трубчато-лопастное рабочее колесо

Формула изобретения

Трубчато-лопастное рабочее колесо, содержащее лопасти и вал, на который посажены верхний и нижний несущие диски, между которыми установлены трубчатые лопасти, изогнутые в виде колен, причем выходы трубчатых лопастей ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего диска, отличающееся тем, что лопасти выполнены в виде отрезков труб, входные верхние участки которых расположены вертикально.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкции реактивных рабочих колес гидроэнергетических установок.

Известны различные типы реактивных рабочих колес, дающих высокий коэффициент полезного действия.

Вместе с тем, работая в условиях полного погружения в напорный поток, все рабочие колеса известных конструкций имеют ощутимые потери на трение поверхностей колес о воду.

Другой недостаток заключается в том, что возможности дальнейшего повышения энергоотдачи воды путем совершенствования конструкции известных гидроколес практически исчерпана.

Наиболее близким к изобретению является трубчато-лопастное рабочее колесо, содержащее лопасти и вал, на который посажены верхний и нижний несущие диски, между которыми установлены трубчатые лопасти, изогнутые в виде колен, причем выходы трубчатых лопастей ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего диска (RU 2019729 С1, 15.09.1994).

Задача изобретения состоит в разработке упрощенной конструкции рабочего колеса гидротурбины, дающего увеличенный коэффициент полезного действия за счет уменьшения потерь на трение воды о поверхности колеса и за счет уменьшения турбулентности потока.

Требуемый технический результат достигается тем, что в трубчато-лопастном рабочем колесе, содержащем лопасти и вал, на который посажены верхний и нижний несущие диски, между которыми установлены трубчатые лопасти, изогнутые в виде колен, причем выходы трубчатых лопастей ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего диска, согласно изобретению лопасти выполнены в виде отрезков труб, входные верхние участки которых расположены вертикально.

Вся вода напорного потока проходит исключительно внутри трубчатых лопастей, оставляя наружные поверхности лопастей и остальные поверхности деталей рабочего колеса сухими.

Входит вода в вертикальные пояса трубчатых лопастей сверху, почти вертикально, а выходит из сопловых поясов лопастей горизонтально, по касательным к окружности нижнего диска, сообщая колесу реактивный момент вращения.

На чертеже схематично изображено трубчато-лопастное колесо предложенной конструкции, вид сбоку.

Данное рабочее колесо содержит посаженные на вал 1 верхний несущий диск 2 и нижний несущий диск 3, между которым закреплены четыре трубчатые лопасти 4. Трубчатые лопасти 4 изогнуты в виде колен и выполнены в виде отрезков труб. Выходы трубчатых лопастей 4 ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего несущего диска 3. Входные верхние участки труб расположены вертикально.

Напорный поток, проходя через колена трубчатых лопастей 4, меняет свое направление от вертикального до горизонтального и вырывается из сопел лопастей 4 по касательным к окружности нижнего диска 3, сообщая рабочему колесу максимально возможный реактивный момент вращения.

Напорный поток, проходящий исключительно внутри трубчатых лопастей 4, позволяет исключить неэнергетические потери воды, проходящей через турбину, улучшает кавитационную характеристику рабочего колеса, обеспечивает ламинарность движения потока, что повышает знергоотдачу воды, а отсутствие контакта внешних поверхностей колеса с водой исключает потери на трение этих поверхностей о воду.

Следовательно, можно предположить, что при простоте конструкции коэффициент полезного действия трубчато-лопастного рабочего колеса будет не ниже, чем у рабочих колес известных конструкций.

Для регулировки расхода воды трубчато-лопастное рабочее колесо должно снабжаться задвижками, перекрывающими входные отверстия лопастей 4.

Данное рабочее колесо может содержать как всего две симметрично расположенные лопасти 4, так и большее количество лопастей 4.

При определенной направленности струй воды, подаваемой в турбину, верхние пояса трубчатых лопастей 4 будут работать как активные, увеличивая момент вращения рабочего колеса.

Трубчато-лопастные рабочие колеса могут найти применение для работы в специфических условиях, в которых колеса других конструкций будут работать с меньшим коэффициентом полезного действия.