Гидротрансформатор Советский патент 1987 года по МПК F16H41/24 

печения равномерного изменения площади проходного сечения МПК лопасти 9 ТК 2 выполняют постоянной толщины, а ширина МЛК в сечении ТК соотв. углу профиля лопастейJ равному 90, и выполнена меньшей, чем ширина МПК в среднем сечении НК 1. В ступице 7 ТК 2 перед входными кромками 11 лопастей 9 выполнена кольцевая коническая отбортовка 10, что позволяет выбрать оптимальную ширину МЛК на входе в ТК 2 и уменьшить потери,

-,-

1

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в гидродинамических передачах транспортных машин.

Цель изобретения - уменьшение гид- равлических потерь энергии путем снижения скорости течения поа-ока рабочей жидкости в межлопастном канале турбинного колеса,

На фиг. 1 изображен предлагаемый гидротрансформатор, разрез; на фиг. 2 лопастная решетка насосного колеса, развертка; на фиг, 3 - лопастная решетка турбинного колеса, развертка; на фиг, 4 - график изменения проход ного сечения межлопастных каналов турбинного колеса; на фиг, 5 - взаимное расположение ступиц насосного и турбинного колес; на фиг, 6 - вариант выполнения гидротрансформатора с уве личенным проходным сечением межлопастного канала на выходе турбинного колеса, разрез; на фиг, 7 - вариант выполнения гидротрансформатора, имеющего равные наружные диаметры ступиц турбинного и насосного колес, разрез; на фиг, 8 - вариант выполне- ния гидротрансформатора, в котором центр кривизны внутренней поверхности обода турбинного колеса смещен в осевом направлении относительно центра кривизны внутренней поверхности обода насосного колеса.

.

Гидротрансформатор (фиг, 1) содержит центробежное насосное колесо 1„ центростремительное турбинное колесо 2 и осевой реактор 3.

41422

связанные с разностью проходных сечений на выходе из НК 1 и входе вТК2, Радиус внутренней поверхности обода 8 ТК 2 больше радиуса внутренней поверхности обода 5 НК 1 и центр кривизны первой смещен в осевом направлении в сторону НК за центр кривизны последней, что позволяет получить оптимальное изменение проходного се-- чения МЛК ТК по его длине и уменьшить осевые размеры гидротрансформатора, 4 3, п, ф-ль, 8 ил.

15

ь

20

25

30

35

Насосное колесо 1 состоит из ступицы 4, обода 5 и закрепленных между ними лопастей 6,

Турбинное колесо 2 содержит ступицу 7( обод 8 и закрепленные между ними лопасти 9, которые могут быть выполнены как переменной толщины, так и из листового материала, т.е, могут иметь постоянную толщину, В одном из средних сечений турбинного колеса 2 угол профиля его лопастей 9 равен 90,

Ступицы 4 и 7 соответственно насосного 1 и турбинного 2 колес выполнены, например, из-листового материала методом штамповки,

Ширина (не обозначен) h межлопастного канала на входе турбинного колеса 2 больше ширины h,,j межлопастного канала на выходе из насосного колеса 1,

Внутренняя поверхность обода 5 насосного колеса 1 и внутренняя поверхность обода 8 турбинного колеса 2 выполнены с кривизной одного и того же радиуса Кц,

Ступица 7 турбинного колеса 2 имеет коническую кольцевую отбор- товку 10, расположенную в зазоре между входной кромкой 11 лопасти 9 турбинного колеса 2 и выходной кромкой 12 лопасти 6 насосного колеса 1 ,

Наружная поверхность ступицы 7 турбинного колеса 2 выполнена так, что на радиусе R, соответствующем сечению, в котором угол профиля лопастей 9 турбинного колеса 2 равен

90°, ширина h межлопастного канала турбинного колеса 2, определяемая диаметром вписанной в канал окружности, меньше, чем ширина h, межлопастного канала в насосном колесе 1, определяемая вписанной окружностью с диаметром h, т.е. Ь, h. При этом ширина

hj меж г 1

лопастного канала на выходе турбинного колеса 2 больше ширины h на входе насосного колеса 1 ,

Благодаря конической кольцевой отбортовке 10 ширина h межлопастного канала на входе в турбинное колесо 2 может быть выбрана оптимальной, исходя из требуемого проходного сечения F на входе. С учетом того, что часть жидкости, выходящей из насосного колеса 1, проходит в зазор между ступицами 4 и 7, оптимальная величина F,, (0,85-0,95)F,,, где F, - проходное сечение на выходе из насосного колеса. За счет этого практически полностью ликвидируются гидравлические потери, связанные с разно- ;стью проходных сечений на выходе из насосного колеса 1 и входе в турбинное колеей 2.

Межлопастной канал в турбинном колесе. 2 за счет одновременного выполнения соотношений h

г

Ьо

и плавного изменения его

ширины обеспечивает оптимальное по длине ЕК канала изменение проходного сечения (Е), представленное линией III на фиг, 4, где Е - относительная длина межлопастного канала; Е - относительная длина канапа при

/i 90 , При этом ликвидируется диф- фузорный участок в средней части канала и отсутствует стеснение потока рабочей жидкости на выходном участке межлопастного канала турбинного коле са 2, вследствие чего гидравлические потери сводятся к мянкнуыу.

Для сравнения на фиг, 4 линиями I и II изображены графики изменения проходного сечении межлопастного канала турбинного колеса в известных гидр отрансформаторах,

В гидротрансформаторе (фиг, 5) ступица 7 кроме конусной отбортов- ки 10 имеет еш;е цилиндрический участок 13, входяищй с кольцевым зазором 14 в ступицу 4 насосного колеса 1, При этом со стороны входных кромок 11 лопастей турбинного колеса

3414224

2 на ступице 4 насосного колеса 1 имеется коническая поверхность 15,

За счет конической поверхности 15 улучшается сход потока жидкости из насосного колеса I в турбинное колесо 2, Наличие цилиндрического участка 13 дополнительно увеличивает жесткость ступицы 7 и снижает утечку

Q рабочей жидкости между турбинным и насосным колесами,

В гидротрансформаторе (фиг, 6) при равном активном диаметре D насосного и турбинного колес внутренняя

5 поверхность обода 8 турбинного колеса 2 описана радиусом R, величина которого больше, чем R, Реактор 3 снабжен направляющим поток кольцом 16, выполненным из эластичного мате20 риала, например из резины. Выполнение соотношения h, h позволяет (также как в гидротрансформаторах по фиг, 1 и фиг, 5) получить оптимальное изменение проходного сечения меж25 лопастных каналов турбинного колеса

2при уменьшении кривизны линий тока, что дополнительно снижает гидравлические потери, Кроме того, уменьшаются гидравлические потери в реакторе

3за счет увеличения ширины межлопастных каналов реактора.

Гидротрансформатор . (фиг, 7) содержит ступицы 4 и 7 соответственно насосного 1 и турбинного 2 лопастных колес, имекщие равные наружные диаметры. Радиус R,. внутренней поверхности обода 8 турбинного колеса 2 больше радиуса R внутренней поверхности обода 5 насосного колеса 1, Центры радиусов R н находятся в одной точке. На ободе 5 насосного колеса 1 предусмотрен радиус закругления 17, Это обеспечивает выполне30

35

40

ние условий ho h и h 7 h,, За счет профилирования поверхности ступицы 7 турбинного колеса в средней части его межлопастного канала на радиусе R от оси гидротрансформатора ширина h канала меньше, чем ширина Ьд канала насосного колеса, Таким образом, в гидротрансформаторе (фиг, 7) обеспечивается оптимальное изменение проходного сечения межлопастного канапа турбинного колеса, что ведет к снижению гидравлических потерь мощности. Благодаря выполнению закругления 1 7 уменьшаются гидравлические потери в зазоре между насосным и турбинным колесами.

в гидротрансформаторе (фиг, 8) R внутренней поверхности обода 8 турбинного колеса 2 больше, чем радиус R внутренней поверхности обода 5 на сосного колеса 1 . При этом центр радиуса. R относительно центра радиуса смещен в осевом направлении на расстояние S в сторону насосного колеса 1, Выполнение условий hj, h « h и hj позволяет получить оптимгшьное изменение проходного сечения межлопастного канала турбинного колеса по

его длине, что уменьшает гидравличес- -|g пастного канала турбинного колеса в

кие потери. За счет смещения центров радиусов R и R на величину S осевые размеры гидротрансформатора уменьшаются,

4

Формула изобретения

1, Гидротрансформатор, содержащий центробежное насосное и центростремительное турбинное колеса и осевой реактор, насосное и турбинное колеса имеют размещенные между ступицей и ободом лопасти, образующие межлопастные каналы, причем в одном из средних значений турбинного колеса угол профиля его лопастей равен 90, а ширина межпопастного канала на входе турбинного колеса больше ширины межлопастного канала на выходе насосного колеса, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения гидравлических потерь энергии путем снижения скорости течения потока ра-.

20

25

30

35

сечении, соответствзпощем углу профиля лопастей, равному 90°, выполнена меньшей, чем ширина межпопастного канала в среднем сечении насосного колеса,

3,Гидротрансформатор по п, 1, отличающийся тем, что в ступице турбинного колеса перед вход ными кромками лопастей выполнена кольцевая коническая отбортовка,

4,Гидротрансформатор по п, 1, отличающийся тем, что ра диус внутренней поверхности обода турбинного колеса больше радиуса внутренней поверхности обода насосного колеса,

5,Гидротрансформатор по пп, 1 и4, отличающийся тем, что центр кривизны внутренней поверх ности обода турбинногд колеса смещен в осевом направлении в сторону насос ного колеса за центр кривизны внутренней поверхности обода последнего.

Фиё,2

U22-6

бочей жидкости в межлопастном канале турбинного колеса, ширина межлопастного канала на выходе тУрбинного колеса больше ширины рабочей полости на входе насосного колеса.

2, Гидротрансформатор по п, 1, отличающийся тем, что, с . целью уменьшения гидравлических потерь энергии путем обеспечения равномерного изменения площади проходного сечения межлопастного канала, лопасти турбинного колеса выполнены

10

постоянной толщины, а ширина межло0

5

0

5

сечении, соответствзпощем углу профиля лопастей, равному 90°, выполнена меньшей, чем ширина межпопастного канала в среднем сечении насосного колеса,

3,Гидротрансформатор по п, 1, отличающийся тем, что в ступице турбинного колеса перед входными кромками лопастей выполнена кольцевая коническая отбортовка,

4,Гидротрансформатор по п, 1, отличающийся тем, что радиус внутренней поверхности обода турбинного колеса больше радиуса внутренней поверхности обода насосного колеса,

5,Гидротрансформатор по пп, 1 и4, отличающийся тем, что центр кривизны внутренней поверхности обода турбинногд колеса смещен в осевом направлении в сторону насосного колеса за центр кривизны внутренней поверхности обода последнего.

(pue.J

Изобретение м,б. использовано в передачах транспортных машин. Цель изобретения - уменьшение гидравлических потерь энергии путем снижения скорости течения потока рабочей жидкости в межпопастном канале (МЛК) турбинного колеса (ТК). Для этого ширину МЛК на выходе ТК 2. выполняют больше ширины рабочей полбсти на входе насосного колеса (НК) 1. Для обес шт ////А (Л со Oiii 4 N ГС Фие. /

QJus.ff

Фиг. 5

Редактор А, Ревин

Составитель А, Брацлавский

ТехредМ.Ходанич Корректор н. Король

Заказ 4421/42 Тираж 811Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4