RU2369770C1 - Гидравлическая турбина - Google Patents

Гидравлическая турбина Download PDF

Info

Publication number
RU2369770C1
RU2369770C1 RU2008109401/06A RU2008109401A RU2369770C1 RU 2369770 C1 RU2369770 C1 RU 2369770C1 RU 2008109401/06 A RU2008109401/06 A RU 2008109401/06A RU 2008109401 A RU2008109401 A RU 2008109401A RU 2369770 C1 RU2369770 C1 RU 2369770C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
blades
pressure
hydraulic turbine
shaft
Prior art date
Application number
RU2008109401/06A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Иванович Бальзанников (RU)
Михаил Иванович Бальзанников
Сергей Владимирович Евдокимов (RU)
Сергей Владимирович Евдокимов
Михаил Владимирович Иванов (RU)
Михаил Владимирович Иванов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ)
Priority to RU2008109401/06A priority Critical patent/RU2369770C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2369770C1 publication Critical patent/RU2369770C1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидротурбинных установках, в частности в гидравлических турбинах ортогонального типа с малыми напорами. Гидравлическая турбина включает рабочее колесо, вал, лопасти, имеющие аэродинамический профиль, и траверсы, обеспечивающие крепление лопастей к валу. Лопасти выполнены составными из напорных и тыльных элементов, снабженных соединительными пластинами, размещенными между ними и жестко соединенными с одной стороны с напорным элементом, а с другой - тыльным элементом лопасти. Напорный и тыльный элементы лопасти выполнены в виде криволинейных поверхностей из листового материала одинаковой толщины. Участок тыльного элемента лопасти в непосредственной близости к входным кромкам лопасти имеет С-образную форму и изогнут к напорному элементу лопасти. Жестко соединенные с валом траверсы пронизывают насквозь лопасти, которые жестко крепятся на их концах. Изобретение направлено на повышение мощности, увеличение надежности конструкции, снижение материалоемкости, уменьшение трудоемкости изготовления и уменьшение стоимости за счет применения лопастей аэродинамического профиля. 3 ил.

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидротурбинных установках, в частности в гидравлических турбинах ортогонального типа с малыми напорами, с целью повышения их конкурентоспособности и экономической эффективности.
Известно устройство гидравлической турбины /А.с. 1700276 СССР, МКИ F03В 13/10. Русловой гидроагрегат / НИС ВНИИ «Гидропроект». - Опубл. 23.12.91, бюл. №47/ [1], включающее рабочее колесо, вал турбины и лопасти. Гидравлическая турбина является ортогональной, поскольку вал ее рабочего колеса и ось турбины расположены перпендикулярно направлению движения водного потока. Здесь лопасти рабочего колеса выполнены по всей своей длине одинакового симметричного профиля.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство гидравлической турбины обладает низкой мощностью, а следовательно, и низкой величиной выработки электроэнергии. Этот недостаток обусловлен тем, что лопасти гидравлической турбины имеют симметричный профиль. Известно, что вращение лопасти происходит под воздействием подъемной силы, которая, в свою очередь, возникает из-за разности скоростей потока и давлений на напорной и тыльной поверхностях лопасти. Причем, чем больше разность скоростей потока, тем больше разность давлений и больше подъемная сила. Таким образом, на несимметричном профиле, например, крыловидной формы, можно получить значительно большую разность скоростей потока и давлений, а следовательно, подъемную силу и развиваемую мощность, чем на симметричном профиле.
Кроме этого известное устройство имеет недостаточно надежное крепление лопастей к рабочему колесу, что отражается на уменьшении надежности всей конструкции. В конструкции не предусмотрены специальные балки - траверсы, удерживающие лопасти и обеспечивающие надежное крепление лопастей к валу турбины.
Недостатками известного устройства являются также его высокая материалоемкость и трудоемкость изготовления, а следовательно, высокая стоимость. Высокая материалоемкость обусловлена тем, что лопасти имеют значительную толщину (выпуклость профиля), причем по толщине лопасть однородна и выполняется, как правило, из высококачественного металла, что сказывается на увеличении стоимости конструкции. Высокая трудоемкость обусловлена необходимостью изготовления лопастей со сложным криволинейным очертанием в поперечном сечении. Причем высокую чистоту обработки сложных поверхностей, как с напорной, так и с тыльной сторон лопасти, необходимо обеспечить по всей длине каждой лопасти. Такие работы весьма сложны и потребуют значительных затрат времени и труда.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству по совокупности признаков является гидравлическая турбина /А.с. 1606731 СССР, МКИ F03В 1/00, 3/19. Гидротурбинная установка / НИС ВПИиНИИ «Гидропроект». - Опубл. 15.11.90, бюл. №42/ [2], включающая рабочее колесо, вал, траверсы и лопасти, имеющие аэродинамический профиль.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится его высокая материалоемкость, трудоемкость изготовления и значительная стоимость всей конструкции. Высокая материалоемкость обусловлена тем, что лопасти выполнены полнопрофильными, цельными на всю толщину из высококачественного дорогостоящего металла. Высокая трудоемкость обусловлена необходимостью изготовления лопастей со сложным криволинейным очертанием как с напорной, так и с тыльной сторон лопасти. Эти работы весьма сложны и требуют значительных затрат времени и труда. Высокая материалоемкость и трудоемкость изготовления лопастей приводит к увеличению стоимости гидравлической турбины.
В гидротурбинных установках с малыми напорами на гидравлическую турбину приходится значительная доля от общей стоимости всей установки. Поэтому для обеспечения большей конкурентоспособности и повышения экономической эффективности таких установок необходимо всемерно снижать материалоемкость и стоимость изготовления гидравлических турбин. В частности, нет необходимости изготавливать лопасти ортогональной турбины, работающей при малых напорах, полнопрофильными из дорогостоящего металла, т.к. при малых напорах нагрузка на лопасти значительно ниже нагрузки, действующей на лопасти турбины, работающей при больших напорах. Кроме того, для малых турбин ортогонального типа нет необходимости обеспечивать большой запас прочности и надежности турбины, поскольку их поломка не приведет к катастрофическим последствиям. При аварии достаточно будет вывести ее из рабочего режима, перекрыв затвор в подводящем водоводе, после чего отремонтировать или заменить вышедшую из строя деталь (например, лопасть).
Сущность изобретения заключается в следующем.
Заявляемое изобретение направлено на повышение технико-экономической эффективности гидротурбинных установок, использующих гидравлические турбины ортогонального типа, использующиеся при малых напорах, за счет снижения материалоемкости гидравлической турбины, уменьшения трудоемкости ее изготовления и уменьшения стоимости гидравлической турбины, а следовательно, и всей гидротурбинной установки, кроме этого изобретение позволит повысить мощность и надежность всей конструкции.
Технический результат - повышение мощности, увеличение надежности конструкции, снижение материалоемкости гидравлической турбины ортогонального типа, уменьшение трудоемкости ее изготовления и уменьшение стоимости гидравлической турбины.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, включающем рабочее колесо, вал, лопасти, имеющие аэродинамический профиль, и траверсы, обеспечивающие крепление лопастей к валу, особенностью является то, что лопасти выполнены составными из напорных и тыльных элементов, снабженных соединительными пластинами, размещенными между ними и жестко соединенными с одной стороны с напорным элементом, а с другой - тыльным элементом лопасти, при этом напорный и тыльный элементы лопасти выполнены в виде криволинейных поверхностей из листового материала одинаковой толщины, при этом участок тыльного элемента лопасти в непосредственной близости к входным кромкам лопасти имеет С-образную форму и изогнут к напорному элементу лопасти; жестко соединенные с валом траверсы пронизывают насквозь лопасти, которые жестко крепятся на их концах.
Предлагаемая конструкция может эффективно применяться в гидравлических турбинах ортогонального типа, размещаемых в гидротурбинных установках с малыми напорами. В таких гидравлических турбинах лопасти имеют значительную длину, причем по всей своей длине выполняются одинакового аэродинамического профиля. В связи с этим целесообразно применять не полнопрофильные лопасти, а состоящие из напорной и тыльной поверхностей, между которыми размещаются соединительные пластины, придающие жесткость конструкции.
Положительный эффект от использования изобретения заключается в следующем. В предлагаемом устройстве значительно снижается материалоемкость гидравлической турбины ортогонального типа за счет выполнения лопастей с полостями и использования отдельных элементов - напорной и тыльной для обеспечения аэродинамического профиля. Наличие полостей существенно снижает расход высококачественного дорогостоящего металла, из которого изготавливаются лопасти. Кроме этого использование отдельных напорных и тыльных элементов, выполненных в виде криволинейных поверхностей, позволит использовать материал одинаковой толщины, например прокатный лист металла, что существенно уменьшит трудоемкость изготовления лопасти.
Все вышесказанное позволит значительно уменьшить стоимость гидравлических турбин с лопастями аэродинамического профиля, применяемых в гидротурбинных установках, а следовательно, повысить их конкурентоспособность и экономическую эффективность.
Гидравлическая турбина устроена следующим образом. Гидравлическая турбина включает рабочее колесо, вал, лопасти и траверсы, с помощью которых лопасти крепятся к валу. Ось турбины расположена перпендикулярно направлению движения водного потока. Лопасти выполнены составными из отдельных элементов - напорных и тыльных, и снабжены соединительными пластинами, причем соединительные пластины размещены между напорным и тыльным элементами лопасти и обеспечивают жесткое соединение с одной стороны - с напорным элементом лопасти, а с другой стороны - с тыльным элементом лопасти. Напорный и тыльный элементы лопасти выполнены в виде криволинейных поверхностей из листового материала одинаковой толщины. Напорный и тыльный элементы лопасти образуют между собой полость и отстоят друг от друга на удалении, при котором их совместное очертание по общему внешнему контуру в профиле образует аэродинамический профиль лопасти. Траверсы жестко соединены с валом и с помощью крепежного устройства жестко соединены своей торцевой частью с тыльным элементом лопасти и пронизывают ее, а на удалении, соответствующем расстоянию между напорным элементом лопасти и тыльным элементом, также соединены крепежным устройством с напорным элементом лопасти и пронизывают ее, при этом участок тыльного элемента лопасти в непосредственной близости к входным кромкам лопасти имеет С-образную форму и изогнут к напорному элементу лопасти. Соединительные пластины обеспечивают прочное соединение напорного и тыльного элемента лопасти и надежную работу гидравлической турбины.
На чертежах представлено: на фиг.1 изображен общий вид гидравлической турбины, где 1 - рабочее колесо, 2 - вал, 3 - лопасти, имеющие аэродинамический профиль, 4 - траверсы, 5 - ось турбины, 6 - направление движения водного потока.
На фиг.2 изображен поперечный разрез лопасти: 3 - лопасти, имеющие аэродинамический профиль, 4 - траверсы, 7 - напорный элемент, 8 - тыльный элемент, 9 - соединительные пластины, 10 - полость, 11 - крепежное устройство, 12 - входная кромка.
На фиг.3 изображен вид со стороны напорного элемента лопасти, где 3 - лопасти, имеющие аэродинамический профиль, 4 - траверсы, 7 - напорный элемент, 8 - тыльный элемент, 10 - полость, 11 - крепежное устройство, 13 - торцевая часть траверсы, 14 - расстояние между элементами лопасти.
Гидравлическая турбина работает следующим образом.
Водный поток 6, набегая на входную кромку 12 лопасти 3, разделяется и обтекает лопасть 3 с напорной и тыльной сторон. При этом на напорной и тыльной сторонах лопасти образуется разность давления и возникает подъемная сила, приводящая гидравлическую турбину во вращение. Обтекающими сторонами лопасти 3 служат внешние поверхности напорного элемента 7 и тыльного элемента 8 лопасти 3. Наличие соединительных пластин 9 между указанными элементами лопасти обеспечивают аэродинамический профиль лопасти 3 и надежную работу гидравлической турбины.
Входной участок тыльного элемента 8 лопасти 3 в непосредственной близости к входным кромкам 12 лопасти 3 за счет С-образной формы обеспечивает плавное обтекание лопасти 3 водным потоком 6 и уменьшает протечки воды в полость 10 между напорным элементом 7 и тыльным элементом 8 лопасти 3.
Жесткое соединение траверсы 4 крепежным устройство 11 с тыльным элементом 8 лопасти 3 и дополнительное жесткое крепление траверсы 4 крепежным устройством 11 с напорным элементом 7 лопасти 3 обеспечивает прочное крепление всей лопасти 3 к траверсе 4 и надежную работу гидравлической турбины.
Преимущество изобретения состоит в том, что за счет применения лопастей, состоящих из отдельных плоских элементов - напорных и тыльных, соединенных между собой соединительными пластинами таким образом, что в целом они образуют аэродинамический профиль лопасти, внутри которой образуется полость, достигается существенное снижение материалоемкости гидравлической турбины. Выполнение лопастей в виде криволинейных поверхностей из прокатного металла одинаковой толщины обеспечит уменьшение трудоемкости ее изготовления. Все это позволит значительно уменьшить стоимость гидравлической турбины ортогонального типа.
В результате применения предлагаемого устройства достигается экономический эффект за счет экономии дорогостоящего металла, снижения трудозатрат по изготовлению гидравлической турбины и снижения ее стоимости. Все это позволит повысить конкурентоспособность гидравлических турбин ортогонального типа и их экономическую эффективность.

Claims (1)

  1. Гидравлическая турбина, включающая рабочее колесо, вал, лопасти, имеющие аэродинамический профиль, и траверсы, обеспечивающие крепление лопастей к валу, отличающаяся тем, что лопасти выполнены составными из напорных и тыльных элементов, снабженных соединительными пластинами, размещенными между ними и жестко соединенными с одной стороны с напорным элементом, а с другой - тыльным элементом лопасти, при этом напорный и тыльный элементы лопасти выполнены в виде криволинейных поверхностей из листового материала одинаковой толщины, при этом участок тыльного элемента лопасти в непосредственной близости к входным кромкам лопасти имеет С-образную форму и изогнут к напорному элементу лопасти; жестко соединенные с валом траверсы пронизывают насквозь лопасти, которые жестко крепятся на их концах.
RU2008109401/06A 2008-03-11 2008-03-11 Гидравлическая турбина RU2369770C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008109401/06A RU2369770C1 (ru) 2008-03-11 2008-03-11 Гидравлическая турбина

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008109401/06A RU2369770C1 (ru) 2008-03-11 2008-03-11 Гидравлическая турбина

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2369770C1 true RU2369770C1 (ru) 2009-10-10

Family

ID=41260973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008109401/06A RU2369770C1 (ru) 2008-03-11 2008-03-11 Гидравлическая турбина

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2369770C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515695C2 (ru) * 2012-08-13 2014-05-20 Александр Васильевич Колесов Гидроэлектростанция конвейерного типа
EA023510B1 (ru) * 2012-08-13 2016-06-30 Александр Васильевич Колесов Гидроэлектростанция конвейерного типа

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515695C2 (ru) * 2012-08-13 2014-05-20 Александр Васильевич Колесов Гидроэлектростанция конвейерного типа
EA023510B1 (ru) * 2012-08-13 2016-06-30 Александр Васильевич Колесов Гидроэлектростанция конвейерного типа

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200063718A1 (en) Leading edge protection of a wind turbine blade
US20170198718A1 (en) Stator-vane structure and turbofan engine employing the same
CN102562651A (zh) 一种高效风能离心泵叶轮
CN219492667U (zh) 一种节能型离心污水泵
AU2015292214B2 (en) Francis turbine with short blade and short band
RU2369770C1 (ru) Гидравлическая турбина
JP4693687B2 (ja) 軸流水車ランナ
JP2011102564A (ja) 軸流水車のランナ
US20140003957A1 (en) Wind turbine rotor blade with a profile with a thick trailing edge
JP6438941B2 (ja) 液圧機械の回転部分を製造する方法、並びに該方法により製造された回転部分、並びに液圧機械、並びにエネルギ変換設備
JP3600449B2 (ja) 羽根車
CN209875546U (zh) 一种节能离心叶轮
JP5641971B2 (ja) 流体機械のガイドベーンおよび流体機械
JP2007107418A (ja) フランシス形ポンプ水車
WO2018137821A1 (en) Radial flow runner for a hydraulic machine
JPS6166866A (ja) 反動水車の吸出し管
RO201600006U1 (ro) Paletă de rotor al unei turbomaşini hidraulice cu riglă anticavitaţie şi riglă anticavitaţie pentru o paletă de rotor
DE102016218983A1 (de) Schaufeln mit in Strömungsrichtung S-förmigem Verlauf für Laufräder radialer Bauart
EP2083168B1 (en) Draft tube of hydraulic machinery
CN211398024U (zh) 旋涡泵叶轮
CN210068568U (zh) 基于高效单级双吸水平中开泵应用的进水结构
CN210799047U (zh) 一种叶轮
CN109026825A (zh) 一种水泵叶轮结构
US9951745B2 (en) Axial flow water turbine
CN110043507B (zh) 一种节能离心叶轮

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130312