Радиальноосевая насосотурбина

 

О П 1КЖыА: H..È Е (ц,авизо

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.06.73 (21) 1924062/06 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.F 03 ВЗ/10

2 (23) Приоритет—

1 осударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 05.07.77. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 16.1077 (53) УДК 621.224-2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Е. Чмелев и В. И. Федулов

Институт проблем машиностроения АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) РАДИАЛЬНООСЕВАЯ НАСОСОТУРБИНА

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в насосотурбинах радиальноосевого типа.

Одной из основных проблем при создании нас осотурбин при одинаковой скорости вращения в насосном и турбинном режимах работы является снижение опгимумов КПД путем изменения диаметра рабочего колеса в зависимости от режима работы.

Известны насосотурбины, содержащие рабочее колесо с лопастями и кольцевым удли- ip нителем последних, связанных с рабочим колесом разъемными шлицевыми соединениями, и снабженный нижным кольцом и сервоприводом направляющий аппарат с лопатками, сочлененными с регулирующим кольцом при помощи рычагов и серег, связанных цилиндричес- 15 кими шарнирами (1).

При работе в насосном режиме при помощи сервомотора, установленного на нижнем ободе рабочего колеса и вращающегося вместе с ним, выдвигается кольцевой удлинитель лопастей и входит в шлицы ободьев рабочего колеса так, что лопасти кольцевого удлинителя становятся продолжением лопастей рабочего колеса. При работе в турбинном режиме кольцевой удлинитель лопастей убирается в кольцевую проточку нижнего обода. 25

Таким образом, в насосном режиме работы насосотурбина имеет больший диаметр рабочего колеса, чем в турбинном режиме. Направляющий аппарат насосотурбины участвует в обоих режимах работы.

Недостатки таких насосотурбин заключаются в том, что в турбинном режиме расстояние между лопатками направляющего аппарата и входными кромками лопастей рабочего колеса слишком велико, что неоправданно увеличивает радиальные габариты устройства, а функции направляющего аппарата в насосном режиме весьма незначительны, так как он является не регулирующим органом, а служит Лишь для срабатывания части потока за рабочим колесом. Кроме того, использование направляющего аппарата в насосном режиме связано с появлением вибраций и шумов, в результате чего необходимо производить стопорение направляющих лопаток и выбирать соответствующие геометрические размеры их профилей, что технически сложно.

Целью изобретения является сокращение радиальных размеров насосотурбины и устранение вибрации лопаток направляющего аппарата в насосном режиме.

Эта цель достигается тем, что кольцевой удлинитель и направляющий аппарат располо564435

Формула изобретения

60 жены один под другим с возможностью их осевого перемещения, а лопатки направляющего аппарата размещены в полости сервопривода и жестко связаны с нижним кольцом, выполненным в виде поршня сервопривода. Рычаги направляющего аппарата выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль оси шарнира. Для надежного соединения рабочего колеса с кольцевым удлинителем при работе в насосном режиме число шлицевых соединений равно числу шлицев лопастей.

Вследствие ликвидации существенной части зазора между направляющим аппаратом и входными кромками лопастей рабочего колеса в турбинном режиме, а также за счет удаления направляющего аппарата из зоны потока в насосном режиме, сокращаются радиальные габариты и устраняются вибрации лопаток направляющего аппарата в насосном режиме работы.

На фиг. 1 показана насосотурбина в турбинном режиме работы; на фиг. 2 — то же, в насосном режиме работы.

Насосотурбина содержит основное рабочее колесо 1 с радиальными шлицами 2 на наружной поверхности верхнего обода; кольцевой удлинитель лопастей 3 с радиальными выступами 4 на внутренней стороне верхнего обода с лопастями, являющимися продолжением лопастей основного рабочего колеса; спиральную камеру 5; крышку 6 с кольцевым углублением

7; кольцевой сервопривод 8 с рабочей полостью

9, выполняющей роль цилиндра, и отверстием

10 для впуска и выпуска масла; регулируемый направляющий аппарат, содержащий два кольца: верхнее 11 и нижнее 12, причем кольцо

12 является поршнем сервопривода; лопатки направляющего аппарата 13; опору 14; регулирующее кольцо 15; рычаг !6, жестко связанный с цапфой 17 награвляющей лопатки; серьгу

18 и цилиндрические шарниры 19 и 20, причем рычаг 16 имеет возможность перемещаться вдоль шарнира 19.

Для обеспечения турбинного режима работы (фиг. 1) через отверстие 10 в рабочую полость 9 сервопривода 8 подается масло под давлением. Кольца 11 и 12 с установленными между ними лопатками направляющего аппарата 13 перемещаются вверх в осевом направлении вместе с кольцевым удлинителем лопастей 3 до упора последнего в крышку 6. При этом соединение между рабочим колесом 1 и кольцевым удлинителем лопастей 3 разрывается, и кольцевой удлинитель лопастей устанавливается в углублении 7, опираясь на верхнее кольцо 11 направляющего аппарата. Лопатки направляющего аппарата 13 устанавливаются напротив входных кромок лопастей рабочего колеса 1.

Угол установки лопаток направляющего аппарата регулируется кольцом 15, установленным на опоре 14, рычагом 16, жестко связанным с цапфой 17 и шарнирно с серьгой 18.

Серьга 18 связана с регулирующим кольцом

15 цилиндрическим шарниром 20. Свободное перемещение рычага 16 вдоль оси цилиндрического шарнира 19 обеспечивает постоянную связь лопаток направляющего аппарата 13 с регулирующим KQJII IIQM 15.

Для обеспечения насосного режима работы (фиг. 2) масло из полости 9 удаляется через отверстие 10, и направляющий аппарат вместе с кольцевым удлинителем лопастей 3 под действием силы тяжести перемещается вниз.

Кольцевой удлинитель лопастей 3 жестко соединяется с рабочим колесом с помощью радиальных шлицев 2 на ободе рабочего колеса 1 и радиальных выступов 4 на кольцевом удлинителе лопастей 3. Направляющий аппарат устанавливается в полости 9 сервопривода 8.

Между верхним кольцом 11 и кольцевым удлинителем лопастей 3 образуется зазор, создающий возможность свободного совместного вращения рабочего колеса и кольцевого удлинителя лопастей.

Причем, количество шлицев 2 на верхнем ободе рабочего колеса и выступов 4 на кольцевом удлинителе лопастей 3 выполнено равным числу лопастей рабочего колеса 1 и равномерно расположено по окружности, что гарантирует стыковку кольцевого удлинителя лопастей 3 с рабочим колесом 1 в положении, когда лопасти кольцевого удлинителя лопастей 3 являются продолжением лопастей рабочего колеса 1.

Таким образом, в турбинном и насосном режимах работы рабочее колесо имеет различный диаметр, что позволяет сблизить оптимум

КПД в насосном и турбинном режимах работы при одинаковой скорости вращения насосотурбины. Кроме того, в насосном режиме, когда диаметр рабочего колеса увеличен, направляющий аппарат убирается из зоны потока, что сокращает радиальные размеры всей машины и устраняет вибрацию лопаток направляющего аппарата.

1. Радиальноосевая насосотурбина, содержащая рабочее колесо с лопастями и кольцевым удлинителем последних, связанных с рабочим колесом разъемными шлицевыми соединениями, и снабженный нижним кольцом и сервоприводом направляющий аппарат с лопатками, сочлененными с регулирующим кольцом прй помощи рычагов и серег, связанных цилиндрическими шарнирами, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения вибраций лопаток направляющего аппарата в насосном режиме и сокращения радиальных размеров, кольцевой удлинитель и направляющий аппарат расположены один под другим с возможностью их осевого перемещения, а лопатки направляющего аппарата размещены в полости сервопривода и жестко связаны с нижним кольцом, выполненным в виде поршня сервопривода.

2. Насосотурбина по п. 1, отличающаяся тем, что рычаги направляющего аппарата выполнены с возможностью свободного перемещения вдоль оси шарнира.

3. Насосотурбина по п. 1, отличающаяся тем, что, .с целью обеспечения надежного соединения рабочего колеса с кольцевым удлинителем при работе в насосном режиме число шлицевых соединений равно числу лопастей.

564435

Составитель Н. Силаева

Редактор М. Васильева Техред М. Левицкая Корректор Д. Мельниченко

Заказ 2008/201 Тираж 642 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета света Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники инфомации, принятые во внимание при экспертизе:! Патент Великобритании № 1061830. кл. F 1 Т, 1969.