CS210792B1

CS210792B1 - Aerating equipment for water paddle machines

Info

Publication number: CS210792B1
Application number: CS786246A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Nechleba
Original assignee: Miroslav Nechleba
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1978-09-27
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Zavzdušnovací zařízení podle vynálezu se používá u pomaluběžných vodních lopatkových strojů - tj. u Francisových turbín pro velké spády a u radiálních čerpadel - za účelem snížení jejich diskových ztrát. Sestává ze zdroje stlačeného vzduchu a z armaturou opatřeného plnicího potrubí, jež ve vodním lopatkovém stroji vyústuje do prostorů po obou stranách jeho oběžného kola, přičemž vstupní ventil v tomto potrubí je ovládán diferenciálním tlakovým spínačem s tlakovými odběry jednak v^místě vyústění plnicího potrubí do zavzdušňovaného prostoru, jednak v místě, vymezeném největším průměrem vzdušného prstence uvnitř zavzdušňovaného prostoru.The aeration device according to the invention is used in slow-running water-blade machines - i.e. in Francis turbines for high head and in radial pumps - in order to reduce their disk losses. It consists of a source of compressed air and a filling pipe equipped with a fitting, which in the water-blade machine leads into the spaces on both sides of its impeller, while the inlet valve in this pipe is controlled by a differential pressure switch with pressure taps both at the place where the filling pipe exits into the aerated space and at the place defined by the largest diameter of the air ring inside the aerated space.

Description

Vynález se týká zařízení k zavzdušňování pomaluběžných vodních lopatkových strojů a řeší se jím snížení diskových ztrát těchto strojů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for aerating slow-running water turbomachines and to solving the reduction of disk losses of such machines.

Účinnost pomaluběžných vodních lopatkových strojů - tj. Krancisových turbín pro velké spády s radiálních čerpadel - závisí ve značné míře na tzv. diskových ztrátách, které vzniká jí třením vody, vyskytujících se v prostorech mezi oběžným kolem a nepohyblivými částmi příslušného stroje, o vnější plochy rotujícího oběžného kola. Ke snížení těchto ztrát, jež jsou obzvlášť citelné u Francisových čerpadlových turbín vzhledem k větším průměrům jejich oběžných kol, opatřují se v některých případech oběžná kola zmíněných strojů obvodovým těsněním, které má průniku vody do uvedených prostorů zabránit, ale toto těsnění jež samo rovněž způsobuje ztráty - je po konstrukční- stránce velmi složité, jeho výroba je poměrně nákladná a montáž značně obtížná, přičemž z provozního hlediska je málo spolehlivé a kromě toho jeho uspořádání jmenovitě pro Francisovy čerpadlové turbíny není. zatím stále ještě uspokojivě vyřešeno.The efficiency of low-speed water turbomachines - ie large turbines for large gradients with radial pumps - depends to a large extent on the so-called disc losses due to the friction of the water occurring in the spaces between the impeller and stationary parts of the machine. impeller. In order to reduce these losses, which are particularly noticeable in Francis pump turbines due to the larger impeller diameters, in some cases the impellers of said machines are provided with a peripheral seal to prevent water from entering the spaces, but this seal itself also causes losses - it is very complicated in construction, is relatively expensive to manufacture and difficult to assemble, and is not reliable from an operational point of view and, moreover, is not specifically designed for Francis pump turbines. still satisfactorily solved.

Výše uvedené nevýhody se nevyskytují u zavzdušňovacího zařízení podle vynálezu, jež sestává ze zdroje stlačeného vzduchu a z plnicího potrubí se vstupním ventilem jakož i s výpustným ventilem a jehož podstata spočívá ve vyústění zmíněného plnicího potrubí do prostorů, nacházejících se uvnitř vodního lopatkového stroje po obou stranách jeho oběžného kola, a v ovládání zmíněného vstupního ventilu diferenciálním tlakovým spínačem, připojeným ke dvěma tlakovým odběrům, z nichž jeden se nachází bezprostředně u vyústění plnicího potrubí do zavzdušňovaného prostoru a druhý v místě, vymezeném největším průměrem vzdušního prstence” uvnitř zavzdušňovaného prostoru.The aforementioned disadvantages do not occur with the aeration device according to the invention, which consists of a source of compressed air and a supply line with an inlet valve as well as an outlet valve, which consists in the outlet of said supply line into spaces located inside the water turbomachine on both sides of its and in controlling said inlet valve by a differential pressure switch connected to two pressure taps, one located immediately at the outlet of the feed line into the aeration space and the other at the location defined by the largest diameter of the air ring 'within the aeration space.

Zaplněním prostorů po obou stranách oběžného kola stlačeným vzduchem, kterým je voda z těchto prostorů vypuzena, sníží se diskové ztráty příslušného vodního lopatkového stroje v pomšru hustot vzduchu a vody, tj. klesnou přibližně na tisícinu původní hodnoty; přitom je objem stlačeného vzduchu ve zmíněných prostorech samočinně udržován na přibližně stálé výši nebo v jejím úzkém rozmezí prostřednictvím diferenciálního tlakového spínače, který svými impulsy, vznikajícími v závislosti na změně tlakových poměrů v zavzdušňovaných prostorech, působí na ovládací mechanismus vstupního ventilu v plnicím potrubí.Filling the spaces on both sides of the impeller with compressed air through which the water from these spaces is expelled will reduce the disc loss of the respective turbomachine in proportion to the air and water densities, ie it will drop to about a thousandth of its original value; in this case, the volume of compressed air in said spaces is automatically maintained at approximately a constant level or within a narrow range thereof by means of a differential pressure switch which acts on the actuating mechanism of the inlet valve in the feed line by its impulses due to changes in pressure conditions in the aerated spaces.

Přiklad provedení zavzdušňovacího zařízení podle vynálezu včetně připojení tohoto zařízení k vodnímu lopatkovému stroji je zjednodušeně znázorněn na připojeném výkrese.An example of an embodiment of the aeration device according to the invention, including the connection of this device to a water turbomachine, is shown in simplified form in the attached drawing.

Plnicí potrubí 8, jež je vedeno z nevyznačeného zdroje stlačeného vzduchu a opatřeno vstupním ventilem 10 jakož i výpustným ventilem 11. je ve vodním lopatkovém stroji J. ukončeno vyústěním do prostorů 6 a 2, jež se nacházejí po obou bočních stranách jeho oběžného kola 2 a jsou vůči okolí utěsněny labyrintovými ucpávkami 3 a J s tlakovou vodou. Prosáklá voda z těchto ucpávek je odstřikována směrem k obvodu oběžného kola 2 a to z prostoru 6 přímo nábojem tohoto kola a z prostoru 1 prostřednictvím štítu 2, který je připevněn k věnci oběžného kola 2. Vstupní ventil 10 v plnicím potrubí 8 je ovládán diferenciálním tlakovým spínačem 2, který je připojen k prostoru 6 nad oběžným kolem 2 a to jednak u vyústěni plnicího potrubí 8 do tohoto prostoru, jednak v místě rozhraní mezi vzduchem a vodou při největším průměru vzdušního prstence, vytvořeného v tomto prostoru. Výpustný ventil 11 slouží k rychlému odvzdušnění vodního lopatkového stroje 2 v případě výpadku pohonu tohoto stroje během čerpadlového provozu, aby stlačený vzduch nemohl proniknout z prostorů 6 a 2 do spirální skříně (difuzoru) jakož i do navazujícího potrubí a při své expanzi zmíněné části hydrotechnického zařízení poškodit.The feed line 8, which is led from an unmarked source of compressed air and provided with an inlet valve 10 as well as an outlet valve 11, is terminated in the water turbomachine J by opening into spaces 6 and 2 located on both sides of its impeller 2; they are sealed with pressurized water by labyrinth seals 3 and J. The leak water from these seals is sprayed towards the periphery of the impeller 2 from the hub 6 directly from the hub and from the chamber 1 via a shield 2, which is attached to the impeller ring 2. The inlet valve 10 in the feed line 8 is controlled by a differential pressure switch 2, which is connected to the space 6 above the impeller 2, on the one hand at the outlet of the feed line 8 into this space, and on the other hand at the air-water interface at the largest diameter of the air ring formed in this space. The drain valve 11 serves for rapid venting of the water turbine 2 in the event of a pump failure during pump operation, so that compressed air cannot penetrate from the spaces 6 and 2 into the spiral casing (diffuser) as well as the downstream piping and during its expansion damage.

V okamžiku, kdy po uvedení do chodu dosáhne vodní lopatkový stroj J. normálních provozních otáček, otevře se dosud zablokovaný vstupní ventil 10 a stlačený vzduch počne proudit od zdroje plnicím potrubím 8 do prostorů 6 a J uvnitř vodního lopatkového stroje i, přičemž u nich vypuzuje vodu směrem k vnějšímu obvodu oběžného kola 2, takže se v těchto prostorech vytvářejí vzdušní prstence o postupně narůstajícím vnějším průměru. Jakmile vnější průměr vzdušního prstence v prostoru 6 dosáhne místa, z něhož je vyveden pravostranný přívod diferenciálního tlakového spínače 2» tlaky z obou stran tohoto spínače se vyrovnají a zmíněný spínač vyšle impuls k uzavření vstupního ventilu 10. čímž se proudění stlačeněho vzduchu do prostorů 6 a 2 přeruší.At the moment when the water turbomachine reaches normal operating speed after actuation, the inlet valve 10 so far blocked will open and the compressed air will flow from the source through the feed line 8 into the spaces 6 and J inside the water turbomachine 1 water towards the outer periphery of the impeller 2, so that air rings of gradually increasing outer diameter are formed in these spaces. As soon as the outer diameter of the air ring in the space 6 reaches the point from which the right-hand inlet of the differential pressure switch 2 is led out, the pressures from both sides of this switch are equalized and the switch sends an impulse to close the inlet valve 10 thereby flowing the compressed air into the spaces 6 and 2 interrupts.

Jestliže objem vzduchu v prostoru 6 během chodu vodního lopatkového stroje J. z jakéhokoliv důvodu poklesne, zmenší se i průměr vzdušního prstence v tomto prostoru a tlak vzduchu v pravostranném přívodu diferenciálního tlakového spínače 2 j® vystřídán vyšším tlakem vody, jež postupně vyplňuje vzduchem uvolněnou část prostoru 6. 7 důsledku toho vyšle zmíněný spínač impuls k otevření vstupního ventilu 10, takže dodávka stlačeného vzduchu do prostorů 6 a 2 se obnoví.If, for any reason, the volume of air in the space 6 decreases during operation of the water turbine, the diameter of the air ring in this space and the air pressure in the right-hand inlet of the differential pressure switch 2 are reduced, alternating with higher water pressure. As a result, said switch will send an impulse to open the inlet valve 10 so that the supply of compressed air to the spaces 6 and 2 is restored.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Aeration apparatus for water turbomachinery, consisting of a source of compressed air and a feed line with armature, characterized in that the feed line (8) ends in a water turbomachine (1) into spaces (6, 7) arranged on both sides of the impeller (2). ) and is provided, in addition to the discharge valve (11), with an inlet valve (10), functionally dependent on the differential pressure switch (9), which is connected to two pressure taps, one of which is arranged at the outlet of the feed line (8) into the space (6) ) above the impeller (2) and the other is arranged at a location defined by the largest diameter of the air ring in the space (6) above the impeller (2) or in the space (7) below the impeller (2).

1 sheet of drawings