Устройство и способ для изменения геометрии элемента турбины Российский патент 2020 года по МПК B29C39/18 F03B3/12 B29C65/70 B29C70/74 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение относится к устройству и способу для задания и/или изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В патентах США №№8672617, 6926494 и 5441384 и в заявках на патент США №№2004/0156709, 2012/0308397 и 2013/0139494 описаны примеры гидравлических турбин. В гидравлических турбинах может наблюдаться отклонение потока воды от оси колоннами статора. Такое отклонение от оси может привести к значительным потерям производительности. Корректировка такого отклонения зачастую может требовать существенных временны х и денежных затрат, поскольку решения таких задач часто требуют работы с тяжелыми элементами на ограниченном пространстве и/или демонтажа по меньшей мере части турбины. Кроме того, подобные обстоятельства могут способствовать возникновению проблем безопасности и обслуживания, решение которых может потребоваться для выполнения корректировки отклонения потока на колоннах статора от оси.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В соответствии с аспектами, приведенными в данном документе, предложено устройство для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины, которое содержит обшивку, по меньшей мере частично ограничивающую внутреннюю полость. Обшивка может содержать композитный материал. Композитный материал может содержать волокно и полимерный материал. Устройство также может содержать полимерную заливку, расположенную в указанной внутренней полости.

[0004] В соответствии с другими аспектами, приведенными в данном документе, гидравлическая турбина содержит статорное кольцо, по меньшей мере одну колонну статора, присоединенную к статорному кольцу, и продолжение колонны статора, содержа ее обшивку, которая ограничивает внутреннюю полость, и полимерную заливку, расположенную в указанной полости. Продолжение колонны статора может быть присоединено к колонне статора.

[0005] В соответствии с другими аспектами, приведенными в данном документе, способ изменения геометрии элемента гидравлической турбины включает размещение наружной обшивки смежно с элементом гидравлической турбины. Наружная обшивка может содержать композитный материал, в состав которого входит полимерный материал. Способ также может включать этапы присоединения наружной обшивки к указанному элементу и введение полимерной заливки в пространство, по меньшей мере частично ограниченное наружной обшивкой.

[0006] Примеры вышеописанных и других характерных особенностей приведены ниже на чертежах и в подробном описании.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Ниже сделана ссылка на чертежи, которые изображают иллюстративные варианты выполнения и на которых одинаковые элементы обозначены одинаково.

[0008] Фиг.1 изображает вид в изометрии первого иллюстративного варианта выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины, которое может использоваться в вариантах выполнения турбины.

[0009] Фиг.2 изображает увеличенный вид фрагмента нижнего конца первого иллюстративного варианта выполнения устройства, показанного на фиг.1.

[0010] Фиг.3 изображает вид в аксонометрии иллюстративного варианта выполнения обшивочного узла первого иллюстративного варианта выполнения устройства, показанного на фиг.1. Наружная обшивка указанного узла показана со стороны ее открытого конца для отображения каркаса и/или элементов жесткости, которые могут быть расположены в полости, по меньшей мере частично ограниченной наружной обшивкой обшивочного узла.

[0011] Фиг.4 изображает вид сверху обшивочного узла первого иллюстративного варианта выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины.

[0012] Фиг.5 изображает поперечное сечение первого иллюстративного варианта выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины.

[0013] Фиг.6 изображает сечение первого иллюстративного варианта выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины по линии А-А на фиг.5.

[0014] Другие особенности, цели и преимущества вариантов выполнения изобретений, предложенных в данном документе, станут очевидны из нижеследующего описания иллюстративных вариантов выполнения и соответствую их иллюстративных способов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] В данном документе описаны устройство и способ для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины. В некоторых вариантах выполнения результат изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины может заключаться в корректировке отклонения потока текучей среды от оси колоннами статора турбины. Турбина, содержащая такое устройство, также описана в данном документе. В некоторых вариантах выполнения турбина может представлять собой гидравлическую турбину, через которую проходит вода. Гидравлическая турбина может быть частью гидроэлектрической турбинной установки. Также предполагается, что другие варианты выполнения турбины могут предусматривать прохождение через нее текучей среды, которая содержит жидкую воду и/или другую текучую среду.

[0016] Некоторые варианты выполнения гидравлической турбины могут иметь вид турбины Фрэнсиса (радиально-осевой турбины). Для таких вариантов выполнения турбина может содержать рабочее колесо, которое вращается в центре спиральной камеры. На выходе спиральной камеры может быть расположено статорное кольцо 2 с разнесенными колоннами статора 1. Колонны статора 1 могут быть предназначены для поддержания веса турбины, когда она выключена, и для поддержания условий давления, которые могут иметь место в спиральной камере, когда турбина работает. Колонны статора могут быть выровнены относительно потока жидкой воды для содействия обеспечению эффективной работы турбины путем их выполнения с размерами и конфигурацией, обеспечиваю ими минимизацию гидравлических потерь. Радиальный распределитель с направляю ими аппаратами, расположенными за колоннами статора 1, может направлять поток воды на входе рабочего колеса. Вода может быть пропущена через рабочее колесо и следовать по соответствую ей траектории в отводя ей трубе. Колонны статора могут иметь длину, измеряемую от нижней стороны 2b статорного кольца до верхней стороны 2а статорного кольца 2, при этом каждая колонна статора может также иметь длину, измеряемую от задней кромки 1b колонны 1 статора до передней кромки 1а колонны 1 статора.

[0017] В соответствии с фиг.1-6 устройство для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины может быть выполнено с обеспечением корректировки отклонения потока текучей среды от оси колоннами статора турбины. В некоторых вариантах выполнения устройство может быть предназначено для прикрепления к одной или более имеющимся колоннам статора турбины существующей турбинной установки. Например, устройство может быть выполнено в виде продолжения колонны статора, выполненного из композитного обшивочного узла 3, который может быть прикреплен к колонне 1 статора существующей турбинной установки. Объем, расположенный между прикрепленным продолжением колонны статора узла 3 и колонной 1 статора, может быть заполнен полимерной заливкой 12. Объем, заполненный полимерной заливкой, может представлять собой объем внутренней полости или другое пространство, которое по меньшей мере частично ограничено наружной обшивкой 8 узла 3. Указанный объем также может быть ограничен частями статорного кольца 2 и колонной 1 статора, к которой может быть прикреплена наружная обшивка 8. Полимерная заливка может быть расположена внутри объема, ограниченного кольцом 2, колонной 1 статора и обшивкой 8, с обеспечением соединения кольца 2 и колонны 1 статора для изменения геометрии колонны 1 статора с помощью конструкции обшивки 8.

[0018] Обшивочный узел 3 может содержать наружную обшивку 8, которая может задавать гидравлический профиль продолжения колонны статора. В некоторых вариантах выполнения обшивка 8 может быть изготовлена из волоконно-полимерного композитного пакета слоев (например из полимерного материала, армированного углеродным волокном, из пластмассового материала, армированного углеродным волокном, из термопластичного материала, армированного углеродным волокном, из материала, содержа его материал, предварительно пропитанный адгезивным веществом, из полимерного материала, армированного стекловолокном, и т.д.). Верхняя кромка 6 и нижняя кромка 4 наружной обшивки 8 узла 3 могут быть подровнены для максимального их соответствия верхней и нижней поверхности статорного кольца 2. Конструкция обшивки 8 может иметь изменяемую толщину, так что толщина части 13 обшивки, расположенной смежно с зоной 14 крепления между узлом 3 и колонной 1 статора, уменьшена по сравнению с другими частями обшивки. Часть 13 наружной обшивки, имеющая уменьшенную толщину, может быть выполнена сужающейся с обеспечением непрерывного уменьшения ее толщины от первой толщины до второй толщины, меньшей чем первая толщина. Часть 13 может обеспечивать уменьшение жесткости обшивки в этой области для оптимального соответствия обшивочного узла 3 геометрии колонны 1 статора. Часть 13 может способствовать обеспечению плавного перехода между наружным конструктивным профилем существующей колонны статора и наружным профилем наружной обшивки, прикрепленной к колонне 1 статора для изменения ее геометрии. Указанный плавный переход может обеспечивать плавное сопряжение обшивки 8, контактирую ей с колонной статора в зоне крепления, с колонной статора так, что указанная обшивка непрерывно проходит от зоны 14 крепления.

[0019] Например, часть 13 наружной обшивки 8, имеющая уменьшенную толщину, может быть выполнена так, что участки двух противолежа их поверхностей наружной обшивки, расположенных смежно с первой стороной 5 обшивки 8, отстоят друг от друга с обеспечением ограничения части полости внутри обшивки 8. Две противолежащие стороны обшивки 8, ограничивающие участки этих противолежа их поверхностей, могут ограничивать часть 13, и каждая из них может быть выполнена как часть стенки или другого элемента обшивки, который уменьшается по толщине от средней части этой стороны обшивки 8 к дальнему концу первой стороны 5 обшивки 8, так что дальний конец первой стороны 5 наружной обшивки на каждой из указанных поверхностей ограничен стенкой, толщина которой меньше толщины части стенки, расположенной дальше от указанной стороны 5. Дальний конец первой стороны 5 обшивки 8 может быть непосредственно прикреплен к колонне статора 1 так, что дальние концы обеих противолежа их поверхностей наружной обшивки, которые содержат часть 13 обшивки 8, имеющую уменьшенную толщину, прикреплены к колонне статора на противоположных сторонах колонны 1 статора в области зоны 14 крепления. Часть полости, образованной между противолежа ими сторонами части 13 на дальнем конце указанных частей, может иметь толщину, которая равна или по существу равна ширине или толщине части колонны 1 статора, к которой она прикреплена (например, иметь точно такую же ширину, как колонна статора, ширину в пределах 5% от ширины части колонны статора 1, к которой прикреплена часть 13, и т. д.).

[0020] Во внутренней полости, ограниченной наружной обшивкой узла 3 могут быть смонтированы или иным способом расположены элементы 9 жесткости. Элементы 9 могут быть размещены в узле 3 для увеличения его жесткости и исключения деформации обшивки 8, которая может иметь место вследствие гидростатического давления, которое может возникнуть во время введения полимерной заливки 12 во внутреннюю полость, по меньшей мере частично ограниченную обшивкой 8. Элементы 9 могут представлять собой упрочняющие элементы, расположенные во внутренней полости, ограниченной наружной обшивкой обшивочного узла. Каждый элемент жесткости может быть таким элементом, как удлиненная нить, удлиненный металлический элемент, трубка, удлиненный жесткий элемент или другой элемент, который может способствовать выдерживанию гидростатического давления, обусловленного наличием незатвердевшей полимерной заливки, введенной во внутреннюю полость обшивки 8.

[0021] Обшивочный узел 3 также может иметь один или более вводя их каналов 7, размеры и конфигурация которых обеспечивают возможность введения полимерной заливки 12. В некоторых вариантах выполнения несколько вводя их каналов 7 могут быть расположены на одной лицевой стороне обшивки вблизи нижней части наружной обшивки узла 3. В других вариантах выполнения каналы 7 могут быть выполнены на противолежа их боковых сторонах обшивки 8 или на противолежа их лицевых сторонах обшивки 8 (например, по меньшей мере один канал в местоположении вблизи верхней части обшивки и еще один канал вблизи нижней части обшивки и/или по меньшей мере один канал на первой лицевой стороне обшивки и второй канал на противоположной второй лицевой стороне обшивки). Каждый канал 7 может быть соединен с клапаном или иным образом снабжен клапаном. Каждый клапан может быть выполнен с возможностью управления потоком полимерной заливки во внутреннюю полость обшивочного узла, ограниченной наружной обшивкой. Например, каждый клапан может приводиться в действие с обеспечением регулирования его положения для регулирования потока полимерной заливки, вводимой во внутреннюю полость, которая по меньшей мере частично ограничена наружной обшивкой.

[0022] В продолжение колонны статора также может быть вставлен каркас 10. Каркас 10 может содержать решетку из трубок с закрытым концом, поддерживаемых вышеуказанными элементами жесткости. Как вариант, каркас 10 может быть выполнен из удлиненных элементов или удлиненных полых элементов, которые расположены во внутренней полости, по меньшей мере частично ограниченной наружной обшивкой узла 3. Полые элементы могут представлять собой, например, трубки, валы, стойки, удлиненные элементы многоугольной формы или другие элементы, которые имеют по меньшей мере одну полую внутреннюю часть (например непрерывную пустую полость, расположенную внутри элемента, или набор пустых полостей, образованных в элементе). Каркас 10 может обеспечивать увеличение отношения поверхности к объему в обшивочном узле для управления экзотермической реакцией, которая может иметь место во время полимеризации заливки 12, происходя ей после впрыскивания заливки 12 во внутреннюю полость обшивочного узла. Каркас 10 может также способствовать регулированию температуры полимерной заливки в наружной обшивке при отверждении введенной заливки 12 в обшивке 8.

[0023] В некоторых вариантах выполнения через полые элементы каркаса 10 может циркулировать текучая среда, способствующая охлаждению полимерной заливки во время ее полимеризации. Например, жидкая вода, воздух, хладагент или охлаждающие текучие среды другого типа, температура которых ниже температуры введенной полимерной заливки во время процесса полимеризации и которые могут быть пропущены через полые элементы каркаса 10 для содействия охлаждению и отверждению полимерной заливки после ее впрыскивания в наружную обшивку 8. Например, источник охлаждаю ей текучей среды может быть соединен с одним или более полыми элементами каркаса 10 при помощи по меньшей мере одного трубопровода и находиться в сообщении с насосом или вентилятором, обеспечиваю им продвижение текучей среды через полые элементы во время отверждения заливки 12 в обшивке 8.

[0024] Первая сторона 5 наружной обшивки обшивочного узла может быть выполнена с образованием отверстия, которое проходит от местоположения вблизи верхней кромки 6 узла 3 к нижней кромке 4 наружной обшивки узла 3. Указанное отверстие может сообщаться с внутренней полостью, которая по меньшей мере частично ограничена наружной обшивкой, и может быть выполнено с обеспечением содействия прикреплению к колонне статора 1. Вторая сторона, противоположная первой стороне 5 наружной обшивки, может иметь такую форму, что она окружает внутреннюю полость, по меньшей мере частично ограниченную наружной обшивкой, и способствует желаемому перемещению потока воды или другой текучей среды, которая может проходить вдоль узла обшивки.

[0025] Каркас 10 и/или элементы 9 жесткости могут быть расположены внутри по меньшей мере одной полости, ограниченной обшивкой 8 до размещения обшивки 8 смежно с колонной статора или другим элементом турбины для прикрепления к указанной колонне статора или другому элементу турбины. Например, обшивка 8 может быть собрана в цехе или другом подсобном помещении с приданием ей в целом конструкции с выполненной внутри полостью, которая сообщается с входным отверстием или другим отверстием, расположенным вблизи первой стороны 5 обшивки 8. Каркас 10 и/или элементы 9 могут быть расположены внутри указанной полости и прикреплены и/или механически присоединены к обшивке 8 во время ее изготовления в цехе или другом подсобном помещении. После этого обшивочный узел, содержащий каркас 10 и/или элементы жесткости, может быть отправлен на транспорте или иным образом доставлен к месту расположения турбины для его установки на элемент уже имеющейся турбины или для установки в турбину, которая должна быть смонтирована на месте. После размещения наружной обшивки смежно с указанными одним или более элементами, к которым она должна быть прикреплена и относительно которых должна быть при необходимости подровнена для соответствия геометрии колонны 1 статора, кольца 2 или другого элемента, к которому прикрепляют обшивку, наружная поверхность наружной обшивки и/или поверхности, к которым наружная обшивка должна быть прикреплена, могут быть подвергнуты подготовке путем пескоструйной обработки или другого способа подготовки поверхности.

[0026] После формирования наружной обшивки 8 узла 3, выполнения подготовки ее поверхности и снабжения ее какими-либо элементами 9 жесткости и/или каркасом 10, расположенными во внутренней полости наружной обшивки обшивочного узла, узел 3 может быть прикреплен к колонне 1 статора в зоне 14 крепления. Прикрепление может быть выполнено с использованием одного или более адгезивных веществ, расположенных на крае первой стороны 5 обшивки 8 (например на дальних концах противолежа их стенок наружной обшивки, которые разнесены с образованием внутренней полости), для контакта с колонной 1 статора для ее прикрепления к первой стороне 5 наружной обшивки узла 3. Для соединения также могут быть приложены усилие или давление, созданные путем зажатия или другого способа, для содействия прижатию первой стороны 5 наружной обшивки 8 к передней кромке колонны статора 1 во время отверждения адгезивного вещества для облегчения прикрепления первой стороны 5 наружной обшивки к противолежа им наружным сторонам колонны 1. Противоположные наружные стороны колонны 1, к которым присоединена первая сторона 5 обшивки 8, в некоторых вариантах выполнения могут быть расположены смежно с передней кромкой колонны 1.

[0027] Для герметизации любого зазора, который может иметься между обшивкой 8 и статорным кольцом 2, также может использоваться замазка 11. Замазка 11 может быть нанесена до введения заливки 12 в обшивку 8 для прикрепления обшивки 8 к колонне 1 статора и к кольцу 2. Например, замазка 11 может быть расположена на противоположных сторонах верхней кромки 6 и нижней кромки 4 обшивки 8 для закрытия зазоров 15, которые могут иметься между верхней и нижней кромками обшивки 8 и кольцом 2. Замазка может проходить от первой стороны 5 наружной обшивки до ее противоположной второй стороны вдоль первой и второй лицевых сторон обшивки для контакта с статорным кольцом вблизи нижней и верхней кромок обшивки. Например, замазка 11 может быть расположена на противоположных сторонах обшивки 8 непрерывно вдоль длины сторон наружной обшивки, которые проходят от местоположения вблизи передней кромки колонны статора до местоположения вблизи дальнего противоположного конца обшивки 8. Замазка 11 может быть закруглена по радиусу, скруглена или иметь другую форму, обеспечивающую плавный переход между кромками обшивки 8 и статорным кольцом в зоне крепления между обшивкой и кольцом 2 у нижней и верхней кромок кольца 2 с созданием плавного радиуса между наружной обшивкой 3 и верхней и нижней поверхностями кольца 2. На фиг.6 лучше всего изображен пример такого формирования замазки 11, а также зазора 15 между нижним концом 4 наружной обшивки и кольцом 2, заделанного замазкой 11.

[0028] После отверждения адгезивного вещества в зоне 14 крепления между первой стороной 5 обшивки и колонной 1 и отверждения замазки 11, внутрь полости, которая по меньшей мере частично ограничена наружной обшивкой, может быть введена полимерная заливка 12. Часть статорного кольца 2 над верхней кромкой 6 и под нижней кромкой 4 обшивки, а также колонна статора, расположенная смежно с первой стороной 5 обшивки, могут быть размещены так, что внутренняя полость обшивки 8, в которую должна быть впрыснута заливка 12, окружена обшивкой 8, кольцом 2 и колонной 1 статора. Полимерная заливка может содержать полимерный материал. Например, полимерная заливка может содержать термоотверждающуюся полимерную смолу, смешанную с отверждающим веществом и находящуюся в жидком состоянии или в другом текучем состоянии для введения в полость. Также предполагается, что заливка 12 может, как вариант, содержать термопластичную смолу, смешанную с отверждающим веществом и находящуюся в жидкой или другой текучей форме для введения в полость.

[0029] Введенная полимерная заливка 12 может увеличить сопротивление ударной нагрузке для продолжения колонны статора, образованного обшивочным узлом 3, а также может обеспечить химическую связь между узлом 3 и колонной 1 статора. Заливка 12 также может обеспечить химическую связь между узлом 3 и кольцом 2 вблизи нижней и верхней кромок наружной обшивки обшивочного узла. После отверждения впрыснутой полимерной заливки каналы 7 для введения могут быть подровнены таким образом, что лицевая поверхность (или лицевые поверхности) обшивки, содержащие указанные каналы, приобретают требуемую геометрию и/или профиль поверхности.

[0030] Полимерная заливка 12 может быть впрыснута путем присоединения источника полимерной заливки к одному или более каналам 7. Такое соединение может содержать, например, трубопровод, подсоединенный между источником впрыскиваемой полимерной заливки и одним или более каналами 7, которые сообщаются с внутренней полостью, по меньшей мере частично ограниченной обшивкой 8 узла 3. Трубопровод может содержать по меньшей мере одну трубку, трубу, патрубок, гибкую трубку, гибкий шланг или другой канальный элемент. К источнику полимерного заливаемого материала может быть проточно присоединен компрессор, вентилятор или другой механизм подачи потока, который приводится в действие для запуска впрыскивания заливки 12 в полость, по меньшей мере частично ограниченную обшивкой 8, через один или более каналов 7. Каждый канал 7 может быть соединен с клапаном или иным образом снабжен клапаном, который может регулироваться для содействия управлению скоростью потока заливки 12, вводимой в полость во время введения полимерной заливки.

[0031] Варианты выполнения устройства могут быть предназначены для корректировки отклонения потока текучей среды от оси колоннами статора турбины и могут быть выполнены с возможностью формирования указанного устройства на имеющихся колоннах статора гидротурбины или гидравлической турбины другого типа для корректировки отклонения потока от оси колоннами статора этой турбины. Указанные сформированные устройства для корректировки отклонения потока текучей среды от оси колоннами статора могут обеспечивать возможность выполнения корректировки отклонения потока без использования больших, тяжелых элементов, которые могут вызывать трудности при маневрировании и/или работе с ними в спиральной камере турбины, поскольку варианты выполнения устройства для корректировки отклонения потока текучей среды могут иметь существенно меньший вес, чем тяжелые металлические компоненты. Уменьшенный вес также может уменьшить проблемы безопасности, связанные с установкой и/или изготовлением вариантов выполнения устройства для корректировки отклонения потока текучей среды. Варианты выполнения устройств для корректировки отклонения потока текучей среды могут быть выполнены с возможностью установки на имеющейся колонне 1 статора без использования специального манипуляционного устройства, разрабатываемого и устанавливаемого для установки продолжения колонны статора или другого типа устройства для корректировки отклонения потока текучей среды.

[0032] Варианты выполнения устройства и способа для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины также могут предусматривать присоединение к другим типам конструкций турбин для изменения другой конструкции, которая может иметься в существую ей турбинной установке. Например, варианты выполнения устройства могут быть выполнены с возможностью присоединения к направляю им аппаратам или другим элементам турбины для изменения формы такой конструкции или ее ремонта. Устройство такой формы может содержать обшивочный узел, содержащий наружную обшивку 8, которая по меньшей мере частично ограничивает внутреннюю полость. Наружная обшивка 8 может быть выполнена из композитного материала, содержа его волокно и полимерный материал. Узел обшивки также может содержать полимерную заливку, расположенную во внутренней полости. Полимерная заливка может быть помещена во внутреннюю полость путем ее введения в указанную полость через один или более каналов 7, присоединенных к наружной обшивке, которая сообщается с внутренней полостью. Во внутренней полости, по меньшей мере частично ограниченной обшивкой, могут быть расположены каркас 10 и элементы 9 жесткости.

[0033] Кроме того, следует понимать, что варианты выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины могут быть предназначены для присоединения к турбине во время установки турбины и/или во время изготовления компонента турбины и/или для модернизации существую ей турбинной установки путем их встраивания в нее. Например, наружная обшивка 8 может быть расположена смежно с первым элементом гидравлической турбины, при этом обшивка 8 выполнена из композитного материала, содержа его волокно и/или полимерный материал. Затем наружная обшивка может быть присоединена к этому первому элементу, после чего в пространство, по меньшей мере частично ограниченное наружной обшивкой и указанным элементом, может быть введена полимерная заливка 12. Перед введением полимерной заливки в пространство, по меньшей мере частично ограниченное внутри наружной обшивки, в указанное пространство могут быть помещены каркас 10 и/или элементы 9 жесткости. Полимерная заливка может быть введена в пространство через один или более каналов 7. Кроме того, для герметизации зазоров, которые могут быть образованы между наружной обшивкой 8 и вторым элементом гидравлической турбины, расположенной смежно с обшивкой 8, например статорным кольцом 2 или другим компонентом турбины, может использоваться замазка 11. Заливка 12 может быть введена после присоединения обшивки 8 к первому и второму элементам с помощью адгезивного вещества, другого типа связующего вещества и/или их комбинации и после герметизации зазоров между наружной обшивкой и любым элементом, к которому должна быть прикреплена наружная обшивка, с помощью замазки 11 или другого средства герметизации зазоров.

[0034] Варианты выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины также могут обеспечить устранение проблем, которые могут быть обусловлены использованием сварки металлов, а также других проблемных факторов, которые являются следствием использования конструкций, выполненных только из металла или имею их наружную поверхность, образованную в основном металлом. Например, для присоединения вариантов выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины сварка не требуется. Отказ от использования сварки обеспечивает возможность установки вариантов выполнения указанного устройства без демонтажа частей турбины, выполняемого для устранения нагрева вследствие сварки, деформирую его критические поверхности или иным образом повреждаю его турбину. Кроме того, отказ от использования жестких металлических структур на наружной поверхности конструкции может способствовать предотвращению проблем, связанных с изменением формованного металлического профиля для приведения его в соответствие с профилем имеющейся колонны статора и/или статорного кольца. Такое изменение жестких металлических структур может потребовать сложных операций, которые приводят к удалению материала для придания формы образованной конструкции или к добавлению материала для придания формы указанной конструкции с обеспечением ее соответствия конструкциям имеющейся колонны статора и статорного кольца. Таких сложностей и затрат можно избежать с помощью вариантов выполнения устройства для корректировки отклонения потока текучей среды от оси.

[0035] Следует понимать, что варианты выполнения устройства для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины и способов изготовления и применения указанного устройства могут быть подвергнуты различным изменениям для учета различных конструктивных критериев. Например, волокно, которое упрочняет полимерный материал обшивки 8 узла 3 продолжения лопатки, может содержать стекло, углерод, углеродные нанотрубки, алюминий, арамид и/или волокна другого типа и/или комбинации таких волокон. Кроме того, полимерный материал, упрочненный указанным волокном, может представлять собой любой полимерный материал, подходящий для конкретного набора конструктивных критериев, например термопластичный полимерный материал (например полиэфир, виниловый эфир, нейлон и т. д.) или термоотверждающийся полимерный материал (например эпоксидную смолу и т. д.). В качестве другого примера, полимерная заливка может представлять собой любой тип подходя ей полимерной заливки (например заливку на эпоксидной основе, полиуретановой основе, термоотверждающуюся смолу, смешанные с отверждающим веществом, и т.д.), которая удовлетворяет конкретному набору конструктивных критериев. В качестве еще одного примера, связующее вещество, используемое для присоединения устройства к элементу, может быть любым подходя им связующим веществом и/или комбинацией связываю их веществ.

[0036] Несмотря на то что изобретение описано со ссылкой на различные иллюстративные варианты выполнения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможно внесение различных изменений и использование эквивалентных элементов без отклонения от объема изобретения. Кроме того, принципы изобретения могут быть подвергнуты различным модификациям для приведения их в соответствие с конкретной ситуацией или материалом без отклонения от сущности изобретения. Таким образом, предполагается, что изобретение не ограничено конкретным вариантом выполнения, рассмотренным как наиболее предпочтительный вариант его осуществления, а охватывает все варианты выполнения, находящиеся в рамках объема прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к устройству и способу для изменения геометрии по меньшей мере одного элемента турбины, а именно колонны статора или направляющего аппарата. Устройство для изменения геометрии элемента турбины содержит следующие элементы. Обшивочный узел (3), который содержит наружную обшивку, выполненную с формой, обеспечивающей изменение формы имеющегося элемента турбины. Наружная обшивка (8) обшивочного узла (3) может быть выполнена из полимерного материала, армированного волокнами, и может по меньшей мере частично ограничивать внутреннюю полость. Наружная обшивка (8) может быть прикреплена к конструкции для изменения геометрической формы этой конструкции. После этого во внутреннюю полость через по меньшей мере один канал для введения, присоединенный к обшивочному узлу, может быть введена полимерная заливка (12). В некоторых вариантах выполнения во внутренней полости могут быть расположены один или более элементов (9) жесткости и/или каркас (10) для содействия улучшению прикрепления полимерной заливки (12) к обшивке (2) и/или улучшению конструктивных характеристик устройства. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для изменения геометрии элемента гидравлической турбины, причем указанный элемент представляет собой колонну статора или направляющий аппарат, при этом устройство содержит:

обшивку, которая присоединена к указанному элементу, по меньшей мере частично ограничивает внутреннюю полость и содержит композитный материал, содержащий волокно и полимерный материал, и

полимерную заливку, расположенную в указанной внутренней полости,

при этом обшивка имеет по меньшей мере один канал для введения полимерной заливки во внутреннюю полость.

2. Устройство по п. 1, в котором обшивка имеет первую сторону, ограничивающую отверстие, которое находится в сообщении с указанной внутренней полостью, и предназначенную для присоединения к противолежащим сторонам колонны статора турбины.

3. Устройство по п. 1, содержащее каркас, расположенный в указанной внутренней полости.

4. Устройство по п. 1, в котором каркас содержит полые элементы.

5. Устройство по п. 1, содержащее элементы жесткости, расположенные в указанной внутренней полости.

6. Гидравлическая турбина, содержащая

статорное кольцо,

по меньшей мере одну колонну статора, присоединенную к статорному кольцу, и

продолжение колонны статора, содержащее обшивку, которая ограничивает внутреннюю полость, и полимерную заливку, расположенную в указанной внутренней полости, причем продолжение колонны статора присоединено к колонне статора.

7. Турбина по п. 6, в которой обшивка содержит композитный материал, содержащий волокно и полимерный материал.

8. Турбина по п. 7, в которой продолжение колонны статора содержит каркас, расположенный в указанной внутренней полости.

9. Турбина по п. 8, в которой каркас содержит полые элементы.

10. Турбина по п. 7, в которой продолжение колонны статора содержит элементы жесткости, расположенные во внутренней полости обшивки.

11. Способ изменения геометрии элемента гидравлической турбины, причем указанный элемент представляет собой колонну статора или направляющий аппарат, при этом способ включает:

размещение наружной обшивки смежно с указанным элементом гидравлической турбины, причем наружная обшивка содержит композитный материал, содержащий полимерный материал,

присоединение наружной обшивки к указанному элементу и

введение полимерной заливки в пространство, по меньшей мере частично ограниченное наружной обшивкой.

12. Способ по п. 11, в котором в указанном пространстве размещают каркас и/или элементы жесткости.

13. Способ по п. 11, в котором полимерную заливку вводят в указанное пространство через по меньшей мере один канал, присоединенный к наружной обшивке.

14. Способ по п. 11, в котором турбина содержит статорное кольцо, к которому присоединена колонна статора, при этом выполняют герметизацию зазоров, образованных между верхней и нижней кромками наружной обшивки и статорным кольцом.

15. Способ по п. 14, в котором введение полимерной заливки в пространство выполняют после выполнения герметизации указанных зазоров.

16. Способ по п. 15, в котором указанное пространство ограничено наружной обшивкой, колонной статора и статорным кольцом.

17. Способ по п. 16, в котором до введения полимерной заливки в пространство в указанном пространстве размещают каркас и/или элементы жесткости.

18. Способ по п. 17, в котором композитный материал дополнительно содержит волокна.

19. Способ по п. 18, в котором введение полимерной заливки в указанное пространство выполняют путем проведения полимерной заливки через канал, присоединенный к наружной обшивке.

20. Способ по п. 19, в котором регулируют клапан, присоединенный к указанному каналу, для управления потоком полимерной заливки, вводимой в указанное пространство, и удаляют канал с наружной обшивки после введения полимерной заливки в пространство.

21. Гидравлическая турбина, содержащая:

радиальный распределитель, содержащий по меньшей мере один направляющий аппарат, расположенный за колоннами статора для направления потока воды на входе рабочего колеса,

устройство по пп. 1-5, выполненное с возможностью присоединения к указанному по меньшей мере одному направляющему аппарату для изменения его геометрии.