Рабочее колесо турбины

Полезная модель направлена на увеличение надежности рабочего колеса турбины. Указанный технический результат достигается тем, что рабочее колесо снабжено лопатками волнообразной формы, скрепленными обручами, и включает выпуклый участок и симметричные относительно него вогнутые участки, причем выпуклый участок размещен по центру вала, а вогнутые участки размещены ближе к точкам опоры вала.

Полезная модель относится к гидравлическим и пневматическим машинам, использующим для привода поток жидкости или газа, и может быть использована в качестве ротора турбины гидроэлектростанции или ветровой электростанции.

Известно радиально-осевое рабочее колесо гидротурбины с поворотными и неповоротными лопатками (www.slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00018/35200.htm). Рабочее колесо включает вал и радиально установленные на нем лопатки.

Известен также радиальный (центробежный) вентилятор (www.norris.ru/nfsn/ng25.html), который по своим конструктивным признакам близок к предлагаемому техническому решению. Радиальные вентиляторы способны создавать достаточно высокое общее давление за счет формы рабочего колеса и лопаток. Рабочее колесо включает вал, опоры которого заключены в подшипники, и закрепленные на валу лопатки. Лопатки радиального вентилятора могут иметь различную форму и расположение относительно вала ротора. Например, лопатки могут быть ковшеобразными или прямыми и могут быть изогнуты вперед, назад или установлены перпендикулярно относительно оси вращения вала.

Недостаток приведенных конструктивных решений заключается в том, что при воздействии потока жидкости или газа на поверхность лопатки, основная нагрузка приходится на среднюю часть вала рабочего колеса, изгибая его и увеличивая знакопеременные нагрузки на подшипники качения. Для компенсации изгибающего момента вала приходится увеличивать его диаметр.

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемой полезной модели, заключается в увеличении надежности рабочего колеса.

Задача решается путем перераспределения нагрузки с середины вала на участки, прилегающие к опорам. Для этого лопатке вдоль оси вращения вала придают волнообразную форму (например, синусоидальную форму), содержащую выпуклый участок и симметричные относительно него вогнутые участки. Причем средний (выпуклый) участок направлен к набегающему потоку жидкости или газа и размещен по центру вала, а вогнутые участки размещены ближе к точкам опоры. Подбирая амплитуду волнообразных участков и их разнос относительно середины вала, можно перераспределить нагрузки на него. Следует отметить, что волнообразная форма лопатки увеличивает и ее площадь.

Конструкция рабочего колеса приведена на фигуре.

Рабочее колесо включает вал 1, на котором радиально закреплены лопатки 2. Лопатка имеет волнообразную форму и содержит выпуклые 3 и вогнутые 4 участки. Лопатки скреплены обручами жесткости 5.

Рабочее колесо работает следующим образом:

Набегающий поток жидкости или газа, встретившись с выпуклым участком 3 лопатки 2, растекается в стороны вдоль вала 1, и попадает в вогнутые участки 4, уменьшая нагрузку (изгибающий момент) на среднюю часть вала.

Рабочее колесо турбины, включающее вал с радиально размещенными на нем ковшеобразными лопатками, отличающееся тем, что рабочее колесо снабжено лопатками волнообразной формы, содержащими выпуклый участок и симметричные относительно него вогнутые участки, причем лопатки соединены обручами жесткости, выпуклый участок лопатки размещен по центру вала, а вогнутые участки размещены ближе к точкам опоры вала.