Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_5042
.pdf
всех радиусах, но отклонение от условий постоянного вихревого движения (за исключением случаев, когда
наблюдаются аномально высокие коэффициенты скольжения) все же находится в пределах, указанных в
пункте 120.
Кривая головки для данной конфигурации показана на рисунке 14, а радиус головки, обозначенный
пунктирной линией k (со значениями нормального скольжения), находится между значениями для
конфигураций, показанных на рисунках 6 и 8. Данная конфигурация, хотя и не обладает такой высокой
эффективностью, как предпочтительная конфигурация на рисунках 2, 4, 6, 8 и 10, имеет радиус r.
При этом радиус r1 принимается за максимальный радиус роторного диска, а радиус r1 — за радиус ступицы.
Таким образом, используя приведенные выше обозначения математического анализа, r=PR и rl=pR.
На чертежах r1 показано как 30% от r, так что p=0,3, и в этом случае отношение радиуса головки k к
максимальному радиусу R имеет приблизительно следующие значения для пяти роторов: Для истинного
винтового ротора (Рисунок 2) - - Для ротора с постоянной головкой (Рисунок 4) - Для ротора с постоянным
вихревым движением (Рисунок 6) - Для ротора верхнего предела (Рисунок 8) - Для ротора нижнего предела
(Рисунок 10) - - 0,765 0,650 0,713 0,750 0,676 Следует отметить, что только для ротора с постоянным
вихревым движением «эффективный радиус головки», на котором обычно основываются практические
расчеты, имеет преимущество в том, что он равен «радиусу головки». «Радиус эффективного напора можно
определить как радиус, при котором фактически создаваемый напор равен «эффективному напору», то есть
среднему значению напоров, создаваемых во всех точках роторного диска. Эффективный напор, таким
образом, получается путем деления объема, описываемого вращением диаграммы напора, на площадь
роторного диска».
При использовании ротора с постоянным вихревым движением эффективный радиус головки теоретически
лишь немного меньше, чем у истинного винтового ротора (в частном случае, показанном на диаграммах,
примерно на 3%), и поэтому теоретическое увеличение скорости вращения незначительно. На практике было
установлено, что при одинаковом напоре и объеме вращения винтового насоса скорость вращения ротора с
постоянным вихревым потоком несколько ниже, чем у эквивалентного истинного винтового ротора, благодаря
выигрышу в других направлениях.
Желаемый приблизительно постоянный вихревой поток может быть достигнут либо за счет соответствующего
распределения шага и площади в лопатках ротора, либо частично этим способом, а частично наклоном
входных направляющих лопаток. Теоретически, для винтового насоса можно обеспечить постоянный
вихревой поток на выходе из ротора, даже при наличии настоящего винтового ротора (т.е. ротора, лопатки
которого образуют спираль постоянного шага) подходящей осевой длины, путем скручивания радиальных
входных направляющих лопаток, прилегающих к ротору, таким образом, чтобы создать принудительную
подачу вблизи оси и недостаточную подачу вблизи периферии. При предпочтительном расположении
направляющих лопаток диаметром 268,037 мм важное практическое преимущество заключается в том, что
они, будучи расположенными рядом с ротором, могут иметь постоянный наклон от основания до кончика.
Следует отметить, что равномерный угол абсолютного расхода из ротора может быть получен и с роторами
других типов, помимо истинного винтового ротора, путем поворота входных направляющих лопаток таким
образом, чтобы это соответствовало форме лопаток ротора.
Как уже было сказано, предпочтительной является такая конструкция, в которой шаг лопастей ротора
изменяется в радиальном направлении таким образом, чтобы передавать или получать от жидкости,
протекающей через ротор, практически равномерную скорость вращения на всех радиусах. В роторе такой
формы распределение шага лопастей в сочетании с площадью проекции и распределением поверхности
лопастей, необходимыми для обеспечения устойчивых условий потока, делает этот тип ротора гораздо более
прочным механическим устройством, чем эквивалентный настоящий винтовой ротор.
Кроме того, использование ротора с постоянным вихревым движением имеет еще одно очень важное
преимущество в конструкции винтового насоса (кратко упомянутое в предыдущем абзаце), поскольку при
равномерной скорости осевого потока абсолютное направление и скорость истечения (обозначенные y и v на
рисунке 5) из ротора остаются постоянными на всех радиусах. Это позволяет сделать направляющие лопатки
на выходе, расположенные рядом с ротором, очень простыми по конструкции, поскольку наклон их кромок,
прилегающих к ротору, теперь равномерен от основания до кончика.
Изобретение может быть реализовано на практике различными способами, но на рисунках 15-32 прилагаемых
чертежей в качестве примера показаны некоторые удобные конструкции как насосов, так и турбин, созданных
в соответствии с ним. На этих чертежах, на рисунке 15 представлен вертикальный разрез в осевой плоскости
через простую форму насоса, 5= 0, на рисунке 16 — схема, показывающая цилиндрические сечения на трех
радиусах через лопатки ротора и входные и выходные направляющие лопатки, на рисунке 17 — план ротора
насоса, на рисунке 18 — в верхней половине план выходных направляющих лопаток, а в нижней половине —
план входных направляющих лопаток, на рисунке 19 — вид, аналогичный рисунку 15, показывающий
модифицированную форму насоса с регулируемыми выходными направляющими лопатками.
Рисунок 20 — боковой вид части корпуса насоса, показанного на рисунке 19; рисунок 21 — показывает
дальнейшую модификацию, в которой используется осево-подвижный ротор; рисунок 22 — осевое сечение
турбины с входными направляющими лопатками типа «викет»; рисунок 23 — показывает модификацию
турбины с рисунка 22; рисунок 24 иллюстрирует дальнейшую модификацию, предназначенную для
обеспечения потока в любом направлении через ротор; рисунок 25 — показывает конструкцию с
использованием спиральной камеры; рисунок 26 — показывает конструкцию с использованием двух роторов
на одном валу; рисунок 27 — показывает конструкцию с использованием двух роторов, вращающихся в
противоположных направлениях; рисунки 28-32 иллюстрируют различные альтернативные формы ротора, при
этом рисунок 29 — осевое сечение ротора с рисунка 28.
Простая конструкция осевого насоса, показанная на рисунках 15-18, включает в себя лопаточный ротор,
работающий между двумя комплектами направляющих лопаток, расположенных соосно с ротором и рядом с
ним, и окруженный цилиндрическим корпусом А с раструбным входным отверстием. Лопасти ротора B
крепятся у основания к цилиндрическому выступу B1 соответствующего диаметра, установленному на
приводном валу B2.
В показанной конструкции ротор имеет четыре лопасти B, каждая с серповидными кромками (см. рис. 17), и
имеет открытую форму, концы лопастей расположены близко к стенке корпуса A. Входные направляющие
лопатки 0 и выходные направляющие лопатки D установлены в корпусе насоса A на своих внешних концах и в
соответствующих выступах Cl и D' на своих внутренних концах, при этом выступ выходной направляющей
лопатки D' содержит подшипники для вала ротора B2.
Ротор имеет форму постоянного вихревого потока, условия течения для которого описаны со ссылкой на
рисунки 110 и 6. На рисунке 16 показано поперечное сечение каждой лопасти ротора у ступицы, на среднем
радиусе (линия сечения которого показана пунктиром на рисунках 15 и 17) и на концах. Три радиуса из 115
показанных сечений соответствуют радиусам r, r на рисунке 6. Следует отметить, что сечения рабочей
поверхности лопастей прямые и наклонены под углами, соответствующими P, p2 120 P3 на диаграмме
рисунка 5, в то время как задние части лопастей изогнуты, чтобы обеспечить необходимую толщину и
прочность в середине, сохраняя при этом острые кромки лопастей. Таким образом, шаг лопастей, который
является равномерным в осевом направлении при любом заданном радиусе, уменьшается радиально наружу
таким образом, чтобы придать потоку жидкости, на который воздействует ротор, 130 268,037, доступное для
потока жидкости по всей машине, что способствует минимизации возмущений в условиях стабильного осевого
потока.
В приведенном выше описании ротор 70 был описан как ротор постоянного вихревого типа. Следует отметить,
что результаты, которые почти столь же удовлетворительны с точки зрения распределения напора по
роторному диску, могут быть получены также в том случае, если распределение шага будет таким, которое
даст лишь приближение к условиям постоянного вихревого движения. Таким образом, ротор может иметь
промежуточную форму между описанными в ссылке 80 на рисунках 7 и 9. Однако следует помнить, что любое
существенное отклонение от условия постоянного вихревого движения (если оно не сопровождается
соответствующим изменением скорости осевого потока, например, в результате скручивания входных
направляющих лопаток способом, указанным в нижней части рисунка 13) приведет к изменению угла
абсолютного потока со стороны выхода ротора и, следовательно, потребует более сложной формы выходных
направляющих лопаток.
Следует отметить, что для выходных направляющих лопаток винтового насоса угол «захвата» 95° (т.е. угол
наклона кромок выходных направляющих лопаток, когда они прилегают к ротору) при фиксированном
значении является правильным только для одной определенной комбинации напора и количества при любой
заданной скорости вращения ротора.
Определенное сочетание напора и количества обычно соответствует достижению максимальной
эффективности при заданной скорости вращения. Для достижения максимальной эффективности при других
сочетаниях количества и напора, при заданной скорости вращения, угол «захвата» выходных направляющих
лопаток должен иметь возможность изменяться на 110 градусов в соответствии с каждым соответствующим
абсолютным направлением потока от ротора. Поскольку направляющие лопатки на выходе имеют винтовые
поверхности, что соответствует условиям потока, создаваемым настоящим винтовым ротором, любая
регулировка этих лопаток относительно их продольных осей приведет к тому, что они «сместятся». «Однако
направляющие лопатки имеют равномерный угол подъема, чтобы соответствовать потоку 120.
В условиях постоянного вращения ротора лопатки или их «захватывающие» кромки могут вращаться вокруг
своих продольных осей, что позволяет компенсировать очень широкий диапазон изменений рабочих условий
машины, обеспечивая при этом высокую эффективность в широком диапазоне. Такое расположение показано
на рисунках 19 и 20.
В конструкции, показанной на рисунке 13, скорость вихря на выходе имеет одинаковое линейное значение на
всех радиусах. Площадь поперечного сечения, доступная для потока жидкости между лопастями,
пропорциональна таким образом, что осевая составляющая потока приблизительно постоянна на всех
радиусах.
В этих условиях из уже приведенного описания со ссылкой на рисунок 5 станет ясно, что угол абсолютного
истечения из ротора (т. е. угол наклона траектории каждой отдельной частицы жидкости к поперечной
плоскости выхода из ротора) остается постоянным на всех радиусах. Стрелками на рисунках 16 и 17 указано
направление вращения ротора.
Направляющие лопатки C на входе (см., в частности, рисунок 16 и нижнюю половину рисунка 18)
расположены преимущественно на поверхностях, направление _0 которых является осевым, и их основная
функция заключается в предотвращении чрезмерного предварительного завихрения и равномерном
направлении жидкости в осевом направлении к ротору. Однако края входных лопаток, прилегающих к ротору,
предпочтительно слегка изогнуты в направлении вращения ротора (как показано на рисунке 16 в точке C2),
чтобы избежать вихреобразования на входе в лопатки. Эти кромки также изогнуты, чтобы соответствовать
изменяющейся осевой длине ротора (см. рисунки 15 и 16), причем эта осевая длина больше у ступицы и
уменьшается радиально наружу, чтобы компенсировать радиальное изменение шага лопастей. В
приведенном примере имеется семь входных направляющих лопаток, расположенных так, что их верхние
кромки (т.е. кромки, прилегающие к ротору) находятся в радиальных плоскостях.
Ввиду того, что направление абсолютного потока из ротора является равномерным на всех радиусах, угол
«захвата» выходных направляющих лопаток D также является равномерным по всей длине каждой лопатки.
Выходные лопатки D изогнуты таким образом, что жидкость, выходящая из них, течет в осевом направлении.
Эти выходные лопатки служат для преобразования вихревого потока в энергию напора или давления без
увеличения осевой скорости потока. В приведенном примере предусмотрено семь выходных лопаток, нижние
кромки которых расположены в радиальных плоскостях.
При такой конструкции ротор вращается, прокачивая жидкость через пространство входных направляющих
лопаток в осевом направлении и придавая жидкости вихревую скорость истечения, которая постоянна на всех
радиусах, при этом осевая скорость потока является равномерной. Осевая скорость потока определяет
количество жидкости, перекачиваемой насосом, а скорость вращения преобразуется в напор или энергию
давления с помощью направляющих лопаток U5 на выходе. Поперечные сечения 2-68,037 268,037 19 и 20,
ротор и входные направляющие лопатки расположены аналогично конструкции, показанной на рисунках 15-18
(за исключением того, что изменяющаяся осевая длина ротора компенсируется формой его выходной
поверхности, так что входная поверхность ротора и выходная поверхность входных направляющих лопаток
являются плоскими) и не будут далее описываться, при этом используются те же буквенные обозначения.
Однако выходные направляющие лопатки расположены иначе, и каждая отдельная выходная лопатка E
установлена в корпусе A таким образом, чтобы она могла вращаться вокруг продольной оси.
Таким образом, каждая лопатка E имеет цилиндрический хвостовик E' большого диаметра, проходящий через
корпус A, и этот хвостовик E' выносит наружу из корпуса диск E2, имеющий пазы E3, через которые проходят
болты E4, входящие в резьбовые отверстия в корпусе. Таким образом, когда болты E4 ослаблены на диске
E2, лопатка E также может быть повернута на небольшой угол. Внутренние концы лопаток E прилегают к
выступу B' ротора, который в данном случае проходит через пространство направляющих лопаток. Следует
отметить, что направляющие лопатки на выходе могут быть расположены и другими способами,
позволяющими им вращаться вокруг своих продольных осей, и что могут быть предусмотрены средства
(например, показанные на рисунках 22 и 23) для одновременного вращения всех лопаток на выходе в тех
случаях, когда индивидуальная регулировка лопаток неудовлетворительна.
Вместо установки направляющих лопаток на выходе рядом с ротором, иногда может быть предпочтительнее
обеспечить зазор между этими элементами. Если при этом ротор или набор направляющих лопаток на
выходе будут подвижны в осевом направлении, что позволит изменять их осевую длину! В этом зазоре можно
получить эффект, несколько похожий на тот, который достигается вращением лопаток вокруг их осей,
поскольку условия течения жидкости, выходящей из ротора, будут соответствовать условиям вынужденного
или сложного вихря, и эти условия будут стремиться измениться в зазоре на условия свободного вихря. Таким
образом, абсолютное направление потока частиц жидкости будет изменяться на разных осевых расстояниях
от ротора, а осевая длина зазора может быть отрегулирована таким образом, чтобы угол захвата выходных
направляющих лопаток наиболее точно совпадал с абсолютным направлением потока.
Подобная конструкция показана на рисунке 21, где входные и выходные направляющие лопатки расположены
так же, как и на рисунках 15-18 (используются те же буквенные обозначения Ga), за исключением того, что
расстояние между ними больше. Однако в данном случае ротор установлен таким образом, что его можно
перемещать в осевом направлении в пространстве между двумя группами лопаток из положения, показанного
сплошными линиями, в положение, показанное пунктирными линиями. Ротор предпочтительно снова имеет
форму постоянного вихревого потока и включает лопатки F, установленные на выступе F', смонтированном на
валу ротора F2, при этом конструкция ротора 7a идентична уже описанной со ссылкой на рисунки 15-18.
Расположение, показанное на рисунке 21, также имеет значение в случае, когда сам ротор 80 не
предназначен для обеспечения точных условий постоянного вихревого потока или в случае, когда
приближение к условиям постоянного вихревого потока достигается с помощью истинного винтового ротора
путем поворота входных направляющих лопаток.
85 В таких случаях условия течения жидкости на выходе из ротора будут соответствовать условиям сложного
вихря определенного типа, зависящим от закона, регулирующего изменение шага лопастей ротора, или
степени поворота на 90 градусов входных направляющих лопаток. Постепенный переход от этого составного
вихря к свободному вихрю приведет к тому, что соотношение между завихрением и радиусом будет
изменяться на разных осевых расстояниях от ротора диаметром 9,5. Абсолютное направление потока частиц
жидкости также изменится, и, таким образом, станет возможным выбрать осевую длину зазора между ротором
и выходными направляющими лопатками настолько, чтобы эти лопатки имели простую и удобную
конструкцию без существенной потери эффективности.
Конструкции, показанные на рисунках 15-21, описаны с особым акцентом на их применение в качестве осевых
насосов.
Однако такие конструкции могут также применяться в качестве осевых турбин, хотя в таких случаях, как
правило, желательна некоторая модификация. 110 — Рассмотрим сначала простую конструкцию, показанную
на рисунках 15-18, в которой ротор постоянного вихревого типа установлен между двумя группами
неподвижных направляющих лопаток, соосных с ротором и расположенных рядом с ним. Входные
направляющие лопатки турбины (которые ранее являлись выходными направляющими лопатками насоса)
создают вихревое движение жидкости, поступающей в ротор. Жидкость воздействует на лопатки B ротора и
заставляет его вращаться, при этом энергия вихревого движения жидкости преобразуется в энергию
крутящего момента на валу ротора B2. При работе в условиях идеальной теоретической эффективности все
вихревое движение будет отводиться от жидкости и преобразовываться в крутящий момент, а когда жидкость
покинет ротор, ее абсолютное направление потока будет осевым.
Как видно, выходные направляющие лопатки (которые являлись входными направляющими лопатками C для
130 важных альтернативных вариантов компоновки гидравлических машин согласно изобретению. Данная
конструкция, альтернативные варианты которой показаны на рисунках 22-24, имеет особое значение в
турбине и поэтому будет описана со ссылкой на нее, но следует понимать, что в некоторых случаях она также
может с успехом использоваться для осевого насоса. 75 На рисунке 22 винтовой ротор, предназначенный для
работы в условиях постоянного или приблизительно постоянного вихревого движения и включающий лопатки
ИК, установленные на выступе 11, закрепленном на валу ротора 80 К2, установлен для вращения внутри
вертикально расположенного цилиндрического корпуса нисходящего потока G. Поток к верхней части этого
корпуса нисходящего потока горизонтальный и может осуществляться либо через ряд 85 соответствующим
образом расположенных каналов, либо через непрерывный канал, образованный между фланцем G1 на
верхнем конце корпуса G и крышкой G2, установленной на неподвижном выступе G3, через который проходит
вал ротора 90 К2, при этом фланец G1 и крышка G2 соединены между собой болтами G4.
Горизонтальный приток регулируется рядом вертикально поворачиваемых лопаток H сбалансированного типа
(таких, которые обычно используются в гидравлических турбинах, приток в которые направлен внутрь и вниз),
при этом болты G4 удобно используются в качестве шарниров лопаток. 100 Предпочтительно, чтобы
количество и размер лопаток H, сгруппированных на окружности, концентричной оси ротора, были такими,
чтобы при повороте всех лопаток в положение «лицом к оси» входной канал был полностью закрыт. Также
предпочтительно предусмотреть средства для одновременного вращения этих лопаток вокруг их осей.
Удобное решение показано на примере 110 на рисунке 22, где крестовина J вращательно установлена на
неподвижном выступе G3 и имеет пазы JI, внутри которых могут перемещаться штифты J2 на внутренних
концах рычагов J3, удерживаемых лопатками H. Таким образом, 115 когда крестовина J поворачивается на
небольшой угол либо непосредственно вручную, либо с помощью соответствующего управляющего
механизма, все лопатки H будут вращаться одновременно, и угол входящего потока жидкости в верхнюю
часть нисходящего канала будет соответственно изменяться.
Направляющие лопатки H, вместо того чтобы иметь обычную прямоугольную форму, при желании могут
иметь наклонные или закругленные края, как показано пунктирными линиями на рисунке 125 в точках H1 и H2
соответственно.
- Эти направляющие лопатки H создают вихревое движение жидкости, которая поступает в турбину под
действием различных насосов. В таком случае насос становится ненужным и от него можно отказаться. В
случаях, когда в жидкости, выходящей из ротора, сохраняется значительное завихрение, может быть
целесообразно установить направляющие лопатки на выходной стороне, чтобы уменьшить вероятность
образования воздушного ядра и избежать замедления выхода жидкости из-за спирального потока.
Если эти направляющие лопатки расположены рядом с ротором, то их края, прилегающие к ротору, должны
быть слегка изогнуты в направлении вращения ротора (а не по направлению вращения, как в случае насоса),
чтобы избежать потерь из-за вихревых потоков.
Критерии, определяющие наклон кромок входных направляющих лопаток при их прилегании к ротору
турбины, в точности совпадают с теми, которые описаны в отношении выходных направляющих лопаток
насоса. Таким образом, при использовании ротора с постоянным вихревым потоком кромки входных
направляющих лопаток должны иметь постоянный наклон от основания до кончика, чтобы обеспечить
постоянное абсолютное направление потока жидкости, поступающей в ротор. Как и в насосе, фактический
наклон этих направляющих лопаток будет теоретически правильным только для одной определенной
комбинации напора и объема для каждого значения скорости вращения ротора, а альтернативное
расположение, показанное на рисунках 19 и 20, в котором направляющие лопатки E вращательно
установлены вокруг своих продольных осей, имеет существенное значение в турбине, что станет ясно без
дальнейшего описания.
В турбине также допустимо некоторое отклонение от условий постоянного вихревого движения в расчетном
распределении шага лопастей по всему ротору, однако взаимодействие между ротором и соседними
направляющими лопатками с целью приближения к постоянному вихревому движению, как описано в
отношении насоса, имеет небольшую практическую ценность в турбине.
Конструкция, показанная на рисунке 21, в которой между ротором и выходными направляющими лопатками
насоса предусмотрен зазор постоянной или переменной осевой длины, имеет существенное значение при
применении в турбинах. В таких приложениях наличие регулируемого зазора позволяет добиться
значительной гибкости в форме входных направляющих лопаток (т. е. выходных направляющих лопаток
насоса) и в распределении шага лопаток ротора, поскольку путем регулировки зазора и, как следствие,
изменения в управлении абсолютным направлением потока влияние изменений в конструкции может быть в
значительной степени компенсировано.
Это соображение приводит к разнице уровней в 268 037 единиц между напорным и отводным каналами
машины. Условия завихрения, первоначально создаваемые направляющими лопатками на входящий поток
жидкости, - соответствуют условиям вынужденного вихря, в котором скорость завихрения прямо
пропорциональна радиусу. - Однако происходит нисходящий поток, и начальные условия, создаваемые
завихрением нисходящего потока, соответствуют условиям свободного вихря, в котором скорость завихрения
обратно пропорциональна радиусу. Таким образом, произойдет постепенный переход от вынужденного к
свободному вихревому потоку, и будет промежуточное состояние сложного вихря, которое достаточно точно
соответствует желаемым условиям постоянного завихрения, в то время как в довольно широком диапазоне
эти условия не будут существенно отличаться от условий постоянного завихрения.
Следовательно, если ротор расположен в нисходящем корпусе G в точке c, где существует это
промежуточное условие, то подача жидкости к ротору будет осуществляться при приблизительно постоянных
условиях завихрения. Предпочтительно, чтобы распределение шага лопастей ротора K точно
соответствовало закону функционирования.
Установление зависимости между вихревым движением и радиусом на выбранном промежуточном этапе
между условиями вынужденного и свободного вихревого движения. Это соотношение можно достаточно точно
аппроксимировать условиями постоянного вихревого движения, и на практике потери эффективности будут
сравнительно незначительными, если ротор точно соответствует таким условиям.
В конструкции, показанной на рисунке 22, ротор зафиксирован в корпусе G, однако, как правило,
предпочтительнее устанавливать ротор таким образом, чтобы его положение регулировалось в осевом
направлении, для компенсации изменений наиболее эффективного положения, вызванных изменениями
напора, количества и наклона входных направляющих лопаток. Подобная схема показана на рисунке 23,
который также иллюстрирует изменение в расположении входных лопаток.
В конструкции, показанной на рисунке 23, ротор включает лопасти L, установленные на выступе L',
закрепленном на валу ротора L9, и предназначен для работы в режиме постоянного или приблизительно
постоянного вихревого движения. Ротор вращается внутри цилиндрического корпуса MI, предназначенного
для нисходящего потока, и установлен таким образом, что может перемещаться в осевом направлении внутри
корпуса из положения, указанного сплошными линиями, в положение, указанное пунктирными линиями.
Приток осуществляется через наклонный канал, образованный между фланцем 1М на верхнем конце корпуса
X и фасонной крышкой AS2, установленной на неподвижном выступе Ma, через который проходит вал ротора
L2, при этом крышка M2 крепится к фланцу M1 с помощью болтов M&. Поток регулируется лопатками N
сбалансированного типа, вращающимися вокруг болтов 314-, которые расположены таким образом, что оси
вращения этих лопаток N лежат на поверхности конуса, соосного с ротором. Результатом этой модификации
входных лопаток является изменение условий вихревого потока в жидкости в верхней части входного канала,
а также возможность более раннего и точного приближения к условиям постоянного вихревого потока в
верхней части корпуса, предназначенного для нисходящего потока.
Следует отметить, что края лопаток могут иметь форму, указанную на рисунках H1 или HI2 (рис. 22), для
изменения условий потока в верхней части нисходящего канала. Наклон 85 входного канала и осей лопаток
может изменяться в соответствии с требованиями конкретных случаев, и крайними случаями будут те, что
показаны на рисунке 22, где входной поток горизонтальный, и 90 те, что показаны на рисунке 19, где входной
поток вертикальный.
Использование наклонных входных лопаток имеет практическое преимущество, заключающееся в
возможности регулирования притока и завихрения (путем вращения лопаток вокруг их осей), что
осуществляется удобным способом с помощью простого фитинга малого диаметра, установленного
концентрично с осью ротора. В приведенном примере (100) каждая лопатка N имеет небольшой выступ N1
около одного из краев, который входит в паз N2 диска N3, вращательно установленного на неподвижном
выступе M3a.
- При использовании любой из конструкций, показанных на рисунках 22 и 23, в качестве турбины, как правило,
нет необходимости устанавливать направляющие лопатки на выходе, но если такие лопатки используются,
они могут быть расположены либо как неподвижные лопатки, либо как лопатки 110 регулируемого типа в
наклонном или горизонтальном выходном канале.
В качестве альтернативы они могут быть расположены соосно с ротором и рядом с ним, аналогично
описанному в пункте 115 со ссылкой на рисунки 15-21. Следует понимать, что конструкции, показанные на
рисунках 22 и 23, также применимы в качестве насосов, но в этом случае, как правило, потребуется установка
направляющих лопаток со стороны входа 120.
— Конструкция, в которой регулируемые сбалансированные лопатки используются в сходящихся или
расходящихся кольцевых каналах с обеих сторон ротора, обеспечивает удобную практическую конструкцию
для реверсивной приливной турбины или реверсивного насоса, поскольку условия притока и оттока в любом
направлении являются приемлемыми.
Регулирование потока легко контролируется роторами (130 268 037), при этом промежуточный комплект T5
действует одновременно как комплект входных лопаток для одного ротора и комплект выходных лопаток для
другого ротора. Как показано на чертежах, лопатки T4, T5 и Ta закреплены под углом 70° внутри корпуса T3
рядом с роторами, однако следует отметить, что некоторые из этих лопаток могут вращаться вокруг
продольных осей, как в конструкции, показанной на рисунке 19, или же концевые группы лопаток T4 и T6 могут
быть установлены на некотором расстоянии от роторов и могут иметь сбалансированную конструкцию типа
"крыловидная решетка", как описано со ссылкой на рисунки 22-24. 80 В другом варианте (рис. 27), который
может быть выгоден в определенных случаях для насосов, турбин или аналогичных гидравлических машин
осевого типа, два ротора U U' 85 постоянного вихревого типа установлены рядом друг с другом на соосных
валах U2 U3, которые соединены между собой посредством зубчатой передачи или иным способом таким
образом, чтобы вращаться в противоположных направлениях, причем один из роторов имеет правосторонние
лопатки, а лопатки другого — левосторонние. При таком варианте направляющие лопатки U1 могут
использоваться на стороне входа насоса (или выхода турбины), но, как правило, нет необходимости
устанавливать направляющие лопатки на стороне выхода насоса (или входа турбины), поскольку второй
ротор U' сам будет выполнять функции таких направляющих лопаток.
Таким образом, если два ротора практически идентичны друг другу (за исключением изменения направления
вращения лопастей и учета гидравлических потерь), то вихревое движение, создаваемое одним ротором,
будет точно компенсировано другим ротором. Если два ротора имеют существенно разный шаг лопастей,
желаемую компенсацию вихревого движения все равно можно получить, расположив зубчатую передачу
между двумя валами таким образом, чтобы обеспечить соответствующие относительные скорости вращения.
Преимуществом такой конструкции является то, что второй ротор будет адекватно выполнять функции
направляющих лопаток при любых условиях потока. Еще одно преимущество заключается в том, что большая
мощность и напор (115 л.с.) могут быть достигнуты при заданном диаметре ротора и заданной скорости
вращения. Следует отметить, что, если отказаться от зубчатой передачи между двумя валами, данная
конструкция может быть использована в качестве гидравлического механизма передачи энергии, при этом
один из роторов, скажем, U, соединенный с ведущим валом Ma, будет действовать как насос, а другой ротор
U', соединенный с ведомым валом 125 U3, будет действовать как турбина.
Во всех описанных вариантах ротор может структурно изменяться различными способами, при этом
соблюдаются условия постоянного или приблизительно постоянного воздействия простых внешних средств
на направляющие лопатки. Такая конструкция показана на рисунке 24 и включает ротор 0 постоянного
вихревого типа, установленный на валу 01 и вращающийся внутри цилиндрического корпуса P, снабженного
на верхнем и нижнем концах фланцами P1 и P2.
Между фланцами P1 и неподвижными концевыми элементами P3P1 установлены два комплекта
сбалансированных лопаток Q и R, которые регулируют приток и отток воды в обсадную трубу P. Неподвижные
части скреплены болтами P5, расположенными попеременно с шарнирами, вокруг которых могут вращаться
лопатки Q и R. Таким образом, лопатки Q нижнего комплекта установлены на шпинделях Q', которые проходят
до верхней части машины, где их можно вращать для регулировки лопаток Q с помощью простого фитинга,
например, такого, как показано на рисунке 22. Аналогичным образом лопатки R установлены на втулках RI,
окружающих шпиндели Q1, и также могут регулироваться с помощью фитинга в верхней части станка.
Предпочтительно, чтобы вся машина была расположена симметрично относительно центральной
горизонтальной плоскости, так чтобы условия потока при восходящем движении были аналогичны условиям
потока при нисходящем движении.
В конструкциях, показанных на рисунках 22-24, в некоторых случаях может быть целесообразно использовать
неподвижные направляющие лопатки вместо сбалансированных лопаток, и аналогичный эффект может быть
достигнут также путем размещения входа (в случае турбины) или выхода (в случае насоса) в виде ряда
тангенциально расположенных каналов или одного спирального канала с направляющими лопатками или без
них. Одна из таких конструкций показана на рисунке 25, она предназначена в первую очередь для
использования в качестве насоса, но может применяться и в качестве турбины.
В данной конструкции ротор постоянного вихревого движения S на валу SI установлен над неподвижными
входными направляющими лопатками S2 и рядом с ними в корпусе S3, который заканчивается на f50 своим
верхним концом в спиральном выпускном канале S4, форма которого такова, что выходные направляющие
лопатки не требуются.
В некоторых случаях (будь то для насосов -55 или для турбин) условия работы могут потребовать
использования двух или более роторов, расположенных последовательно на одном валу, вместо одного
ротора. Схема с двумя роторами показана в качестве примера на рисунке 26. В данной конструкции два
ротора T1 и T1 имеют постоянный вихревой режим и установлены на валу T2 для вращения внутри
неподвижного корпуса T3. Комплекты направляющих лопаток W5-T5-T6 установлены попеременно с 268 037
268 037 вихревыми потоками. На рисунках 28-32 в качестве примера показаны различные альтернативные
формы ротора, стрелки указывают направление вращения при использовании в насосе. Таким образом, на
рисунках 28 и 29 изображен ротор с двумя радиально расположенными лопастями V, установленными между
цилиндрическим выступом V' и цилиндрическим кожухом V2.
На рисунке 30 показан аналогичный закрытый ротор с тремя лопастями V3, имеющими «серповидные»
кромки. Другие формы обшивки и ступицы (например, конические или изогнутые, как показано пунктирными
линиями для обшивки - VT4 V5 соответственно на рисунке 29).
может быть использован по мере необходимости.
На рисунках 31 и 32 показаны два открытых ротора, имеющие соответственно четыре и пять лопастей V6 и
V7. В одном случае обе кромки лопастей расположены тангенциально, а в другом случае тангенциально
расположены только передние кромки, а передние кромки частично тангенциальны и частично серповидны.
Следует отметить, что расположение лопаток может быть изменено различными способами, при этом
количество лопаток и их проекция на поперечную плоскость могут иметь такое распределение и такое
соотношение к общей площади диска, которое наилучшим образом соответствует условиям работы. Проекция
лопаток на плоскость, содержащую ось, может иметь прямые, наклонные или изогнутые кромки, а
направление одной кромки определяется как наиболее подходящее для условий работы; глубина лопатки и
контур другой ее кромки определяются шагом и распределением площади, проецируемой на поперечную
плоскость.
40: Цилиндрические сечения лопаток, взятые с любого радиуса, могут иметь параллельную толщину,
линзовидную, обтекаемую или иную подходящую форму в зависимости от условий работы, а кромки лопаток
могут быть закруглены.
Конструктивные особенности лопастей ротора в равной степени применимы и к направляющим лопаткам.
Могут использоваться различные типы корпусов, наиболее подходящие для конструктивных особенностей
турбин и насосов, роторы которых рассчитаны на приблизительно равномерное вращение, а оси машин могут
быть вертикальными, горизонтальными или наклонными, в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
Внутренние контуры корпусов должны быть такими, чтобы избежать резких изменений W0 в общем
направлении и скорости потока жидкости и свести потери на трение и вихревые потери к практически
минимальному уровню.
Помимо радиального изменения шага лопастей для создания эффекта постоянного вихревого движения или
его приближения, лопасти ротора могут иметь осевое изменение шага, не нарушая условия приблизительно
одинаковой скорости вихревого движения, передаваемой жидкости, на всех радиусах.
Следует понимать, что различные конструкции и устройства, описанные более подробно, приведены лишь в
качестве примера, и что в них могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки изобретения.
Следует отметить, что, хотя изобретение было описано более подробно в отношении его применения к
осевым насосам и турбинам, оно также применимо к другим типам осевых гидравлических машин, таким как,
например, винтовые гребные винты, в которых винтовой ротор может использоваться как отдельно, так и в
сочетании с направляющими лопатками.
Итак, подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что
то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_268038.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=268038&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB268038A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Я, Бенджамин Хескет, подданный Великобритании, из компании Is. Mc'ichael Limited, Wexham Road, Slough,
Bucks, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет следующий характер: данное изобретение
относится к электрическим индуктивностям и, в частности, к конструкции и монтажу электрической
индуктивности, что позволяет легко использовать ее для различных целей.
Согласно данному изобретению, индуктивность, состоящая, по существу, из двух дискретных частей,
снабжена множеством контактных элементов, установленных и расположенных совместно с множеством
зажимов, предназначенных для соединения с контактными элементами, что позволяет легко использовать их
в электрических цепях различными способами. Изобретение лучше всего понять, подробно описав один
конкретный вариант его осуществления.
Таким образом, индуктивность может быть намотана, например, на цилиндрический каркас, при этом
середина обмотки прерывается, образуя две несвязанные, но смежные половины. Затем этот цилиндрический
изоляционный каркас снабжен четырьмя контактными элементами в виде, например, лопаток, пальцев или
подобных устройств, установленных таким образом, что они выступают радиально. На каждом конце
изолирующего цилиндра закреплен один контактный элемент, при этом начало и конец обмотки соединены
соответственно с двумя контактными элементами. Два других контактных элемента установлены рядом друг с
другом практически в средней точке линии, соединяющей концевые контактные элементы, и соединены
соответственно со средними точками обмотки. Соединение осуществляется с контактными элементами,
которые также служат для поддержки индуктивности, посредством пружинных металлических зажимов,
установленных на подходящем изолирующем основании или подобном элементе. В варианте осуществления
изобретения 4,5 контактные элементы, закрепленные на изоляционном [Цена 1/-] S,038, могут иметь
прямоугольную форму и могут удерживаться между упругими металлическими зажимами, имеющими
приблизительно U-образную форму.
Несколько похожие зажимы используются в соединении con-.50 с центральными контактами. Однако они
представляют собой два упругих металлических зажима, имеющих в основном форму перевернутой буквы U,
причем два зажима расположены рядом друг с другом на небольшом расстоянии. 5а Кроме того,
предусмотрены средства для вставки изолирующей или проводящей пластины или подобного устройства.
Указанная изоляционная или проводящая пластина располагается таким образом, что она находится
посередине между двумя U-образными зажимами (60), при этом предпочтительно небольшое расстояние
отделяет пластину от каждого из зажимов. Кроме того, расстояние между указанными U-образными зажимами
расположено таким образом, что каждый из двух центральных контактных элементов 65 на цилиндрическом
инкрустирующем элементе будет зацепляться с элементом между одной стороной пластины и одним
U-образным зажимом, а с элементом между другой стороной пластины и другим U-образным зажимом 70.
Таким образом, видно, что если пластина между зажимами изготовлена из проводящего материала, то при
вставке индуктивности в сформированный таким образом держатель две половины P75 станут электрически
непрерывными, тогда как если вставить изолирующую пластину, две половины будут электрически
изолированы. Таким образом, становится очевидным, что благодаря описанной выше конструкции
индуктивность может использоваться для большего числа целей, чем это было возможно ранее. Например,
вся индуктивность может быть использована путем вставки металлической пластины 85 между средними
зажимами и подключения к концевым зажимам. Опять же, его можно использовать таким образом, и, кроме
того, соединение может быть выполнено к средней точке от средних зажимов. При установке изоляционной
Соседние файлы в папке патенты