Сороудерживающая решетка

 

(72) Авторы изобретеиия

Л. Л. Дольников и С. В. Л

1 !

Всесоюзный ордена Трудового красного Знамени научноисследовательский институт гид 5бтехникилщ,„ Б.Е.;Веденеева

{7!) Заявитель (54) ОРОУДЕРЖИВАЮЩАЯ PEMTKA

Изобретение относится к области гидротурбостроения и предназначено . для использования в местах установки защитных элементов турбинньйс водоприемников. Сороудерживающие решетки мо-гут претерпеватЬ усталостное разрушение вследствие интенсивной вибрации, которая возбуждается при взаимодействии потока воды с стержнями решетки.

Известна сороудерживающая решетка

10 с устройством для гашения колебаний цилиндрических стержней в потоке, в котором с целью создания сдвига фаэ в срыве вихрей, раскачивающих стержень, вдоль него намотаны проволоки под уг1S лом к его оси (1 f.

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). Стержни изготавливаются иэ 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 статическойи динамической устойчивости решетки.

При отрыве вихрей от низовых кромок стержней, последние испытывают колебания двух видов: синфаэные колебания стержней секции решетки как единой упругой балки, длина которой равна высоте всей секции решетки; колебания одиночных стержней в пролете между связями причем последние

8705

25 рассматриваются как опоры неразрезной балки-стержня.

Конструкции такой сороудерживающей решетки присущ ряд недостатков, оси поперечных связей проходят черезов оси симметрии стержней, в результате чего точка приложения силы реакции от связи находится в плоскости, не совпа1 дающей с плоскостью воздействия внешних. возмущающих сил, обусловленных 10 срывом чередующихся вихрей. Эти вихри зарождаются и действуют на низовые кромки стержней, вызывая их изгибные и крутильные колебания, усталостные повреждения и разрушения решеток. Решетки 15 описываемой конструкции плохо сопротивляются крутильным колебаниям стерж-, I ней иэ-за незначительной величины контактной 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 секции, не могут предотвратизь опасных синфазных колебаний секции стержней как одной упругой балки, длина которой равна высоте всей сек30 ции решетки.

Цель изобретения — повышение надежности решетки путем уменьшения интенсивности возмущающей гидродинамической силы, а также исключение синфазных колебаний стержней.

Поставленная цель достигается тем, .что связи расположены в шахматном порядке и объединяют группу стержней, причем в каждом узле пересечения свя- . зи и стержня установлены вихрерассе- 40 катели.

Вихрерассекатели выполнены в виде козырьков трапециедальной формы.

На фиг. 1 изображена сороудерживающая решетка, вид спереди; на 45 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. 50

Вихрерассекатель представляет собой козырек, расположенный с низовой стороны решетки в горизонтальной плоскости. Вихрерассекатель 3 имеет трапецеидальную форму и приварен к связи 2 в узле пересечения со стержнем 1.

При обтекании потоком сороудерживающих решеток имеет место интенсив73 4 ная вибрация стержней, обусловленная турбулентными пульсациями давления в диапазоне низких частот, носящими характер широкополосного случайного прОцесса; пульсациями давления, обусловленными срывом вихрей с низовых кромок профилей стержней, имеющими регулярный характер воздействия и сравнительно высокую 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 возникновения 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 сороудерживающей решетки помимо снижения интенсивности возмущающего воздействия вихрей, повышения частоты срыва, повышает жесткость решетки, способствует сопротивлению узлов крутильным колебаниям стержней при срыве вихрей, препятствует возникновению синфаэных колебаний стержней секции решетки, ввиду чего вероятность возникновения вихревого резонанса существенно уменьшается, при этом существенно повышается жесткость конструкции и ее долговечность.

Формула изобретения

Сороудерживаинцая решетка, преимущественно для турбинного водозабора гидроэлектростанции, включающая вертикальные стержни и горизонтальные связи, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения интенсивности возмущающей гидродинамическбй силы, а также исключения синфазных; колебаний стержней, связи расположены в шахматном порядке и объединяют группу стержней, 870573

Составитель А. Кононов

Редактор Н. отапова ехред

Н. П Техред А Ач . Корректор Ю. Макаренко

Тираж 696 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8834/44

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 причем в каждом узле пересечения связи и стержня установлены вихрерассекатели.

2. Решетка по п. 1, о т л и ч а— в щ а я с я тем, что вихрерассекатели выполнены в виде козырьков трапециедальной Формы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 365524, кл. F. 16 55/00, 1967.

2. Levin L. uFormulaire des conduites forcees oleoducs et сопдо1ts

d aeration". ° Dunod, Paris, 1968, р. 74-82.