поперечного сечения, выбранную из условия обеспечения допустимого уровня напряжений в наиболее нагруженной зоне (зоне сопряжения колонны с покрывающими листами со стороны проточной части). Колонны 2 выполнены цельными, или могут быть выполнены с накладкой, как в прототипе. Нижние и верхние пояса статора состоят из опорных полок 1 и обечаек 5, 6, охватывающих колонну 2 и ребра 7.

При сборке статора колонны с приваренными пеньками привариваются пеньками к опорным полкам статора, затем к колоннам привариваются покрывные оболочки, при этом не требуются доводочные работы при выполнении сварных швов.

Сущность изобретения: опорные полки связаны между собой профилированными колоннами. Каждая покрывная оболочка жестко скреплена с одной из полок и связана с соответствующей колонной. Каждая полка связана с соответствующей колонной одним из пеньков. Пеньки расположены между соответствующей полкой и оболочкой. Линейные размеры пеньков в поперечном сечении меньше линейных размеров колонн в поперечном сечении. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. СТАТОР ГИДРОТУРБИНЫ, содержащий опорные полки, связанные между собой профилированными колоннами, покрывные оболочки, каждая из которых жестко скреплена с одной из полок и связана с соответствующей колонной, отличающийся тем, что он снабжен пеньками, каждая из полок связана с соответствующей колонной посредством одного из пеньков, а последние расположены между соответствующей полкой и покрывной оболочкой. 2. Статор по п.1, отличающийся тем, что линейные размеры пеньков в поперечном сечении меньше линейных размеров колонн в поперечном сечении.