CS260452B1

CS260452B1 - Device for controlled air circulation in banki turbine's box

Info

Publication number: CS260452B1
Application number: CS859070A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Holata; Jan Zaruba; Vaclav Jirsak; Rudolf Kolar
Original assignee: Miroslav Holata; Jan Zaruba; Vaclav Jirsak; Rudolf Kolar
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1985-12-10
Publication date: 1988-12-15
Also published as: CS907085A1

Abstract

Zařízení so týká oboru vodního hospodářství, zejména zvýšení účinnosti a regulačního rozsahu Bánkiho turbin. Turbina je opatřena přívody vzduchu z okolní atmosféry zaústěnými do bočního propojovacího kanálu mezi odtokovým prostorem skříně turbiny a zavzdušňovacími otvory pod prahem naváděcí spirály vtoku, přičemž přívod vzduchu je veden přes vnitřní prostor oběžného· kola turbiny do odtokového prostoru skříně turbiny, což umožňují radiální otvory v b učnicích oběžného' kola.Facility related to water management in particular, increase efficiency and regulation the range of Bánki's turbines. The turbine is fitted air intakes from the surrounding atmosphere into the side connection channel between the turbine casing drain and aeration openings below the guidance threshold spiral inlet, leaving air inlet it is led through the inner space of the circulating · the turbine wheel to the housing drain turbines, which allow radial openings v b of the impeller wheel.

Description

Vynález se týká zařízení pro řízenou cirkulaci vzduchu ve skříni Bánkiho turbiny, opatřené savkou a přívodem vzduchu do skříně turbiny se škrticím ventilem pro regulací hladiny v savce.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for controlled air circulation in a Banki turbine housing provided with a suction cup and air supply to the turbine housing with a throttle valve for regulating the level in the mammal.

Dosud známá řešení Bánkiho turbiny byla využívána jen v malém regulačním rozsahu úhlu plnění kola turbiny proudem vody, takže problém cirkulace vzduchu měl jen okrajový význam. V souvislosti se snahou zvýšit celkový regulační rozsah a hltnost turbiny dochází u dosud známých řešení těchto turbin k prudkému poklesu účinnosti v oblastech velkého plnění oběžného kála turbiny. Dochází tak k omezení maximální hltnosti turbiny zaplavením vnitřního prostoru kola turbiny a tím ke ztrátě účinnosti. Problém sacího účinku vody proudící v mezilopatkovém prostoru kola pod prahem vtokové spirály byl dosud řešen jednak hydraulicky nevýhodným použitím užších, více zakřivených lopatek, dále břitovým tvarem prahu vtokové spirály za cenu nižšího využití spádu na turbině. Často byl tento problém řešen i za cenu nižší účinnosti připuštěním vzniku větších podtlaků v těchto mezllcpatkových prostorech. V souvislosti s využíváním savky na výstupu zo skříně Bánkiho turbiny vznikla řada návrhů kudy připouštět potřebný vzduch regulující výšku hladiny vody v savce. Zavedením vzduchu hřídelí do vnitřního prostoru kola se podařilo zvýšit účinnost omezením množství vody zbytečně cirkulující ve vnitřním prostoru kola turbiny. Vedením vz íucliu ložiskem hřídele turbiny se podařilo zavzdušnit spáru mezi stěnami skříně turbiny a bočnicemi kola turbiny a tím snížit hydraulické odpory vznikající v této· spáře.The prior art solutions of the Banki turbine have been utilized only in the small control range of the angle of the turbine wheel to the water jet, so the problem of air circulation was of marginal importance. In the context of efforts to increase the overall control range and turbine absorption of the turbine solutions known to date, there is a sharp decrease in efficiency in areas of large turbine slurry filling. Thus, the maximum turbine absorption is reduced by flooding the internal space of the turbine wheel and thereby losing efficiency. The problem of the suction effect of water flowing in the inter-bladder space of the wheel below the inlet spiral threshold has been solved by hydraulically disadvantageous use of narrower, more curved blades and by the lip shape of the inlet spiral threshold at the cost of lower turbine use. Often, this problem has been solved even at the cost of lower efficiency by allowing larger vacuums to occur in these interfaces. In connection with the use of the suction cup at the outlet of the Banki turbine housing, a number of suggestions have been made to allow the necessary air to regulate the water level in the mammal. By introducing shaft air into the wheel interior, efficiency has been increased by reducing the amount of water unnecessarily circulating in the interior of the turbine wheel. By guiding the turbine shaft bearing, the gap between the walls of the turbine casing and the sidewalls of the turbine wheel has been vented, thereby reducing the hydraulic resistance in this gap.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro řízenou cirkulaci vzduchu ve skříni Bánkilio turbiny opatřené savkou a přívodem vzduchu do skříně turbiny se škrticím ventilem pro regulaci hladiny v savce, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že skříň turbiny je opatřena propojovacím kanálem, spojujícím odtokový prostor skříně se zavzdušňovacími otvory pol prahem naváděcí spirály, do kterého je zaústěn alespoň jeden přívod vzduchu z okolní atmosféry. Podle dalšího provedení je v boiční stěně skříně turbiny upravena dutina, propojená s dalším přívodem vzduchu, opatřeným dalším škrticím ventilem. Dále je výhodné, když jsou v obou bočnicích oběžného kola, umístěného ve skříni turbiny, vytvořeny radiální otvory. Podle výhodného provedení vynálezu může být skříň turbiny mezi prahem naváděcí spirály a zlomem na vstupu do savky opatřena válcovou stěnou, souosou s oběžným kolem, jejíž šířka je alespoň dvakrát a nejvýše třikrát větší, než je rozteč lopatek na obvodu oběžného kola, přičemž zavzaušňovací otvory jsou vyústěny mezi středem válcové stěny a prahem. Konečně podle posledního význaku vynálezu mohou být radiální otvory v bočnicích oběžného kola na své vnější straně opatřeny lopatkovými za4 křiveními, orientovanými proti směru otáčení oběžného kola.These drawbacks are overcome by a device for controlled air circulation in a Bánkilio turbine housing provided with a suction cup and air supply to a turbine housing with a throttle valve for regulating the level in a mammal according to the invention. It is based on the fact that the turbine casing is provided with a connecting channel connecting the outlet space of the casing with the air vents through the threshold of the guide spiral, into which at least one air inlet from the ambient atmosphere is connected. According to a further embodiment, a cavity is provided in the side wall of the turbine housing, communicating with a further air supply provided with another throttle valve. It is furthermore advantageous if radial openings are formed in both sides of the impeller located in the turbine housing. According to a preferred embodiment of the invention, the turbine casing between the guide spiral threshold and the suction inlet can be provided with a cylindrical wall, coaxial with the impeller, the width of which is at least two and at most three times the pitch of the blades on the periphery of the impeller. orifices between the center of the cylindrical wall and the threshold. Finally, according to the last aspect of the invention, the radial openings in the impeller sidewalls can be provided with vane curvature on their outer side facing the impeller direction of rotation.

Hlavní výhoda řešení podle vynálezu spočívá ve zvýšení účinností turbiny, zejména v oblasti malých průtoků, zvýšení maximální hltnosti a tím i regulačního rozsahu turbiny.The main advantage of the solution according to the invention consists in increasing the efficiency of the turbine, in particular in the field of low flow rates, increasing the maximum absorption capacity and hence the control range of the turbine.

Vynález je blíže vysvětlen na příkladu provedení turbiny znázorněném na výkrese, kde obr. 1 značí nárys turbiny v řezu a obr. 2 bokorys z obr. 1.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment of the turbine shown in the drawing, in which Fig. 1 is a front elevational view of the turbine and Fig. 2 is a side view of Fig. 1.

Voda do turbiny přitéká vtokem 2, který je zakončen naváděcí spirálou 3 s prahem 4. Uzávěr vtoku 2 tvoří segmentový mechanismus, který sestává z uzavíracího segmentu 12 kloubově spojeného a rozšířeného deskou ,25 uzávěru. Tato deska 25 uzávěru je podepřena a přesouvána pomocí ozubeného pastorku 16. Funkci těsnění okrajových spár uzávěru a pružného elementu, který tvaruje stěnu vtoku 2 na straně uzavíracího segmentu 12, podle jeho polohy, zajišťuje pružná stěrka 18 upevněná jedním koncem na skříni pomocí konzoly 17. Povrch uzavíracího segmentu 12 a desky 25 uzávěru je opatřen na straně vtoku 2 pružným polepem, který zajišťuje zbývající utěsnění spár uzávěru.The water flows into the turbine via an inlet 2, which is terminated by a guide spiral 3 with a threshold 4. The inlet closure 2 forms a segmental mechanism which consists of a closing segment 12 hinged and extended by a closure plate 25. This closure plate 25 is supported and moved by a pinion 16. The sealing function of the closure edge joints and the resilient element that shapes the inlet wall 2 on the side of the closure segment 12, depending on its position, is provided by a resilient squeegee 18 fastened at one end to the housing by a bracket 17. The surface of the closure segment 12 and the closure plate 25 is provided with a flexible adhesive on the inlet side 2, which ensures the remaining sealing of the closure joints.

Vtokem 2 se spirálou 3 nasměrovaná voda prochází mezi lopatkami 9 oběžného kola 1 turbiny do vnitřního prostoru oběžného kola 1 turbiny a odtud opět vytéká mezilopatkoivými kanály do odtokového prostoru 6 skříně 23 turbiny. Na odtokový prostor 6 skříně 23 turbiny plynule navazuje savka 10, která umožňuje maximální využití spádu i při kolísání spodní hladiny. Za předěl mezi odtokovým prostorem 6 skříně 28 turbiny a savky 10 je považována hladina vody v savce 10. Jelikož voda protékající turbinou odvádí část vzduchu ze skříně 2S turbiny, je třeba do skříně 28 turbiny přivádět vzduch z atmosféry tak, aby se hladina vody v savce 10 udržovala na úrovni spodního okraje oběžného· kola 1 turbiny, maximálně na úrovni zlomu 7 okraje válcové stěny 27 skříně 28 turbiny. Pohyb vzduchu ve skříni 28 turbiny vyvolává rozdíl tlaků ve síříni 28 turbiny a v okolní atmosféře, dále čerpací účinek kanálu mezi lopatkami 9 oběžného kola 1 a radiálními otvory 20 opatřenými krytkami s lopatkovým zakřivením 23 v bočnicích 21 oběžného kola 1 a zejména sací účinek sloupce proudící vody v kanále mezi lopatkami 9 po zakrytí jeho, vstupu válcovou plochou 27 mezi prahem 4 a zlomem 7. Využití tohoto sacího účinku umožňuje propojovací kanál 5 se zavzdušňovacími otvory 8 pod prahem 4. Na přečerpávání vzduchu mezi vnitřním prostorem oběžného kola 1 a odtokovým prostorem 6 skříně 28 turbiny se podílejí všechny okrajové partie vodního proudu při průchodu mezi lopatkami 9.Through the inlet 2 with the spiral 3, the directed water passes between the blades 9 of the turbine impeller 1 into the inner space of the turbine impeller 1 and from there again flows through inter-bladed channels into the outlet space 6 of the turbine housing 23. The outlet space 6 of the turbine casing 23 is continuously connected to the suction tube 10, which allows maximum utilization of the gradient even in the case of fluctuations of the lower level. The divide between the outlet space 6 of the turbine housing 28 and the suction tube 10 is considered to be the water level in the mammal 10. Since the water passing through the turbine extracts some air from the turbine housing 2S, air from the atmosphere needs to be supplied to the turbine housing 28 so that the water level in the mammal 10 maintained at the lower edge of the impeller 1 of the turbine, at a maximum break level 7 of the edge of the cylindrical wall 27 of the turbine housing 28. The movement of air in the turbine housing 28 causes a pressure difference in the turbine sulphure 28 and the surrounding atmosphere, as well as the pumping effect of the channel between impeller blades 9 and radial apertures 20 provided with vane curvature caps 23 in impeller sidewalls 21 and in particular water in the channel between the vanes 9 after covering its inlet with a cylindrical surface 27 between the threshold 4 and the break 7. This suction effect is made possible by the interconnecting channel 5 with the air vents 8 below the threshold 4. For pumping air between the inner space of the impeller 1 and the outlet 6 The turbine housings 28 participate in all marginal portions of the water jet when passing between the blades 9.

Aby usměrněná cirkulace vzduchu ve skříni 28 turbiny optimálně plnila svoji funkci, je výhodné přivádět vzduch z atmosféry přívodem 24 vzduchu přes další škrticí ventilIn order for the directed air circulation in the turbine casing 28 to fulfill its function optimally, it is advantageous to supply air from the atmosphere via an air inlet 24 via another throttle valve.

14, kterým se mimo jiné ovlivňuje velikost podtlaku ve spáře mezi bočními stěnami skříně 28 a oběžným kolem 1 turbiny. Tím se snižují ztráty energie v této spáře a zamezuje odtékáním vody podél hřídele 11 ze skříně 28 turbiny.14, which inter alia affects the amount of vacuum in the gap between the side walls of the housing 28 and the turbine impeller 1. This reduces the energy loss in this gap and prevents water from flowing along the shaft 11 from the turbine housing 28.

Optimální místo přívodu 24 vzduchu do této spáry určuje dutina 19 a další rozvod zprostředkovává kmitová drážka 2,2 v bočnicích 21 oběžného kola 1. V důsledku tlakového spádu a čerpacího účinku radiálních otvorů 20 s lopatkovým zakřivením 23 proudí vzduch dále do vnitřního prostoru oběžného koóa 1, zejména radiálními otvory 20 nezakrytými vodním proudem. Menší množství vzduchu procházející zakrytými radiálními otvory 20 vytváří na vnitřní stěně bočnic 21 oběžného kola 1 vzduchový polštář, který snižuje hydraulické ztráty v okrajových oblastech proudu vody protékajícího oběžným kolem 1 turbiny. 'Hákový spád a čerpací účinek lopatek 9 oběžného kola 1 je příčinou proudění vzduchu z vnitřního prostoru oběžného kola 1 do odtokového prostoru 6 skříně 28 turbiny. Vzduch z odtokového prostoru 6 je propojovacím kanálem 5 se zavzdušňovacími otvory 8 pod prahem 4 odsáván do mezilopatkovébo prostoru uzavřenebo válcovou stěnou 27 a odtud je opět za zlomem 7 proudem protékajícím oběžným koilem 1 vytlačen do odtokového prostoru 6 skříně 28 turbiny. Vzájemné poměry tlaku v prostorech vtoku 2 oběžného kola 1 a v odtokovém prostoru 6 skříně lze dále ovlivnit rozsahem krytí oběžného kola 1 pevným segmentem 13 tak, aby nastavené tlakové rozdíly kompenzovaly hydraulické tlakové ztráty a tím se funkce Bánkiho turbiny, ve smyslu vektorového pole rychlostí proudu, maximálně přiblížila zjednodušeným teoretickým předpokladům jejího principu. Pokud při velkém otevření uzávěru uzavíracím segmentem 12 nedostačuje přívod .24 vzduchu z atmosféry, je třeba zvětšit přiváděné množství vzduchu do skříně 28 turbiny paralelním dalším přívodem 28 vzduchu se škrticím ventilem 15, který je do· propojovacího kanálu 5 zaústěn přímo. V extrémním případě, kdy je důležitější minimalizace pořizovacích nákladů než účinnost, lze naopak z konstrukce turbiny vyřadit přívod 24 vzduchu. Při extrémních požadavcích na tlakový spád v savce lil lze prakticky uzavřít škrticí ventily 14 a 15 a zavzdušňovat oběžné kolo 1 turbiny pod prahem 4 pouze přepouštěním vzduchu propojovacím kanálem 5.The optimum location of the air inlet 24 to this gap is determined by the cavity 19 and the further distribution is mediated by the vibration groove 2.2 in the sidewalls 21 of the impeller 1. Due to the pressure drop and pumping effect of the radial bore holes 20. in particular by radial openings 20 not covered by a water jet. Smaller amounts of air passing through the covered radial openings 20 form an air cushion on the inner wall of the impeller sidewalls 21, which reduces hydraulic losses in the peripheral regions of the water stream flowing through the turbine impeller 1. The hook gradient and pumping effect of the impeller blades 9 cause air to flow from the inner space of the impeller 1 to the outlet space 6 of the turbine housing 28. The air from the outlet space 6 is sucked through the interconnecting duct 5 with the aeration holes 8 below the threshold 4 into the inter-bladder space closed by the cylindrical wall 27 and from there again after the break 7 flowing through the circulating coil 1. The relative pressure ratios in the inlet areas 2 of the impeller 1 and in the outlet space 6 of the housing can be further influenced by the extent of coverage of the impeller 1 by the fixed segment 13 so that the set pressure differences compensate for hydraulic pressure losses. , approached the simplified theoretical assumptions of its principle. If, when the closure segment 12 is opened largely, the air inlet 24 of the atmosphere is not sufficient, the air supply to the turbine housing 28 needs to be increased by a parallel air inlet 28 with a throttle valve 15 which opens directly into the interconnecting duct 5. On the other hand, in the extreme case, where minimizing acquisition costs is more important than efficiency, air supply 24 can be excluded from the turbine design. With extreme pressure drop requirements in mammal 111, the throttle valves 14 and 15 can be practically closed and the turbine impeller 1 below threshold 4 can be aerated only by passing air through the interconnecting channel 5.

Claims

Subject

Apparatus for controlled air circulation in a Banki turbine housing with a suction tube and air supply to a turbine housing with a throttle valve for level control in a mammal, characterized in that the turbine housing (28) is provided with an interconnecting channel (5) connecting the outlet space (6) a turbine housing (28) with air holes (8) below the threshold (4) of the guide spiral (3) into which at least one air inlet (26) from the ambient atmosphere is connected.

Apparatus according to claim 1, characterized in that a cavity (19) is formed in the side wall of the housing (28), connected to the air inlet (24) provided with a throttle valve (14).

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that in both sides (21) of the circulating

SUMMARY OF THE INVENTION The wheel (11) disposed in the turbine housing (28) has radial openings (20).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the turbine casing (28) is provided with a cylindrical wall (27) coaxial to the circulating wall between the threshold (4) of the guide spiral (3) and the break (7) at the suction inlet (10). the width of which is two to three times greater than the pitch of the blades (9) on the periphery of the impeller (11), the air vents (8) opening between the center of the cylindrical wall (27) and the threshold (4).

Device according to Claims 3 and 4, characterized in that the radial holes (20) in the sidewalls (21) of the impeller (1) are provided on their outside with vane curvature (23) oriented against the direction of rotation of the impeller (1).