РАБОЧЕЕ КОЛЕСО РАДИАЛЬНО-ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ Советский патент 1994 года по МПК F03B3/12 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в рабочих колесах радиально-осевых гидромашин.

Цель изобретения - снижение интенсивности кавитационной эрозии.

На фиг. 1 изображено рабочее колесо, продольный разрез; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.1; на фиг.4 - вид по стрелке Б на фиг.3; на фиг.5 - две лопасти, образующие канал для потока.

Рабочее колесо содержит верхний обод 1 и нижний обод 2 и сопряженные с ними лопасти 3. На рабочей поверхности 4 каждой лопасти установлены ребра 5 и 6, расположенные взаимно под углом ϕ, равным 30-40^о и обращенным вершиной к входной кромке 7 лопасти 3. Первое ребро 5, размещенное со стороны верхнего обода 1, расположено в плоскости, перпендикулярной входной кромке 7, на расстоянии L_n от места сопряжения ее с нижним ободом 2, составляющем 0,08-0,1 наружного диаметра D₁ колеса, расстояния L₂ и L₃ от концов второго ребра 6 до первого 5 равны соответственно половине длины и длине ребра, а концы обоих ребер 5 и 6 расположены от входной кромки 7 лопасти 3 на расстоянии L₄, составляющем 0,006-0,01 наружного диаметра D₁ колеса. На рабочей поверхности 4 каждой лопасти 3 могут быть установлены дополнительные ребра 8, концы которых обращены к верхнему ободу 1 и размещены в одной плоскости, перпендикулярной входной кромке 7 и расположенной от места сопряжения последней с нижним ободом 2 на расстоянии L₃, составляющем 0,01-0,02 наружного диаметра D₁ колеса, шаг h дополнительных ребер 8 равен длине проекции каждого ребра на указанную плоскость, а конец дополнительного ребра 8, расположенного со стороны входной кромки 7, размещен от нее на расстоянии L₆, составляющем 0,06-0,002 диаметра D₁ наружного колеса.

Лопасти 3 образуют межлопастный канал 9 и имеют тыльную поверхность 10.

При работе турбины поток жидкости поступает на входную кромку 7 лопасти 3 рабочего колеса. При обтекании в потоке за кромкой 7 возникает отрыв пограничного слоя и образующиеся крупногогабаритные вихри переносят существующие в потоке кавитационные каверны поперек межлопастного канала 9 от рабочей 4 к тыльной поверхности 10 лопасти 3 в зону разрежения. Замыкаясь на поверхности лопасти, каверны могут вызывать ее разрушение - эрозию.

При обтекании потоком жидкости входной кромки 7 лопасти 3 при наличии ребер 5, 6 и 8 поток жидкости генерирует за ребрами вихревые нити, с помощью которых осуществляется обмен энергии между пограничным слоем и потоком. Вихревые нити препятствуют отрыву пограничного слоя и образованию крупногабаритных вихрей с кавитационными кавернами, переносимыми ими в зону разрежения, и генерируют вихри с малой энергией, которые рассеиваются в потоке жидкости внутри межлопастного канала 9. Поэтому часть кавитационных каверн не достигает зоны разрежения, а рассеивается в межлопастном канале. Остальная, ослабленная, часть кавитационных каверн, попадая в зону разрежения, замыкаясь вблизи тыльной поверхности 10 лопасти 3, не развивает больших давлений и, следовательно, не вызывает разрушения лопасти.

Таким образом, наличие ребер на рабочей поверхности лопастей позволяет снизить интенсивность процесса кавитационной эрозии.

Изобретение относится к области гидромашиностроения и позволяет снизить интенсивность кавитационной эрозии. Ребро (Р) 5 размещено со стороны верхнего обода 1 и расположено в плоскости, перпендикулярной входной кромке (ВК) 7 лопасти, на расстоянии L₁ от места сопряжения ее с нижним ободом 2, составляющем 0,08-0,1 наружного диаметра колеса (НДК). Расстояния L₂ и L₃ от концов Р 6 до Р 5 равны соответственно половине длины и длине Р. Расстояние L₄ , на котором расположены концы Р 5 и 6 от ВК 7 составляет 0,006-0,01 НДК. На рабочей поверхности 4 каждой лопасти м.б.установлены дополнительные Р 8, концы которых обращены к ободу 1 и размещены в одной плоскости, перпендикулярной ВК 7 и расположенной от места сопряжения последней с ободом 2 на расстоянии L₅ , составляющем 0,01-0,02 НДК. Шаг h Р 8 равен длине проекции каждого Р на указанную плоскость. Конец Р 8, расположенного со стороны КВ 7, размещен от нее на расстоянии L₆ , составляющем 0,06-0,002 НДК. Генерируемые потоком жидкости вихревые нити препятствуют отрыву пограничного слоя и образованию крупногабаритных вихрей с кавитационными кавернами, переносимыми ими в зону разрежения, и генерируют вихри с малой энергией, которые рассеиваются в потоке жидкости внутри межлопастного канала. Часть каверн не достигает зоны разрежения, остальная часть, попадая в зону разрежения, не развивает больших давлений и не вызывает разрушения лопасти. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. РАБОЧЕЕ КОЛЕСО РАДИАЛЬНО-ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ, содержащее верхний и нижний ободья и сопряженные с ними лопасти, на рабочей поверхности каждой из которых установлены два ребра, расположенные друг к другу под углом 30-40^o, обращенным вершиной к входной кромке лопасти, отличающееся тем, что, с целью снижения интенсивности кавитационной эрозии, первое ребро, размещенное со стороны верхнего обода, расположено в плоскости, перпендикулярной входной кромке, на расстоянии от места сопряжения ее с нижним ободом 0,08 - 0,1 наружного диаметра колеса, расстояния от концов второго ребра до первого равны соответственно половине длины и длине ребра, а концы обоих ребер расположены от входной кромки лопасти на расстоянии 0,006 - 0,01 наружного диаметра колеса. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что на рабочей поверхности каждой лопасти установлены дополнительные ребра, концы которых обращены к верхнему ободу и размещены в одной плоскости, перпендикулярной входной кромке и расположенной от места сопряжения последней с нижним ободом на расстоянии 0,01 - 0,02 наружного диаметра колеса, шаг дополнительных ребер равен длине проекции каждого ребра на указанную плоскость, а конец дополнительного ребра, расположенного со стороны входной кромки, размещен от нее на расстоянии 0,006 - 0,02 диаметра наружного колеса.