Рабочее колесо гидротурбины

 

Рабочее колесо гидротурбины предназначено для использования в вертикальных поворотно-лопастных гидромашинах. Колесо содержит корпус с установленными в нем при помощи цапф поворотными лопастями, соединенными болтами и кольцом с корпусом и поворотным механизмом, расположенным внутри корпуса. Поворотные лопасти выполнены из стеклопластика, каждая из них размещена в пазу цапфы, который имеет основание и две боковые стороны, одна из которых выполнена за одно целое с цапфой, а другая - в виде съемного сегмента. При этом болты зафиксированы с помощью кольца, удерживающего цапфу в корпусе. Конструкция колеса позволяет увеличить длительность эксплуатации гидротурбины и снизить затраты при ремонте. 1 ил.

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано в вертикальных поворотно-лопастных гидромашинах, например турбинах.

Известен гидроагрегат с поворотно-лопастной турбиной, содержащий рабочее колесо с лопастями (см. Стеньков Ю.А. Слесарь по ремонту гидравлических турбин. Учебник для професс. - техн. училищ и подготовки. рабочих на произв. М., Высшая школа, 1970. - С.43-46).

Известна конструкция лопасти рабочего колеса гидромашины, содержащая пластмассовое перо с металлической арматурой (см. авторское свидетельство СССР 808685, кл. F 03 В 3/12, 1977).

Известна конструкция вертикальной поворотно-лопастной гидравлической турбины, содержащей рабочее колесо, состоящее из корпуса, поворотного механизма и четырех лопастей, установленных на цапфах (см. Турбина ПЛ 20-В-930 // Гидравлические турбины. - Отраслевой каталог 20-89-08./ Центральный научно-исследовательский институт. - М., 1989. - С.47-50), принято за прототип.

Недостатком известной конструкции является сложность ремонта рабочего колеса гидротурбины, большая стоимость ремонта рабочего колеса, появление неустранимого механического и гидравлического дисбаланса.

Задача - увеличение эксплуатации и оперативность замены лопастей рабочего колеса гидротурбины, сокращение сроков ремонта.

Технический результат - повышение надежности работы рабочего колеса гидротурбины, увеличение эксплуатационного времени, уменьшение материальных затрат и расширение области использования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном рабочем колесе гидротурбины, включающем корпус, с установленными в нем при помощи цапф поворотными лопастями, соединенными болтами и кольцом с корпусом и поворотным механизмом, расположенным внутри корпуса, согласно изобретению поворотные лопасти выполнены из стеклопластика, каждая из них размещена в пазу цапфы, который имеет основание и две боковые стороны, одна из которых выполнена за одно целое с цапфой, а другая - в виде съемного сегмента, при этом болты зафиксированы с помощью кольца, удерживающего цапфу в корпусе рабочего колеса с обеспечением крепления съемного сегмента, прижимающего лопасть к другой стороне.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное рабочее колесо гидротурбины отличается наличием в цапфе паза, имеющего основание и две боковые стороны, одна из которых выполнена в виде съемного сегмента, предназначенного для прижатия пера лопасти.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен узел крепления цапфы и пера лопасти в корпусе рабочего колеса.

Рабочее колесо гидротурбины содержит корпус 1, поворотные лопасти 2, выполненные из стеклопластика К - 44 М-С, и стальные цапфы 3. На цапфе 3 выполнен паз, который имеет основание 4 и две боковые стороны 5. Одна из боковых сторон 5 выполнена за одно целое с цапфой 3, а другая - виде съемного сегмента 6.

Лопасть 2 крепится в пазу цапфы 3 с помощью съемного сегмента 6. Цапфа 3 закреплена в корпусе 1 рабочего колеса с помощью болтов 7. Болты 7 проходят через две боковые стороны 5 паза цапфы 3 и фиксируются с помощью кольца 8.

Рабочее колесо гидротурбины изготавливается с пластиковыми лопастями 2 (от четырех до восьми). Каждая лопасть 2 изготавливается в одной форме, при этом обеспечена абсолютная идентичность всех лопастей.

Лопасти 2 выполняют съемными, взаимозаменяемыми. Цапфу 3 изготавливают механическим способом из стали с пазом "ласточкин хвост", у которого одна боковая сторона выполняется в виде съемного сегмента 6.

Перед изготовлением паза следует съемный сегмент 6 закрепить на цапфе 3. Производят сборку стальной цапфы 3 и лопасти 2. Лопасть 2 устанавливается в паз цапфы 3 и прижимается съемным сегментом 6.

Съемный сегмент 6 удерживает лопасть 2 в пазу цапфы 3 с помощью трех болтов 7. Болты 7 проходят через съемный сегмент 6, цапфу 3 и фиксируются кольцом 8. Кольцо 8 удерживает цапфу 3 в корпусе 1 рабочего колеса. При условии равномерного распределения весовых нагрузок лопастями 2 балансировку рабочего колеса не производят.

При ремонте лопасти 2 заменяются, не снимая колеса гидротурбины, для этого выворачиваются болты 7, крепящие съемный сегмент 6 - убирается боковая сторона паза - съемный сегмент 6, и демонтируются лопасти 2.

Наличие в цапфе паза, имеющего основание и две боковые стороны, одна из которых выполнена в виде съемного сегмента, позволяет быстро установить лопасть после ремонта без доработки корпуса рабочего колеса.

Для осуществления фиксации цапфы относительно корпуса и закрепления поворотных лопастей служат болты и кольца, удерживающие цапфу в корпусе рабочего колеса.

Выполнение поворотных лопастей из стеклопластика не требует применения литейного, механообрабатывающего оборудования, гидравлических прессов и обогреваемых стальных форм, обеспечивает относительно короткий технологический цикл формования и вследствие этого невысокую стоимость поворотных лопастей.

Применение лопастей из стеклопластика позволяет добиться идентичности поворотных лопастей, их взаимозаменяемости при постоянной цапфе, что повышает ремонтопригодность и, следовательно, увеличивает межремонтный период.

Рабочее колесо гидротурбины с поворотными лопастями предназначено для использования на вертикальных поворотно-лопастных гидротурбинах и имеет преимущества перед традиционными конструкциями, такие как возможность длительной эксплуатации гидротурбины, уменьшение материальных затрат.

Использование предлагаемой лопасти позволяет повысить надежность гидротурбины за счет улучшения механической и гидравлической балансировки колеса гидротурбины, тем самым снизив ежегодные затраты на ремонт и сократив время простоя гидротурбины в ремонте.

Предложенная конструкция рабочего колеса гидротурбины может найти применение на гидроэлектростанциях, малых гидроэлектростанциях, например горных.

Формула изобретения

Рабочее колесо гидротурбины, включающее корпус, с установленными в нем при помощи цапф поворотными лопастями, соединенными болтами и кольцом с корпусом и поворотным механизмом, расположенным внутри корпуса, отличающееся тем, что поворотные лопасти выполнены из стеклопластика, каждая из них размещена в пазу цапфы, который имеет основание и две боковые стороны, одна из которых выполнена за одно целое с цапфой, а другая - в виде съемного сегмента, при этом болты зафиксированы с помощью кольца, удерживающего цапфу в корпусе рабочего колеса, и обеспечивают крепление съемного сегмента, который прижимает лопасть к другой стороне паза цапфы.

РИСУНКИ

Рисунок 1