Активная центростремительная гидротурбина с кольцевым направляющим аппаратом Советский патент 1958 года по МПК F03B3/18 

Серьезным недостатком известных схем гидротурбин является то, чтЪ вода к лопаткам рабочего колеса подводится через наружный и внутренний кольцевые направляющие аппараты. При этом потоки воды по несколько раз меняют свое направление из горизонтального в вертикальное и в средней части лопаток рабочего колеса сталкиваются между собой, что повышает гидравлические потери и усложняет гидротурбину.

В предлагаемой гидротурбине в направляющем аппарате применены элементы, образующие сопла прямоугольного сечения, по которым вода из спирального кожуха подводится центростремительными струями к консольным изогнутым лопаткам рабочего колеса только с его внещней стороны, или элементы направляющего аппарата выполнены в виде вертикально расположенных обтекаемых ребер, образующих кольцевой поток воды, подводимый к лопаткам рабочего колеса. При этом в центре рабочего колеса центростремительные струи и кольцевой поток воды только один раз изменяют свое направление из горизонтального в вертикальное.

При соплах прямоугольного сечения и вертикальных обтекаемых ребрах в кольцевом направляющем аппарате упрощается система регулирования гидротурбины, которая сводится к применению перемещающегося по вертикали щита, частично перекрывающего сопла или обтекаемые ребра по высоте.

При выполнении элементов направляющего аппарата в виде неподвижных направляющих планок с поворотными лопатками, при повороте последних, возможно регулирование образуемых ими сопел прямоугольного сечения по его щирине.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез гидротурбины; на фиг. 2 - вид сверху на рабочее колесо и кольцевой направляющий аппарат и варианте А с элементами в виде неподвижных направляющих планок, ,

114469- 2 -

варианте Б с элементами в виде неподвижных направляющих планок с поворотными лопатками и в варианте В с элементами в виде вертикально распел оженных обтекаемых ребер.

По горизонтальному спиральному кожуху 1 с направляющими 2, которые одновременно являются ребрами жесткости кожуха, вода подводится к кольцевому направляющему аппарату 3 гидротурбины, состоящему из нижней 4 и верхней 5 крышек, скрепленных болтами со спиральным кожухом. Между крышками помещаются элементы в виде неподвижных направляющих планок 6 или неподвижных направляющих планок 7 с noBopotHbiMH лопатками 8, смежные вертикальные стенки указанных элементов образуют сопла 9 прямоугольного сечения. При устройстве элементов направляющего аппарата в виде вертикально расположенных обтекаемых ребер 10 образуется кольцевой поток воды, подводимый к лопаткам рабочего колеса.

Выходящие из сопел направляющего аппарата струи или кольцевой поток воды ударяются в изогнутые лопатки 11 рабочего колеса, которые консольно прикреплены к его массивному диску 12, соединенному с вертикальным валом 13. Вал опирается на иятник 14, помещенный в верхней части гидрокона 15 отводящего канала 16.

Регулирование оборотов рабочего колеса гидротурбины достигается путем изменения высоты сопел прямоугольного сечения или кольцевого потока воды за счет перемещения по вертикали цилиндрического щита 17 под давлением масла, подаваемого в верхнюю 18 или нижнюю 19 полости гидравлического цилиндра 20.

Регулирование оборотов рабочего колеса может осуществляться и путем изменения ширины сопел с помощью поворотного кольца с прорезями по их ширине, либо поворотом лопаток 8 до примыкания их к неподвижным направляющим планкам 7.

В обоих случаях поворот кольца или лопаток может производиться при помощи сервомотора 21. При выходе из рабочего колеса струи воды имеют большие скорости, а поэтому для предупреждения возникновения вакуума и кавитации необходима интенсивная вентиляция отводящего канала при помощи воздушных труб 22.

Для упорядочения потока воды, выходящего из рабочего колеса, и возможности плавного его перехода из радиального в осевое направление применен гидрокон 15.

Предмет изобретения

1.Активная центростремительная гидротурбина с кольцевым направляющим аппаратом, отличающаяся тем, что, в целях повышения ее технических и энергетических показателей, элементы направляющего аппарата образуют сопла прямоугольного сечения, выполненные регулируемыми по высоте или по ширине.

2.Форма гидротурбины по п. 1, отличающаяся тем, что, в целях повышения ее парциальности до единицы, элементы направляющего аппарата выполнены в виде вертикально расположенных обтекаемых ребер, образующих кольцевой поток воды, регулируемый по высоте.