СТАТОРНАЯ ЧАСТЬ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ГИДРОМАШИНЫ Российский патент 2002 года по МПК F03B3/18 

Изобретение относится к гидромашиностроению, а его объектом является статорная часть вертикальной гидромашины, в частности гидротурбины, преимущественно для малой ГЭС, включающая статор, направляющий аппарат и крышку гидромашины.

Направляющий аппарат содержит верхнее и нижнее кольца, установленные в них лопатки и механизм их поворота, который обычно монтируется на крышке гидромашины. Известны гидромашины, в которых верхнее кольцо направляющего аппарата является отдельным конструктивным элементом, базирующимся на статоре и служащим опорой для крышки гидромашины [1]. При монтаже таких гидромашин на ГЭС основные работы по выверке положения элементов направляющего аппарата выполняются до установки рабочего колеса, т.е. в условиях, обеспечивающих свободный доступ к лопаткам направляющего аппарата со стороны камеры рабочего колеса.

Известны гидромашины, в которых верхнее кольцо направляющего аппарата объединено с крышкой. Статорная часть подобной гидромашины, в которой верхнее и нижнее кольца направляющего аппарата базируются на статоре, а между ними установлены лопатки с опорами своими цапфами в стаканах указанных колец [2], является ближайшим аналогом настоящего изобретения.

Для гидромашин при относительно невысоких напорах на ГЭС используют в основном статорные части с конструктивно отдельным выполнением верхнего кольца направляющего аппарата, не создающим проблем для монтажа и регулировки направляющего аппарата. Однако для средне- и высоконапорных ГЭС такое выполнение статорной части неприемлемо из-за недостаточной прочности блока крышка - верхнее кольцо в зоне их фланцевого соединения. Вместе с тем, ввиду стесненности доступа к лопаткам направляющего аппарата, особенно в гидромашинах малых ГЭС, использование статорной части с конструктивно объединенными верхним кольцом направляющего аппарата и крышкой создает проблемы для монтажа и регулировки и возможно только при упрощенной форме проточной части, когда рабочее колесо гидромашины может быть опущено ниже проектной отметки.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такой статорной части вертикальной гидромашины с конструктивно объединенными верхним кольцом направляющего аппарата и крышкой, в которой при монтаже была бы обеспечена возможность выверки положения всех элементов направляющего аппарата до опускания рабочего колеса в кратер шахты гидромашины.

Эта задача решается в статорной части вертикальной гидромашины с конструктивно объединенными крышкой и верхним кольцом направляющего аппарата, базирующегося верхним и нижним кольцами на статоре, и с лопатками, установленными своими цапфами в стаканах колец, в которой в соответствии с сущностью настоящего изобретения нижние цапфы лопаток выполнены выступающими своими концами за дно стаканов нижнего кольца и несущими на этих концах элементы в виде диска, способные служить опорой для подвешивания нижнего кольца направляющего аппарата.

При таком исполнении статорной части ее элементы могут быть выверены при монтаже до опускания рабочего колеса в шахту гидромашины, когда со стороны камеры рабочего колеса обеспечен свободный доступ к лопаткам направляющего аппарата.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, изображенного на чертежах, на которых
фиг. 1 показывает статорную часть вертикальной гидротурбины в продольном разрезе;
фиг.2 - место А на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Статорная часть, изображенная на чертежах, относится к гидротурбине. В состав этой статорной части входят статор 1, направляющий аппарат и крышка 2 турбины. Направляющий аппарат содержит нижнее кольцо 3, верхнее кольцо 4, конструктивно объединенное с крышкой 2, и направляющие лопатки 5, которые установлены нижней цапфой 6 в стакане 7 нижнего кольца 3 и верхней цапфой 8 в стакане 9 верхнего кольца 4. Верхней цапфой 8 каждая лопатка 5 подвешена к рычагу 10 механизма поворота направляющих лопаток.

Направляющий аппарат своим нижним 3 и верхним 4 кольцами базируется на опорных площадках статора 1, воспринимающих усилие от веса направляющего аппарата и крышки 2.

Конец нижней цапфы 6 каждой лопатки 5 проходит через стакан 7, выступая в гнезда 11 нижнего кольца 3. В гнезде 11 к нижнему торцу цапфы 6 прикреплен диск 12, диаметр которого превышает диаметр отверстия в нижнем кольце 3 для прохода нижней цапфы 6, так что при подъеме лопаток 5 направляющего аппарата диски 12 служат опорой для подвешивания нижнего кольца 3.

При монтаже гидротурбины сначала в заданное проектное положение устанавливают и закрепляют статор 1. На опорных площадках статора собирают направляющий аппарат с конструктивно объединенными его верхним кольцом 4 и крышкой 2. В этой позиции, когда рабочее колесо еще не размещено в своей камере, осуществляют выверку относительного положения и взаимодействия всех элементов направляющего аппарата с окончательным закреплением их положения и фиксацию углового взаиморасположения направляющего аппарата и статора с помощью рисок, контрольных шпонок или штифтов и т.п.

После этого отрегулированный блок направляющего аппарата с крышкой турбины снимают целиком, устанавливают в кратер турбины рабочее колесо, а затем размещают блок направляющего аппарата на статоре в фиксированном относительно него положении и закрепляют.

Возможен также вариант укрупненной сборки, когда на монтажной площадке собранный и отрегулированный направляющий аппарат собирают с направляющим подшипником и ротором, подвешенным на специальном приспособлении, и укрупненный блок целиком устанавливают на статоре.

Следует понимать, что для более ясного представления о сущности изобретения и его воплощении при описании примера опущены некоторые известные моменты, связанные с устройством уплотнений цапф направляющих лопаток и их установкой, с устройством и установкой торцевых уплотнений направляющих лопаток у верхнего и нижнего колец, с обеспечением необходимых зазоров между этими кольцами и торцами лопаток, с регулировкой механизма поворота лопаток и пр.

Кроме того, следует также понимать, что описанный пример не исчерпывает возможные варианты осуществления изобретения. В частности, диск 12 может крепиться к торцу цапфы 6 лопатки 5 не винтом, как это изображено на чертежах, а путем навинчивания на цапфу и кернения или закрепляться другим известным способом. Кроме того, при разъемном соединении направляющих лопаток с их цапфами диск 12 может быть выполнен как часть цапфы. Возможно также выполнение стаканов 7 в нижнем кольце с концевым буртом и подвешивание этого кольца с помощью диска 12 через этот бурт. Возможны и другие видоизменения по сравнению с описанным примером в соответствии с сущностью изобретения, определяемой формулой.

Источники информации
1. Справочник по гидротурбинам. Ленинград, 1984 г., рис.IV.1, стр.130.

2. Авторское свидетельство СССР 297794, F 03 B 3/18, 1971 г.

Статорная часть вертикальной гидромашины предназначена для использования в гидротурбинах преимущественно для малых ГЭС. Статорная часть гидромашины включает статор, направляющий аппарат (НА) с верхним и нижним кольцами, базирующимися на статоре, и установленными между ними лопатками и крышку, конструктивно объединенную с верхним кольцом НА. Лопатки НА установлены своими цапфами в стаканах колец НА и связаны с механизмом поворота. В НА такой статорной части цапфы лопаток у нижнего кольца НА выполнены выступающими за дно стакана и несут на этом конце элемент в виде диска, который служит опорой для подвешивания указанного кольца при подъеме направляющего аппарата с крышкой в процессе монтажа гидромашины, что позволяет выверить положение всех элементов статорной части до опускания рабочего колеса в кратер шахты гидромашины, а после установки рабочего колеса в его камеру установить отрегулированный НА с крышкой на место и закрепить на статоре. Данная конструкция позволяет обеспечить возможность выверки положения всех элементов направляющего аппарата до опускания рабочего колеса в кратер шахты гидромашины. 2 ил.

Статорная часть вертикальной гидромашины, содержащая статор, направляющий аппарат с верхним и нижним кольцами, базирующимися на статоре, и с лопатками, установленными своими цапфами в стаканах колец, и крышку гидромашины, конструктивно объединенную с верхним кольцом, отличающаяся тем, что цапфы лопаток у нижнего кольца направляющего аппарата выполнены выступающими своими концами за дно стакана на этом кольце и несущими на этих концах элементы в виде диска, способные служить опорой для подвешивания указанного нижнего кольца.