15.2.2. Реактивные турбины
В реактивных турбинах изменяется как кинетическая, так и потенциальная энергия жидкости, и давление в жидкости на входе больше, чем на выходе. Реактивные турбины могут быть радиально-осевыми и пропеллерными (осевыми).
Рис. 15.7
На рис. 15.7 приведена схема радиально-осевой турбины системы Френсиса. Вода через направляющий аппарат 2 поступает в рабочее колесо радиально по всему периметру одновременно на все лопасти 1. Внутри колеса направление потока меняется на 90°, вода начинает двигаться в осевом направлении и отводится через трубу 3.
Такие турбины применяются при напорах 25–300 м водяного столба.
Колесо пропеллерной турбины имеет в принципе ту же конструкцию, что и колесо пропеллерного (осевого) насоса (рис. 15.8). Поток воды из спиральной камеры 1 проходит радиально через аппарат 2 и, повернув на 90°, поступает в осевом направлении на лопасти колеса 3.
Рис. 15.8
При обтекании лопастей возникает касательная составляющая силы давления на лопасть, которая создает крутящий момент, вращающий рабочее колесо.
Пропеллерные турбины применяют при малых напорах – меньших 25 м водяного столба.
15.3. Гидропередача
Гидромашины обладают свойством обратимости, которое заключается в том, что при изменении направления подачи жидкости в машину и распределения давления по сторонам рабочего органа насос может быть превращен в гидродвигатель, и наоборот, гидродвигатель может работать как насос. Наиболее нагляден принцип обратимости на примере осевых (пропеллерных) насоса и турбины.
На рис. 15.9 изображена схема гидропреобразователя.
Рис. 15.9
Здесь в одном агрегате совмещены пластинчатый насос 1 и пластинчатый двигатель 2, гидравлически замкнутые друг на друга. Жидкость, нагнетаемая насосом, поступает в аналогичный ему по конструкции двигатель. Она давит на пластины, выдвинутые из пазов ротора, и создает крутящий момент, вращающий ротор двигателя. Отработавшая в двигателе жидкость вновь поступает на всасывание в насос. Валы насоса и двигателя механически не связаны, поэтому могут вращаться с разной скоростью и даже в разные стороны, могут быть параллельными или соосными.
Такое свойство обратимости позволяет создать целую группу гидравлических машин и механизмов, именуемых гидропередачами. В зависимости от того, какого типа гидродвигатели составляют основу гидропередачи, различают гидродинамические и объемные гидропередачи.
15.3.1. Гидродинамическая передача
В гидродинамической передаче (рис. 15.10) размещенные в одном корпусе 1 центробежный насос 3 и радиально-осевая турбина 2 посажены на соосные валы, не имеющие жесткой механической связи.
Рис. 15.10
Жидкость, нагнетаемая насосом, поступает в турбину, приводит ее во вращение и, отработав, вновь попадает в насос. Если в такой передаче преобразуется и крутящий момент, и число оборотов, то она называется гидротрансформатором. Если же крутящие моменты на валу насоса M1 (входной) и на валу турбины M2 (выходной) остаются одинаковыми, а изменяется лишь передаточное число N, то такая передача называется гидромуфтой.