Лопастное колесо гидротрансформатора

 

Изобретение может быть использовано в производстве гидротрансформаторов. Цель изобретения - снижение гидравлических потерь энергии путем уменьшения кривизны лопасти в области ее перегиба и длины лопасти. Турбинное колесо 2 гидротрансформатора состоит из наружного тора 5, внутреннего тора 6 и закрепленных между ними лопастей 7. При этом профиль лопасти на развертке имеет форму согласно уравнению P(S)=0,5{2A<SB POS="POST">0</SB>+A<SB POS="POST">1</SB>S+A<SB POS="POST">2</SB>S<SP POS="POST">2</SP>+A<SB POS="POST">3</SB>S<SP POS="POST">3</SP>+RSINβ<SB POS="POST">1</SB>-[R<SP POS="POST">2</SP>-(S-RCOSβ<SB POS="POST">1</SB>)<SP POS="POST">2</SP>]°<SP POS="POST">,5</SP>}, где R=S<SB POS="POST">M</SB>/[SIN(β<SB POS="POST">2</SB>-φ/2)+COSβ<SB POS="POST">1</SB>]

S - длина дуги в меридиональном сечении

S<SB POS="POST">M</SB> - максимальная длина дуги в меридиональном сечении

β<SB POS="POST">1</SB> - угол входа профиля

β<SB POS="POST">2</SB> - угол выхода профиля

A<SB POS="POST">0</SB> - смещение начальной точки профиля

A<SB POS="POST">1</SB>=-TG(φ/2-β<SB POS="POST">1</SB>)

A<SB POS="POST">2</SB>, A<SB POS="POST">3</SB> - постоянные коэффициенты, характеризующие конкретную лопастную систему. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ HSOEPETEHI4R

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4423637/25-29 (22) 01.04.88 (46) 30.12.90. Бюл. № 48 (?1) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) Л. А. Румянцев (53) 621.225 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1079324, кл. F 01 D 5/14, 1981.

Румянцев Л. А. Профилирование лопастной системы насосного и турбинного колес гидротрансформатора. Труды НАМИ «Совершенствование технико-экономических показателей автомобильной техники». М., 1986.

„„Я0„„1617224 (51)5 F 16 Н 41/26

2 (54) ЛОПАСТНОЕ КОЛЕСО ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА (57) Изобретение может быть использовано в производстве гидротрансформаторов.

Цель изобретения — снижение гидравлических потерь энергии путем уменьшения кривизны лопасти в области ее перегиба и длины лопасти. Турбинное колесо 2 гидротрансформатора состоит из наружного тора 5, внутреннего тора 6 и закрепленных между ними лопастей 7. При этом профиль лопасти на развертке имеет форму согласно. уравнению P(S)=0,5{2à+à S+àòS +

-«-азиз-«- а — (R2 (S — Rcosg,)2) ñ - "«

R=S„/(sin@,— л/2)+costi); S — длина дуги в ме р идно н ал ьчом сечен и и; S„— ма ксимальная длина дути в меридиойальном сечении; P — угол входа профиля; р: — угол выхода профиля; ao — смещение начальной точки профиля; а| — — — fg(/2 — P ); аз, аз— постоянные коэффициенты, характеризующие конкретную лопастную систему. 5 ил.

1617224

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в производстве гидротрансформаторов.

Цель изобретения — снижение гидравлических потерь энергии путем уменьшения кривизны лопасти в области ее перегиба и длины лопасти.

На фиг. I представлен гидротрансформатор с лопастным колесом; на фиг. 2 — вид

А на фиг. I, при снятом внутреннем торе; на фиг. 3 — развертка профиля лопасти, описываемого уравнением Р(5); на фиг. 4— график изменения длины и максимальной кривизны профиля лопасти в области ее перегиба; на фиг. 5 — график изменения кривизны лопасти вдоль меридионального сечения.

Гидротрансформатор (фиг, 1 и 2) содержит насосное 1 и турбинное 2 лопастные колеса и реактор 3 с лопастями 4. Турбинное колесо. 2 состоит из наружного тора

5, внутреннего тора 6 и закрепленных между ними лопастей 7. При этом профиль лопасти 7 построен в соответствии с уравнением

P(S)=-0,5 2ао+ а i 5+ a25 +аз5 +Рятф1— — (Р— (S — Rcosgi) ) >, где S — текущая длина дуги вдоль тора в меридиональном сечении.

Максимальная величина S=S равна длине дуги ON, например, по наружному тору

5 в меридиональном сечении на фиг. 1.

Профиль лопасти P(5) в плоскости развертки показан на фиг. 3, где Pi — угол входа, Р2 — угол выхода; аз — смещение начальной точки профиля; 4 — расстояние до центра Oi условного радиуса R, проведенного в начальную точку профиля, где

К= 5„)(sin(p2 — > )+ со Я ) .

Коэффициенты а2 и аз постоянные для конкретного профиля, являются корнями системы уравнений аО+a! S„+а2S„ +аз5 =l2 а +2а25И+Заз5„= f g(p2 — з /2) где 4 — параметр, определяющий прогиб лопасти при S=S, если профиль задается степенным полиномом.

Углы Pi u P2 задаются при расчете.

На фиг. 1 и 2 показано построение произвольной точки п профиля лопасти.

В меридиональном сечении на дуге ОМ наружного тора 5 турбинного колеса откладывается величина -S„, заданная на фиг. 3.

По дуге, образованной радиусом r„, откладывается величина прогиба профиля лопасти

P,(S). Аналогично строятся все остальные точки профиля лопасти по всей ширине развертки 0(5„(5 . При аналитическом профи5

20 р5

30.«ь

55 лировании точка и также может быть рассчитана в координатах ZY через зависимости

У,=r„circsin(" ) и Z„=r„ rccos " ), P (S) - Р„ 5 т. е. „и Z однозначно определяются через 5,. (фиг. 2) . Изложенное построение лопасти 7 обеспечивает сохранение на ней углов профиля P=f(5) в соответствии с разверткой на фиг. 3.

Возможно также перестроение профиля лопасти с плоскости развертки (фиг. 3) на торовые поверхности гидротрансформатора (фиг. 1 и 2) известным методом конфор мнь1 х преоб р азова н ий.

На фиг. 4 приведен график, характеризующий длину профиля лопасти L no внутреннему тору и максимальную кривизну лопасти в точке перегиба, полученный путем расчета на ЭВМ при следующих исходных данных: S =58 мм, — — 45 град, и р2=156 град. Основными линиями построены кривые, характеризующие профиль согласно данному изобретению. Пунктирной линией проведены кривые для профиля, рассчитанного по известному методу.

Анализ графика на фиг. 4 показывает, что профиль лопасти по данному изобретению имеет в точке перегиба меньшую кривизну (на 30,2Я) и меньшую длину лопасти (на 8,4Я), что соответствует цели, указанной в формуле изобретения.

На фиг. 5 показано изменение кривизны профиля лопасти К„=f(S), рассчитанное на ЗВМ. Основной линией показано изменение K„=f(5) для профиля по данному изобретению, а пунктирной — для профиля, рассчитанного по известной методике. Сравнение представленных на графике кривых показывает преимущества профиля по данному изобретению. При этом следует отметить меньшую максимальную кривизну и плавное изменение кривизны вдоль профиля, что ведет к выравниванию эпюры скоростей поперек межлопастного канала, т. е. вдоль эквипотенциалей. Благодаря этому снижаются гидравлические потери в межлопастном канале и вторичные гидравлические потери, пропорциональные кривизне межлопастного канала.

Данное изобретение может быть использовано при проектировании всех лопастных колес гидротрансформатора как с литыми, так и со штампованными из листа лопастями. Наибольшая эффективность применения изобретения получается в лопастных колесах с большим углом поворота потока жидкости.

Профиль лопасти, построенный по уравнению

P(5)=0,5(2ао+а 5+a252-+аз5 +Rsinp>— — 1Ð2=(S RcosPi) )ось) 1617224 является гидродинамически более совершенным. При монотонном изменении кривизны

К, он одновременно обеспечивает требуемое перекрытие между соседними лопастями на выходе за счет возможности варьирования величиной 1г при заданных S„, P, P и ао. Одновременно снижается максимальная кривизна в точке перегиба профиля и уменьшается длина профиля лопасти. Благодаря этому снижаются потери энергии в межлопастных каналах гидротрансформатора и повышается его КПД.

Формула изобретения

Лопастное колесо гидротрансформатора, содержащее наружный и внутренний торы с расположенными между ними лопастями, отличающееся тем, что, с целью снижения гидравлических потерь путем уменьшения кривизны лопасти в области ее перегиба и длины лопасти, форма профиля лопасти на развертке описывается уравнением:

P(S)=0,5{2ао+а1S+a S +азУ+Капр — — (R — (S — Rcos P i) ) > ), где R = S„/(sin(P — л/2)+соф );

S — длина дуги в меридиональном се10 чении;

,— максимальная длина дуги в меридиональном сечении; р1 — угол входа профиля; г — угол выхода профиля;

15 а — смещение начальной точки профиля;

a i — ф(л/2 — P i); а, аз — постоянные коэффициенты, характеризующие конкретную лопастную систему.

1617224

1617224

Куу 10

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д, 4ii5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина. IOI

Редактор В. Ковтун

Заказ 4109

4Ю Г.10 1

Составитель Я. Брацлавский

Техред А. Кравчук Корректор С. Чсрни

Тираж 488 Подписное