Лопастное колесо гидротрансформатора Советский патент 1984 года по МПК F16H41/26 

Изобретение относится к гидродинамическим передачам. Известно лопастное колесо гидротрансформатора, снабженного источником давления рабочей жидкости, содержащее два венца лопастей, один из которых имеет ступицу, установленную на опорном элементе. При этом первый по ходу потока жидкости венец лопастей установлен с возможностью поворота относительно второго венца. За счет применения поворотного первого венца лопастей удается ступенчато изменять угол входа лопастной решетки и тем самым ограничить максимальное значение углов атаки 1. Однако суммарный профиль лопасти, состоящии из двух сложенных вместе лопастных решеток, не получается обтекаемым. Практически также невозможно осуществить прилегание всех лопастей друг к другу, поэтому на суммарном профиле, составленном из двух лопастей, получаются уступы. Указанное обстоятельство ведет к наличию отрывных течений пограничного слоя на неровностях и уступах и, следовательно, к возрастанию гидравлических профильных потерь, снижающих максимальное значение КПД гидротрансформатора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является лопастное колесо гидротрансформатора, содержащее ступицу и установленные на ней два венца лопастей, первый из которых по потоку имеет лопасти и-образного сечения с двумя выходными кромками, образующими с лопастями второго венца полости, подключенные к источнику давления рабочей жидкости 2. Недостатком этого колеса является наличие больщих профильных потерь, обусловленных потерями на удар из-за больших величин yrvTOB атаки. Целью изобретения является уменьшение профильных потерь. Указанная цель достигается тем, что в лопастном колесе гидротрансформатора, содержащем ступицу и установленные на ней два венца лопастей, первый из которых по потоку имеет лопасти U -образного сечения с двумя выходными кромками. образующими с лопастями второго венца полости, подключенные к источнику дав.ления рабочей жидкости, лопасти первого венца установлены на ступице с возможностью поворота. Кроме того, лопасти первого венца с лицевой стороны могут иметь длину выходной кромки, превышающую длину выходной кромки с тыльной стороны. По меньшей мере выходные кромки лопастей первого венца могут быть выполнены из эластичного материала. Колесо может быть снабжено по крайней мере одним дополнительным венцом с поворотными лопастями U -образного сечения. На фиг. 1 изображен гидротрансформатор, лопастное колесо реактора которого имеет и-образные лопасти первого венца; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3вариант выполнения лопастного колеса реактора с двумя венцами лопастей; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - лопасть колеса реактора с выходной кромкой, выполненной из эластичного материала; на фиг. 6 - лопастное KOvieco с дополнительным венцом с поворотными лопастями U-образного сечения; на фиг. 7 - вариант выполнения лопастного колеса реактора, у которого лопасти первого венца выполнены заодно со ступицей, установленной с возможностью поворота относительно второго венца лопастей; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7. Лопастное колесо гидротрансформатора содержит ступицу 1 и установленные на ней два венца. 2 и 3 лопастей 4 и 5, первый из которых по потоку имеет лопасти 4 U-образного сечения с двумя выходными кромками 6 и 7, образующими с лопастями 5 второго венца 3 полости 8, подключенные к источнику 9 давления рабочей жидкости, причем лопасти 4 первого венца 2 установлены на ступице 1 с возможностью поворота. Лопасти 4 первого венца 2 с лицевой сторонь 10 могут иметь длину ti до выходной кромки б, превышающую длину .о выходной кромки 7 с тыльной стороны 11. Кроме того, по меньщей мере выходные кромки 6 и 7 лопастей 4 первого венца 2 могут быть вЕяполнены из эластичного материала. Лопастное колесо может быть снабжено по крайней мере одним дополнительным венцом 12 с поворотными лопастями 13 -образного сечения. Лопастное колесо гидротрансформатора работает следующим образом. Поток рабочей жидкости, поступающий на лопастное колесо, воздействует на лопасти 4, которые вследствие этого поворачиваются так, что выходные кромки б прижимаются к лопастям 5, а выходные кромки 7 образуют с ними зазор. В результате такого входа потока рабочей жидкости и лопастное колесо на тыльной стороне И лопастей 4 и 5 образуется застойная зона, характеризующаяся набуханием пограничного слоя и его отрывом. Однако в связи с тем, что полости 8 соединены с источником 9 давления рабочей жидкости, то в образовавщийся зазор межДУ выходными кромками 7 и лопастями 5 по всей их высоте подается под напором рабочая жидкость, препятствующая набуханию пограничного слоя. В связи с тем, что лопасти 4 венца 2 имеют возможность самоустанавливаться по потоку относительно- лопастей 5 венца 3, то указанный зазор, в который подается под давлением рабочая жидкость, может образовываться также и с лицевой стороны 10 лопастей 4 и 5 или одновременно с двух сторон 10 и 11 (лицевой и тыльной). Работа лопастного колеса (фиг.. 3 и 4) аналогична описанной выше, однако за счет того, длина выходной кромки лопасти с лицевой стороны превышает длину выходной кромки с тыльной стороны, удается из полости 8 подать рабочую жидкость в зону наибольшего прогиба лопастей 4 и 5. Выполнение по меньшей мере выходных кромок 6 и 7 лопастей 4 первого венца 2 из эластичного материала позволяет уменьшить профильные потери за счет более плавного перехода потока жидкости с одной лопасти 4 на другую лопасть 5. Выполнение лопастного колеса с дополнительным венцом, с поворотными лопастями и-образного сечения (фиг. 6) позволяет

-/1

Фиг. 2 при сохранении тех же габаритов лопастного колеса обеспечить большее изменение диапазона угла входа потока, а также увеличить зону смыва утолщенного пограничного слоя. Выполнение лопастей 4 заодно со ступицей (фиг. 7 и 8) позволяет уменьшить профильные потери за счет того, что под действием потока жидкости лопасти 4 венца 2 могут самоустанавливаться путем поворота венца 2 относительно оси колеса. Описанным выше образом может быть выполнено не только реакторное, но и насосное и турбинное колеса гидротрансформатора. Изобретение и его варианты позволяет уменьшить профильные гидравлические потери в лопастном колесе гидротрансформатора за счет получения зоны безударного входа потока в лопастное колесо, а также за счет ликвидации явления набухания и отрыва пограничного слоя потока жидкости со стороны лопасти, имеюшей пониженное давление.

Фиг.

1. ЛОПАСТНОЕ КОЛЕСО ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА, содержащее ступицу и установленные на ней два венца лопастей, первый из которых по потоку имеет лопасти U-образного сечения с двумя выходными кромками, образующим.и с лопастями второго венца полости, подключенные pui.i 3±sH к источнику давления рабочей жидкости, отличающееся тем, что, с целью уменьшения профильных потерь, лопасти первого венца установлены на ступице с возможностью поворота. 2.Колесо по п. 1, отличающееся тем, что лопасти первого венца с лицевой стороны имеют длину выходной кромки, превышаюш.ую длину выходной кромки с тыльной стороны. 3.Колесо по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере выходные кромки лопастей первого венца выполнены из эластичного материала. 4.Колесо по п. 1, отличающееся тем,. что оно снабжено по крайней мере одним дополнительным венцом с поворотными ло- g пастями U-образного сечения.

Фиг.6

4

В

Фиг.

в-в