НАСОС-ТУРБИНА Советский патент 1972 года по МПК F03B3/10 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в гидромашиностроении.

При работе обратимой гидромашины в турбинном режиме направляющий аппарат является основным регулируюш,им органом, а поворот лопастей, если машина поворотнолопастная, обеспечивает оптимизацию к. п. д. при том расходе, который определяется открытием направляюш,его аппарата.

В иасосном режиме обратимая гидромашина должна работать при постоянной подаче, отвечаюш,ей максимальному к. п. д. Всякое изменение подачи за счет поворота направляюн их лопаток сопровождается ростом гидравлических потерь.

В известных конструкциях насосов-турбин при работе в насосном режиме предлагается стопорить лопатки при таком их открытии, которое соответствует оптимуму к. п. д.

Однако в этом случае направляющие лопатки, не выполняя уже никаких полезных функций, являются лишними э.аементами проточной части и служат источником дополнительных гидравлических потерь.

Целью изобретения является повышение к. п. д. обратимой гидромашины в насосном режиме.

ра, соединенный трубопроводом со спиральной камерой, для вывода лопатки из проточной части в специальные полости в крышке гидромашины. Лопатки вдвигаются в эти полости под давлением воды из проточной части, причем перемещение лопаток совершается при таком положенни направляющих лопаток, когда гидродинамический момент относительно оси поворота лопатки равен нулю.

На фиг. 1 схематически изображена насостурбина, разрез; на фиг. 2 - деталь крепления цилиндра водяного сервомотора к крышке гидромащины; на фиг. 3 - структурная схема управления перемещениями иаправляющей лопатки.

Крышка гидромашины 1 выполнена двухъярусной. В отверстиях верхнего яруса помещены стаканы 2 с подщипниками 3 и 4, служащими опорой для цапфы направляющей лопатки 5. К среднему листу крышки гидромашины с помощью шпилек 6 и гаек 7 присоединены цилиндры 8 водяных сервомоторов перемещения направляющей лопатки.

В цилиндрах 8 могут неремещаться поршни 9. От онускания на торец пера направляющей лопатки поршни удерживаются упорами 10. Форма упоров такова, что они пропускают лопатку Б цилиндр водяного сервомотора только при правильном ее положении, Упоры, прикрывая снизу цилиндры 8, уменьшают вихреобразование при подпитых лопатках. В цептральпых отверстиях поршпей 9 запрессовапы подилипниковыс втулки 1J, через которые пропущены цапфы паправляюш.их лопаток 5. Таким образом, поршень 9 служит третьей опорой лопаткп 5. В цапфе лопатки имеются выточки, в которые заведепы составные (из двух половин) кольца; верхпее 12 и нижнее 13. Они размеш,ены так, что в рабочем положении (крайнем нижнем на фиг. 1) лопатка через кольцо 12 опирается па флапец верхнего подшпппика 4, а между кольцом 13 и поршнем 9 имеется гарантированный зазор. Верхний конец цапфы, имеюш,ий для удобства монтажа несколько мепьший диаметр, выполнен шлицевым. На шлицевой участок надет рычаг 14 не показанного па фигурах механизма поворота направляюш,их лопаток. Во избел ание подъема рычага 14 или его перекоса под действием сил треиия при подъеме паправляюшей лопатки предусмотрены упоры 15. Когда лопатка 5 находится в рабочем положепии, между упорами 15 и рычагом 14 сохраняется гарантированный торцовый зазор. Длина шлицевого участка допускает перемешение направляющей лопатки па высоту ее пера. Для управления перемещениями направляющей лопатки к каждому цилиндру 8 подведепы напорный /6 и сливной 17 патрубки. Напорные патрубки всех цилиндров присоедипены к напорному коллектору 18, а сливные - к сливпому коллектору 19. К напорному коллектору подведены трубопровод 20 от источника высокого давления, например специального насоса, и трубопровод 21 от спиральной камеры 22. На трубопроводе 20 поставлен клапан опускания 23, а на трубопроводе 21 - клапан удержания 24. От сливпого коллектора отходит сливной трубопровод 25, на котором поставлен сливпой клапап 26. В турбинном режиме цепь управления бездействует. Лопаткп запимают крайнее нижнее положение, сливной клапан 26 и клапап опускания 23 закрыты, а клапан удержания 24 открыт. Поскольку давление в спиральной камере в месте присоедипенпя трубопровода 21 больше давления на крышку мап:ипы в месте расположения лопаток из-за разных скоростных напоров, поршень 9 будет удерживаться в нижнем положении. Псоле перевода насоса-турбины в насосный режим цепь управления подготавливается к действию включением командоаппарата 27. При таком положении направляющих лопаток, когда гидродинамический момент относительно оси поворота лопатки равеп нулю и которому соответствует ориентация цилиндров водяных сервомоторов, сработает реле положения 28 и даст импульс на открытие сливного клапана 26 и закрытие клапана удержания 24. Одновременно сработает промежуточное реле 29, которое подготовпт к работе цепь управлепия клапаном опускания 23. Благодаря открытию сливного клапана 26 долость водяного сервомотора сообщится с атмосферой. Под действием давления воды поршень 9 пойдет вверх и, унираясь в кольцо 13, подпимет лопатку 5. По достижении всеми лопатками крайнего верхнего положения сработает верхний концевой выключатель 30 и подаст импульс па закрытие сливного клапана 26. Лопатка останется в верх.нем положении, прижимаемая поршнем 9 к. днищу цилиндра 8 водяного сервомотора. Для исключения возможности поворота лопаток в подпятом положении служит стопор 31. В случае необходимости опускания лопаток достаточно подать внешний импульс па командоаппарат 32, который откроет клапан опускания 23. Под действием высокого давления воды поршень 9 пойдет вниз и опустит лопатку в проточную часть. Когда все лопатки достигнут крайнего нижнего положения, сработает нижний копцевой выключатель и подаст импульс па закрытие кланапа опускания 23 и открытие клапана удержания 24. Благодаря превышению давления в спиральной камере над давлением на крышку машины в месте расположения лопаток поршень 9 водяного сервомотора удерживается в крайнем нижнем положении. При срабатывании концевого выключателя 33 одновременно подается импульс на освобождение стопора 31, главного золотника сервомотора поворота лопаток. После этого последний может выполнять свои обычные функции. Предмет изобретения Насос-турбина, содержащая спиральную камеру для подачи воды к установленным в цапфах лопаткам направляющего аппарата, размещенного в крышке, отличающаяся тем, что, с целью увеличения к. п. д. в насосном режиме, на цапфе каждой лопатки установлен поршень сервомотора, соединенный трубопроводом со спиральной камерой, для вывода лопатки из проточной части в крышку гидромашины.

Си

...

,-: .- V

.- . , .

шШ