Рабочее колесо гидромашины Советский патент 1993 года по МПК F04D3/00 F04D29/66 

Изобретение относится к лопаточным машинам, в которых преобразование механической энергии в энергию жидкости (газа) или, наоборот, происходит при обтекании профилированных лопаток.

Изобретение может быть использовано в насосо- и турбостроении, судостроении, а также в других областях техники, связанных с использованием лопаточных машин.

Цель изобретения - одновременное улучшение энергетических, антикавитаци- онных и акустических характеристик лопастной гидромашины за счет упорядочения течения при обтекании поверхностей лопастей.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции рабочего колеса гидромашины на его омываемых потоком поверхностях лопастей выполнены ориентированные вдоль участков их цилиндрических сечений круглые по своему профилю канавки.

В общем случае канавки имеют переменные по длине радиус кривизны и глубину , при этом текущая глубина канавок h определяется местной кривизной профиля лопасти и радиусом кривизны канавки, а количество канавок- п определяется по максимуму достигаемого целевого эффекта..

Нанесение указанных канавок на поверхности лопастей способствует упорядочению течения, затрудняя образование отрывных зон и противотоков, уменьшает масштаб вихрей, чтр в целом приводит к повышению энергетических и антикавита- ционных свойств, а также к снижению шум- Hocrty гидромашины.

Экспериментальные исследования, проведенные в МАИ им.С.Орджоникидзе с рабочими колесами осевых насосов, показали, что круглые канавки, выполненные на периферийных участках цилиндрических сечений лопастей, позволили повысить КПД гидромашины -на 25%, а антикавитацион- ные свойства рабочего колеса гидромаши- 15%...20%.

Другими опытами, проведенными в натурных условиях с применением гидроакустической аппаратуры, было также подтверждено улучшение гидроакустических и кавитационных характеристик гидромашины.

Ё

оо

со

ю

00 VI

со

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием круглых по своему профилю канавок, выполненных вдоль участков цилиндрических сечений лопасти.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что уменьшение кавитационных явлений выполнением различных профилей рабочей поверхности колеса гидромашины широко известны.

Однако при их выполнении в указанной свлзи с остальными элементами в заявляемом устройстве вышеуказанные канавки проявляют новые свойства, что приводит к улучшению акустических и энергетических характеристик.

На фиг.1 представлен общий вид рабочего колеса гидромашины; на фиг.2 - сечение лопасти .колеса.

Рабочее колесо насоса 1 в общем виде содержит омываемую потоком лопасть 2, на которой выполнены ориентированные вдоль ее участков цилиндрических сечений круглые по своему профилю канавки 3.

Колесо гидромашины работает следующим образом. При обтекании потоком омываемых поверхностей лопастей на них возникают местные отрывные зоны т.н. отрывные пузыри, являющиеся основным источником гидроакустических шумов и очагом развития кавитации, в свою очередь

0

5

0

5

0

приводящей к снижению энергетических характеристик колеса насоса. Нанесенные на поверхность лопасти канавки, имея вогнутую поверхность благоприятствуют появлению вторичных течений поперечных к основному направлению потока, препятствующих или предотвращающих возникновение указанных неблагоприятных отрывных зон.

Использование заявляемого устройства в конструкциях рабочих колес гидромашин позволяет наряду с их большей комфортностью (за счет снижения гидроакустических шумов) повысить энергетические характеристики насоса, в результате чего достигается высокий технический эффект. В связи со спецификой применения устройства провести конкретную оценку экономической эффективности не представляется возможным, однако изобретение имеет большое народно-хозяйственное значение.

Формула изобретения

1.Рабочее колесо гидромашины, содержащее корпус, профилированные лопасти с канавками на омываемых потоком поверхностях, отличающееся тем, что канавки выполнены в теле лопастей, ориентированными вдоль участков их цилиндрических сечений и имеющими круглый профиль.

2.Колесо по п. 1,отличающееся тем, что канавки выполнены по длине с переменным радиусом и глубиной.

Сущность изобретения: на омываемых потоком поверхностях в теле профилированных лопастей выполнены канавки, ориентированные вдоль участков их цилиндрических сечений и имеющие круглый профиль. Канавки выполнены по длине с переменным радиусом и глубиной. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. i

fl-й

Фиг. 2