Радиально-осевая гидротурбина Советский патент 1974 года по МПК F03B3/02 

1

Изобретение относится к области гидромашиностроения.

Известны радиально-осевые гидротурбины, содержащие лопасти, за.крепленные в )верхнем и нижнем ободах, имеющих уллотнения с вращающимися и неподвиЖНЫМИ элементами, и затвор, выполненный в виде запорного «ольца, соединенного с поршневым сервомотором. Однако рабочее колесо таких гидротурбин имеет большой радиальный габарит, который определяется толщиной оболочек запорного элемента и уплотн.ительного кольца, выбранной из условий прочности. rioBeipxHocTb сопряжения запорного элемента с ободом переменна и определяется расстоянием между уплотнениями верхней полости сервомотора. При изготовлении гидротурбин требуется тщательная обработка двух цилиндрических деталей - запорного элемента и уилотнительного кольца, являющегося частью корпуса сервомотора.

Для упрощения конструкции и те.хнологии изготовления в предлагаемой гидротурбине сервомотор размещен между нижним ободом и запорным кольцом, являющимся одновременно вран аюЩИмся элементом уплотнения, а подвод рабочего тела в полость сервомотора осуществлен через полые профильные элементы, приваренные к входным кромкам лопастей.

На фиг. 1 показано рабочее колесо описываемой гидротурбины, разрез; на фиг. 2 - узел

I на фиг. 1; на фиг. 3 - узел II на фиг. 1; на фиг. 4-обод, сечение но уплотнительному шнуру; на фиг. 5 - лопасть с полостью, сечепне; на фиг. 6 - вариант выполнения полости во входной части лопасти при noMontii профильного элемента; на фиг. 7- уплотнение запорного элемента при остановленном агрегате. Верхние уплотнительные кольца 1 и 2 рабочего колеса жестко соединены с крышкой 3 гидротурбины и ступицей 4. Нижнее неподвижное кольцо 5 жестко прикреплено к нижнему кольцу 6 направляющего аппарата. Нижнее вращающееся уплотнительное кольцо 7 подвижио в осевом направлении и в крайне.м верхнем положении перекрывает проточный тракт между направляющими лопатками 8 и лопастями 9 рабочего колеса. Кольцо 7 является одновременно запорным элементом (перекрывая проточную часть в своем верхнем полон ении) .и подвижной в осево-м направлении частью корпуса сервомотора, другой частью которого служит обод 10. Протечки нз полостей сбрвомотора исключаются уплотнениями //. Полости /1 в некоторых лопастях соединяют коллектор 12 с верхней полостью Б сервомотора. Остальные полости А и трубки /5 соединяют коллектор 14 с нилсней полостью В сервомотора. Уплотнения 15 и 16 установлены в крыщке 3 турбины и нижнем кольце 6 направляющего аппарата, соответственно. Трубка 13 в месте сопряжения с кольцом 7 уплотняется 1при помоЩИ сальниковых «олец 17 и втулки 18. Осевые шпоики 19 предохраняют кольцо 7 от перекосов и возмож}1ых тангеиц.нальных смещений от сил инерции Ири разго1не-выбете относительно обода 10. Полость А во входной части лоласти может быть образоваиа при помощи профильного элемента 20, приваренного к лопасти и образующего ее входную кромку. Ступица 4 имеет свободно посаженное КОЛЬЦО 21, которое при помощи шпонок 22 поДв.ижно только В осевом направлении. Кольцо 21 Выполнено так, что При работающем агрегате его нижний торец 23 вместе со ступицей и верхним кольцом на|П;равляющего аппарата является верхней граеицей проточного тра«та.

В верхнем положении запорный элемент - кольцо 7 поднимает кольцо 21 в положение, показанное пувктирОМ иа фИГ. 7. При остановленном роторе в щланг уплотнения 15 нодается давление, деформирующее его настолько, что радиальный зазор а полностью перекрывается И поступление воды за уплотнение п-рекращается.

После остановки агрегата подается импульс на закрытие запорного элемента. Рабочее тело поступает под давлением через коллектор 12 в полости А в лопастях 9 рабочего колеса и трубки 13 в нижнюю полость В сервомотора. Кольцо 7, представляющее собою подвижную часть корпуса, совмещенную с запорным элементом н вращающимся уплотнительным кольцом, поднимается в еерхиее положение, показанное пункти1ром на фит. I, до соприкосновения верхним торцом оо стуницей 4 рабочего колеса. При этом подается импульс на подачу давления в уплотнения 15 .и 16, полностью перекрывающие проточный тракт, что исключает возможную щелевую кавитацию «аправляющих лопаток 8.

При аварлйном закрытии запорный элемент доходит до ступицы рабочего колеса, поступление воды на рабочее колесо прекращается, что исключает разгон агрегата. Уплотнения 15 и 16 работают как бесконтактные до полного iBbi6era агрегата, так как давление в них подается только по получении импульсов о приходе сервомотора в крайнее верхнее полол енне и полной остановке агрегата (т. е. от конечного выключателя и реле оборотов).

В закрытом положении «а последнем участке хода сервомотор уже после нерекрытия проточной части поднимает верхним торцом кольца 7 кольцо 21 в положение, показанное

пунктиром иа фиг. 7.

Перед пуском агрегата давление в уплотнениях 15 .и 16 снимают, рабочее тело подают под давлением от коллектора 14 через полости А в верхнюю полость Б сервомотора, опуская

кольцо 7 в крайнее н11Ж1нее положение. Кольцо 21 (см. фиг. 7) под собственным весом опускается до упора заплечиками на ступицу 4 рабочего колеса, обеспечивая своим нижним торцом 23 плавность проточной части. Таким

образом агрегат готов к пуску.

Предмет изобретен и я

Радиально-осевая гидротурб ина, содержащая лопасти, закрепленные в верхнем и нижнем ободах, имеющих уплотнения с вращающимися .и неподвижными элементами, п затвор, выполненный в виде запорного кольца, соединенного с порщневым серйоадотором, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления, сервомотор размещен нижним ободом запорным кольцом, являющимся одновременно вращающимся элементом уплотнения, а подвод рабочего тела в полость сервомотора осуществлен через профильные элементы, приваренные к в.ходныМ кромкам лопастей.

( Z J

Ш/}7///////

V5

(Риг f

yjeni

yjenu

18 в

Фиг 5

(Риг-6