Сороудерживающая решетка Советский патент 1981 года по МПК E02B5/08 

Изобретение относится к области гидротурбостроения и предназначено для использования в местах установки защитных элементов тypбинныk водоприемников. Сороудерживающие решетки могут претерпевать усталостное разрушение вследствие интенсивной вибращии, которая возбуждается при взаимодействии потока воды с стержнями решетки. Известна сороудерживающая решетка с устройством для гашения колебаний цилиндрических стержней в потоке, в котором с целью создания сдвига фаз в срыве вихрей, раскачивающих стержен вдоль него намотаны проволоки под углом к его оси ГI J. Однако устройство такого типа существенно увеличивает гидравлическое сопротивление и потери напора на решетке, а также сложно в исполнении. Известна сороудерживающая решетка .включающая вертикальные стержни и горизонтальные связи .2 j. Стержни изготавливаются из полосовой прокатной стали, связи из прутьев круглого поперечного сечения, а соединение стержней и связей осуществляется путем просверливания стержней по оси симметрии, пропускания связей через отверстия и сварки в узлах пересечения. Горизонтальные связи, объединяющие группу стержней в секцию решетки, устанавливаются в нескольких уровнях по высоте секции на равных расстояниях друг от друга и предназначены для обеспечения статической и динамической устойчивости решетки. При отрыве вихрей от низовых кромок стержней, последние испытывают колебания двух видов: синфазные колебания стержней секции решетки как единой упругой балки, дпина которой равна высоте всей секции решетки; колебания одиночных стержней в пролете меязду связями., причем последние рассматриваются как опоры неразрезной балки-стержня. Конструкции такой сороудерживающей решетки присущ ряд недостатков; оси поперечных связей проходят чер оси симметрии стержней, в результате чего точка приложения силы реакции о связи находится в плоскости, не coan дающей с плоскостью воздействия внеш них, возмущающих сил, обусловленных срывом чередуюп хся вихрей. Эти вихри зарождаются и действуют на низовые кромки стержней, вызывая их изгибные крутильные колебания, усталостные пов реждения и разрушения решеток. Решетк описываемой конструкции плохо сопротивляются крутильным колебаниям стерж ней из-за незначительной величины ко тактной поверхности между стержнем и поперечной связью, то- есть недостаточной жесткостью узла сопряжения стержней и связей; горизонтальные поперечные связи сквозной конструкции, установленные в нескольких уровнях по высоте решетки и объединяющие группу стержней в секиуии, не могут предотвратить опасных синфазных колебаний секции стержней как одной упругой балки, длина которой равна высоте всей секции решетки. Цель изобретения - повьшение надежности решетки путем уменьшения ин тенсивности возмущающей гидродинамической силы, а также исключение синфазных колебаний стержней. Поставленная цель достигается тем .что связи расположены в шахматном по рядке и объ единяют группу стержней, причем в каждом узле пересечения связи и стержня установлены вихрерассекатели. Вихрерассекатели выполнены в виде козьфьков трапециедальной формы. На фиг. I изображена соррудерживающая решетка, вид спереди; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2. Сороудерживающая,решетка включает вертикальные стержни 1, горизонтальные связи 2 и Вихрерассекатели 3. Вихрерассекатель представляет собой козырек, расположенный с низовой стороны решетки в горизонтальной пло кости. Вихрерассекатель 3 имеет трапецеидальную форму и приварен к связи 2 в узле пересечения со стержнем При обтекании потоком сороудерживающих решеток имеет место интенсив34ная вибратдая стержней, обусловленная турбулентными пульсациями давления в диапазоне низких частот, носящими характер широкополосного случайного процесса; пульсациями давления, обусловленными срывом вихрей с низовых кромок профилей стержней, имекицими регулярный характер воздействия и сравнительно высок}т1 частоту. В случае совпадения частоты собственных колебаний стержней в воде и частоты срыва вихрей возникает резонанс и амплитуда динамических напряжений резко возрастает, что приводит к усталостному разрушению решетки. Интенсивность воздействия вихрей на стержни решетки и вероятность возникновегеня резонанса существенно уменьшается,при установке в узлах пересечения стержней и связей козырьков вихрерассекателей благодаря тому, что упомянутые козырьки будут расчленять по длине вихри, способствовать сдвигу по фазе в периодическом срыве вихрей вдоль длины стержня и повышению частоты срыва. При этом козырькивихрерассекатели устанавливаются в горизонтальных плоскостях с низовой стороны связей и не создают дополнительных затенений площади и гидравлического сопротивления решетки. Такое выполнение сороудерживакнцей решетки помимо снижения интенсивности возмущающего воздействия вихрей, повышения частоты срыва, повышает жесткость решетки, способствует сопротивлению узлов крутильным колебаниям стержней при срыве вихрей, препятствует возникновению синфазных колебаний стержней секции решетки, ввиду чего вероятность возникновения вихревого резонанса существенно уменьшается, при этом существенно повьш1ается зкесткость конструкции и ее долговечность. Формула изобретения 1. Сороудерживающая решетка, преимущественно для турбинного водозабора гидроэлектростанции, включающая вертикальные стержни и горизонтальные связи, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения интенсивности возмущающей гидродинамический силы, а также исключения синфазных ; колебаний стержней, связи расположены в шахматном порядке и объединяют группу стержней.

,причем в каяздом узле пересечения связи и- стержня установлены вихрерассекатели.

2. Решетка по п. I, отличающаяся тем, что вихрерассекатели выполнены в виде козырьков трапециедальной формы.

Источники информации, принятые BO внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 365524, кл. R 16 55/00, 1967.

2.Levin L. Formulaire des conduites forcees oleoducs et conduits da ration, Dunod, Paris, 1968,

p. 74-82.