Пропеллерное колесо лопастной гидромашины

 

Использование: при сооружении малых ГЭС. Сущность изобретения: корпус установлен на валу. Обтекатель и лопасти закреплены на корпусе. Лопасти снабжены хвостовиками с фланцами. В корпусе и фланце выполнены соосные резьбовые отверстия для размещения стяжного элемента Хвостовики выполнены коническими. отверстия в них - по оси лопасти, их фланцы - с посадочным пояском. На торцах вала и обтекателя выполнены фланцы с поясками, на торцах корпуса - проточки для размещения поясков вала и обтекателя. Вал снабжен хвостовиком, гайкой растяжения и стяжным болотом. В хвостовике вала выполнено осевое резьбовое отверстие, в обтекателе - соосное ему ступенчатое отверстие для размещения в них болта. На внешней поверхности хвостовика выполнена резьба для установки гайки для крепления корпуса к валу. Стяжной элемент, выполнен в виде шпильки. Лопасть снабжена гайкой растяжения , установленной в отверстии корпуса на свободном конце шпильки. Посадочный поясок фланца лопасти и отверстие корпуса выполнены в виде многогранника. Стяжной элемент выполнен в виде болта с посадочным пояском у головки, размещенным в корпусе . 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 03 В 3/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (P 1) 4885063/29 (22) 25.09,9() (46) 15.02.9;3. Бюл. ¹ б (71) Кабардино-Балкарский агромелиоративный ин титут (72) А.У.Бугов, О.С.Бабанов, И,М,Пылев, А.Ц.Хамуков, А.А.Соттаев, Г.М.Хашхожев и

Г.В.Темирканов (бб) Авторское свидетельство СССР

¹ 826068, кл, F 03 В 3/12, 1979, (54) ПРОПЕЛЛЕРНОЕ КОЛЕСО ЛОПАСТНОЙ ГИДРОМАШИНЫ (57) Использование: при сооружении малых

ГЭС. Сущность изобретения: корпус установлен на валу, Обтекатель и лопасти закреплены на корпусе. Лопасти снабжены хвостовиками с фланцами. В корпусе и фланце выполнены соосные резьбовые отверстия для размещения стяжного элемента, Хвостовики выполнены коническими, Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к гидротурбинам малых

ГЭС (к гидромашинам ГАЭС), малых гидроаккумулирующих электростанций (М ГАЭС), Прототипом предлагаемого технического решения является рабочее колесо лопаточной гидромашины, содержащее корпус с лопастями, снабженными хвостовиками, расположенными между клиновыми вставками и имеющими фланцы, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления, каждый фланец снабжен пазом, закрепленной в нем радиальной шпонкой, соединенной со вставками и имеющей со стороны последних цилиндрические поверхности, Недостатком этой конструкции является наличие большого количества крепежных

ÄÄ5UÄÄ 1795143 А1 отверстия в них — по оси лопасти, их фланцы — с посадочным пояском. На торцах вала и обтекателя выполнены фланцы с поясками, на торцах корпуса — проточки для размещения поясков вала и обтекателя. Вал снабжен хвостовиком, гайкой растяжения и стяжным болотом, В хвостовике вала выполнено осевое резьбовое отверстие, в обтекателе — соосное ему ступенчатое отверстие для размещения в них болта. На внешней поверхности хвостовика выполнена резьба для установки гайки для крепления корпуса к валу. Стяжной элемент выполнен в виде шпильки, Лопасть снабжена гайкой растяжения, установленной в отверстии корпуса на свободном конце шпильки, Посадочный поясок фланца лопасти и отверстие корпуса выполнены в виде многогранника. Стяжной элемент выполнен в виде болта с посадочным пояском у головки, размещенным в корпусе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. деталей, расположенных на фланцах лопастей и в корпусе. Это существенно усложняет технологию изготовления и монтажа колеса и снижает его прочностную надежность. Кроме того, выполнение такого рабочего колеса для гидротурбин малых ГЭС будет связано с дополнительными трудностями по обеспечению надежности узла соединения, на котором невозможно разместить требуемое количество крепежных деталей без существенного ослабления перемычки корпуса между окнами для фланцев лопастей. Болтовые отверстия на фланце лопасти ослабляют фланец и корневое сечение лопасти. что приводит к необходимости увеличения фланца лопасти. Необходимость увеличения размеров перемычек и фланцев лопастей приведет к увеличению

1795143 диаметра корпуса, что, в свою очередь. при- обеспечивающих равномерную работу веден к увеличению втулочного отношения, реэьбовой части соединения, позволяет сои, как следствие этого, к ухудшению энерге- здать значительный натяг в соединении, тических и кавитационных качеств турбины. фиксирующий фланец лопасти в корпусе без

Цель изобретения — повышение надеж- 5 дополнительных устройств. ности рабочего колеса гидротурбины за счет На наружную резьбу хвостовика 6 вала создания в перемычках корпуса между ок- навернута гайка растяжения 7, которая опинами для фланцев лопастей и в самом кор- оается на наружный торец корпуса. Торец пусе — предварительных напряжений обтекателя, 8 заканчивается посадным посжатия. . 10 яском, который входит в обнизку на наружПоставленнаяцельдостигаетсятем,что ном торце корпуса и опорной фланцы лопастей выполнены с развитыми поверхностью, которой обтекатель прижихвостовиками, на которых выполнены посв- мается к торцу корпуса при затяге болта 9. дочные пояски и конические части, внутри При затяге гайки 7 и болта 9 сжимаются которых выполнены нарезки для стяжных 15 перемычки корпуса и фланцы лопастей, а шпилек(болтов). С внутренней стороны кор- посадные пояски фланца вала и обтекатепуса выполнены опорные поверхности для ля создают напряжения сжатия в корпусе. гаек, заворачиваемых на стяжные шпильки, При выполнении лопастей со значительПри затяге этих шпилек в корпусе создают- ными протяженностями вокружном направся предварительные напряжения сжатия, 20 лении, когда могут сильно возрасти направленные радиально, крутящие моменты вокруг осей шпилек, поПо торцам корпуса выполнены посадоч- садные пояски фланцев лопастей могут ные обнизки, а во фланце вала и в обтекате- быть выполнены в виде многогранников с ле — ответные пояски. Фланец вала развит в ответными выточками в корпусе, что обеспецентральной части хвостовиком, проходя- 25 чит жесткое ограничение фланцев лопастей щим через корпус. В конце хвостовика вы- от проворота и повысит надежность креплеполнены наружная и внутренняя резьбы для ния лопасти, В отверстие корпуса с внутренстяжной гайки и болта, при затяге которых ней стороны в этом случае вставлен болт 4 в перемычках корпуса и во фланцах лапа- (фиг.2) с пояском у головки, припасованным стей создаются осевые напряжения сжатия. 30 в корпусе, стягивающий фланец лопасти с

Напряжения сжатия, создаваемые таким корпусом рабочего колеса. образом в корпусе предлагаемого рабочего Сборка предлагаемого устройства проколеса, уменьшают нагрузочные напряже- изводится в следующей последовательнония растяжения в опасных сечениях, павы- сти; шая тем самым надежность колеса. 35 шпильки 4 вворачиваются в центральВо втором варианте решения, с целью .ные отверстия фланцев 5 лопастей и последповышения надежности узла крепления ло- ние вставляются в окна корпуса 2. Таким пастей, в отверстия в корпусе для лопастей образом чтобы были бы обеспечены требуес внутренней стороны корпуса вставлены мые углы установки лопастей; болты с припасованными в корпус пояска- 40 гайки растяжения 3 слегка затягиваютми, стягивающие фланцы лопастей с корпу- ся,после чего производится статическая басами, а поясок фланца выполнен в виде лансировка рабочего колеса, меняя центр многогранника с ответной выточкой в кор- тяжести колеса за счет изменения глубины пусе. ввинчивания шпилек 4 и подкладки шайб

Для повышения надежности хвостовика 45 под гайки 3; фланца вала и упрощения конструкции вала производится закрепление лопастей и в необходимых случаях хвостовик может создание радиальных напряжений сжатия в быть изготовлен объемным, закрепляемым корпусе путем создания требуемой затяжки на резьбе во фланце вала. В этом случае гаек 3, после чего производится их стопоре- . хвостовик может изготавливаться из высо- 50 ние(при выполнении конструкции по второкопрочной поковки, му варианту фланцы лопастей стягиваются

На фиг. 1 и 2 представлено диаметраль- с корпусом болтами); ное сечение предлагаемого рабочего колеса фланец вала 1 соединяется с корпусом осевой гидромашины. 2 рабочего колеса таким образом, чтобы его

Фланец 1 вала наружным посадочным 55 поясок вошел в обнизку корпуса 1, а гайкой пояском входит в обнизку на внутреннем растяжения 7создаютнеобходимыеасевые торце корпуса 2. С помощью гайки 3 и напряжения в корпусе и контактные напряшпильки 4 (фиг,1) фланец лопасти 5 закреп- жения по стыку между корпусом и фланцем, лен в корпусе 2. Выполнение гайки 3 и хво- после чего стопорят гайку 7, При необходистовика фланца 5 в виде гаек растяжения, мости затяг гайки 7 производят путем нагре1795143 ва хвостовика фланца 6 через его центральное отверстие или путем предварительной вытяжки хвостовика с последующей затяжкой гайки 7.

Предлагаемое устройство работает сле- 5 дующим образом.

При работе турбины с номинальной частотой вращения на лопасти действуют поверхности силы давления воды и. центробежные силы, которые передаются 10 через: фланец лопасти — хвостовик фланцашпилька-гайка — на корпус рабочего колеса в виде изгибающего момента, радиальной и осевой силы, Затяг гайки 3 (болта) подобран таким образом, что в результате совместно- 15 го действия изгибающего момента и центробежной силы сохраняется необходимый запас на нераскрытия стыкового соединения "фланец лопасти — корпус". В результате этого стык остается спаянным, вследствие 20 чего на шпильку (болт) передается лишь часть внешней нагрузки, соответствующей коэффициенту основной нагрузки (10...30 ), Поперечная сила от лопасти к корпусу передается посадочным пояском 25 фланца лопасти. Перемычки корпуса предФормула изобретения

1. Рабочее колесо лопастной гидромашины, содержащее корпус. установленный на валу, обтекатель и лопасти, закрепленные на корпусе, при этом лопасти снабжены хвостовиками с фланцами, а в корпусе и фланце выполнены соосные резьбовые отверстия для размещения стяжного элемента, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, хвостовики лопастей выполнены коническими, отверстия в них выполнены по оси лопасти, а их фланцы — с посадочным пояском, на торцах вала и обтекателя выполнены фланцы с поясками, а на торцах корпуса — проточки для размещения поясков вала и обтекателя, вал снабжен хвостОвиком, гайкой растяжения и стяжным болтом, в хвостовике вала выполнено осеварительно сжаты при затяге гайки 7 и болта

9, затяг их подобран таким образом, что в перемычке корпуса не возникает напряжений растяжения от осевой силы лопасти, вследствие чего повышается прочностная надежность наиболее ослабленного сечения корпуса — перемычки между окнами для лопастей, а, следовательно, и всего пояса.

Силы предварительного сжатия корпуса, созданные при затяге гайки 7 и болта 9, создают дополнительные напряжения сжатия по посадочному пояску фланца лопасти, увеличивающие запас сцепления фланца лопасти к корпусу, Выполнение всех силовых гаек как гаек растяжения, обеспечивающих равномерную нагрузку резьбы, повышает надежность резьбовых соединений (лопасть-корпус, вал-корпус), в которых создаются значительные усилия начального затяга, обеспечивающие нераскрытие стыков. Следствием последнего является минимизация переменных напряжений и повышение усталостной долговечности в опасных сечениях рабочего колеса. вое резьбовое отверстие, а в обтекателе соосное ему ступенчатое отверстие для размещения в них болта, при этом на внешней поверхности хвостовика выполнена резьба для установки гайки растяжЕния для крепления корпуса к валу.

2. Рабочее колесо по и. l. о т л и ч а юще е с я тем, что стяжной элемент выполнен в виде шпильки, а лопасть снабжена гайкой растяжения и последняя установлена Е3 отверстии корпуса на свободном конце шпильки.

3, Рабочее колесо по п,1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что посадочный поясок фланца лопасти и отверстие корпуса выполнены в виде многогранника, а стяжной элемент выполнен в виде болта с посадочным пояском у его головки, размещенным в корпусе.

179514 3

1795143

Составитель А. Бугов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 415 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5