RU2044155C1

RU2044155C1 - Hydroturbine unit

Info

Publication number: RU2044155C1
Application number: RU9292013030A
Authority: RU
Inventors: Борис Львович Историк; Юлий Борисович Шполянский
Original assignee: Борис Львович Историк; Юлий Борисович Шполянский
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: turbine case provides communication between headwater and tailwater conduits. Case has crossing walls. Wall arranged along rotor shaft is provided with projection having acute- or right-angles top. Rotor has aerodynamic airfoil blades arranged parallel to shaft. Projection top faces blades and is offset in respect to transverse axis of case by turn through acute central angle for providing clearance with surface compressed by blades. Other wall of case arranged along shaft has additional projection whose top is offset in respect to transverse axis of case towards direction of rotation. EFFECT: improved design. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидротурбинных установках. The invention relates to hydropower and can be used in hydroturbine installations.

Известно техническое решение, а именно гидротурбинная установка, включающая конфузорный напорный водовод, гидротурбину с напорной камерой, диффузорный сливной водовод (отсасывающую трубу), рабочее колесо, установленное в напорной камере, и затворы, размещенные в напорном и сливном водоводах [1]
Недостаток этого технического решения заключается в том, что здесь используется капсульный агрегат, в котором генератор турбины заключен в герметичную капсулу, обтекаемую потоком. Это предъявляет жесткие требования к габаритам генератора, затрудняет его монтаж и техническое обслуживание. Для работы турбины с переменной мощностью используется направляющий аппарат. В результате происходит значительное удорожание гидромеханического оборудования и возникают значительные технические трудности по обеспечению надежной работы установки.A technical solution is known, namely, a hydraulic turbine installation including a confuser pressure head conduit, a hydraulic turbine with a pressure chamber, a diffuser drain conduit (suction pipe), an impeller installed in the pressure chamber, and closures located in the pressure and drain conduits [1]
The disadvantage of this technical solution is that it uses a capsule unit in which the turbine generator is enclosed in a sealed capsule, streamlined. This makes stringent requirements on the dimensions of the generator, complicates its installation and maintenance. For operation of a turbine with variable power, a guide apparatus is used. As a result, there is a significant increase in the cost of hydromechanical equipment and significant technical difficulties arise in ensuring the reliable operation of the installation.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявленному является гидротурбинная установка, включающая подводящий и отводящий водоводы, сообщенные турбинной камерой, поперечно-струйной турбины с ротором типа ротора Дарье и затворы [2]
Это техническое решение, в сравнении с упомянутым выше, обладает следующими преимуществами: генератор размещен в машзале, легко доступном для монтажа и технического обслуживания; ротор турбины может быть выполнен не только с криволинейными, но и с прямолинейными лопастями, что упрощает его изготовление; проще в изготовлении проточная часть установки.The closest technical solution (prototype) to the claimed one is a hydraulic turbine installation, including inlet and outlet conduits communicated by a turbine chamber, a transverse-jet turbine with a rotor of the Darier rotor type and shutters [2]
This technical solution, in comparison with the aforementioned, has the following advantages: the generator is located in a machine room, easily accessible for installation and maintenance; the turbine rotor can be made not only with curved, but also with straight blades, which simplifies its manufacture; easier to manufacture flow part of the installation.

Однако это техническое решение имеет недостатки. Конструкция турбинной камеры, взаимосвязанная с конструкцией ротора и, в частности, известная геометрическая форма боковых стенок камеры не обеспечивает достаточно высокий КПД гидротурбинной установки, достижимый для турбин рассматриваемого типа. Так, например, не учитываются различные условия взаимодействия лопастей турбины с потоком у боковых стенок камеры, когда у одной из стенок лопасть движется навстречу потоку, создавая для него большое сопротивление, а у противоположной стенки лопасть движется вдоль по потоку, облегчая ему условия протекания. В результате при движении лопасти навстречу потоку возникает ранняя кавитация и торможение лопасти, а при движении по потоку подсос воды и непроизводительные ее потери. However, this technical solution has disadvantages. The design of the turbine chamber, interrelated with the design of the rotor and, in particular, the known geometric shape of the side walls of the chamber does not provide a sufficiently high efficiency of the turbine installation, achievable for the turbines of this type. So, for example, the various conditions for the interaction of the turbine blades with the flow at the side walls of the chamber are not taken into account, when at one of the walls the blade moves towards the flow, creating great resistance for it, and at the opposite wall the blade moves along the flow, facilitating the flow conditions. As a result, when the blade moves towards the flow, early cavitation and braking of the blade occurs, and when moving along the stream, water sucks and its unproductive losses.

Цель изобретения повышение КПД турбины. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the turbine.

Для достижения цели в гидротурбинной установке, включающей подводящий и отводящий водоводы, сообщенные турбинной камерой, поперечно-струйной турбины с ротором типа ротора Дарье, установленным в турбинной камере, и затворы, турбинная камера выполнена с пересекающимися стенками и снабжена расположенными по меньшей мере на одной из расположенных вдоль вала стенок выступом с острым или прямым углом при вершине. Ротор выполнен с лопастями, расположенными параллельно валу. Вершина выступа направлена к лопастям и вершина выступа смещена относительно поперечной оси камеры поворотом на острый центральный угол, образуя рабочий зазор с цилиндрической поверхностью, ометаемой лопастями. В варианте выполнения установки с целью выравнивания скоростей течения за турбиной, что дает дополнительное увеличение КПД, турбинная камера снабжена дополнительным выступом, расположенным на другой стенке, выполненной вдоль оси вала. Вершины выступов смещены относительно поперечной оси камеры поворотом на центральные углы в направлении движения лопастей. В варианте выполнения установки с целью уменьшения пульсации давления и уменьшения кавитационных эффектов по меньшей мере на одной боковой стенке выполнены дополнительные выступы в виде расположенных вдоль лопастей секций, вершины которых смещены относительно поперечной оси камеры на разные центральные углы. Вершины выступов могут образовывать непрерывную поверхность. В варианте выполнения установки с целью обеспечения оптимальных углов атаки в зонах (местах) сопряжения камеры с водоводами и уменьшения длины расширяющихся участков последних, а также для увеличения КПД установки при работе на неполной мощности в них установлены направляющие элементы, которыми снабжена установка. To achieve the goal in a hydraulic turbine installation, including inlet and outlet conduits communicated by the turbine chamber, a transverse jet turbine with a Darier rotor type rotor installed in the turbine chamber, and valves, the turbine chamber is made with intersecting walls and provided with at least one walls along the shaft protrusion with an acute or right angle at the apex. The rotor is made with blades parallel to the shaft. The top of the protrusion is directed towards the blades and the top of the protrusion is offset relative to the transverse axis of the chamber by turning to an acute central angle, forming a working gap with a cylindrical surface swept by the blades. In an embodiment of the installation in order to equalize the flow rates behind the turbine, which gives an additional increase in efficiency, the turbine chamber is equipped with an additional protrusion located on another wall made along the axis of the shaft. The vertices of the protrusions are offset relative to the transverse axis of the chamber by turning to the central corners in the direction of movement of the blades. In an embodiment of the apparatus, in order to reduce pressure pulsation and to reduce cavitation effects, at least one side wall has additional protrusions in the form of sections located along the blades, the vertices of which are offset from the transverse axis of the chamber by different central angles. The tops of the protrusions can form a continuous surface. In an embodiment of the installation, in order to ensure optimal angles of attack in the zones (places) of the camera’s interface with the water conduits and to reduce the length of the expanding sections of the latter, as well as to increase the efficiency of the installation when operating at incomplete power, they are equipped with guide elements that the installation is equipped with.

Ротор может быть выполнен с неразрезным центральным валом, к которому прямолинейные лопасти крепятся с помощью радиальных кронштейнов хорошо обтекаемой формы. В этом случае, чтобы ослабить потери энергии при обтекании потоком цилиндрического центрального вала на нем, в подшипниковых опорах может быть установлен обтекатель. Ротор может быть выполнен без центральной части вала, когда лопасти крепятся к концевым частям вала, например, с помощью концевых дисков. Поверхность выступов в варианте выполнения может быть покрыта специальным материалом с низким модулем упругости, например пористой резиной, что позволяет улучшить энергетические показатели турбинной установки за счет уменьшения пульсаций давления на выступе. The rotor can be made with a continuous central shaft, to which the rectilinear blades are attached using well-streamlined radial brackets. In this case, in order to attenuate energy losses during flow around a cylindrical central shaft on it, a fairing can be installed in the bearings. The rotor can be made without the Central part of the shaft, when the blades are attached to the end parts of the shaft, for example, using end disks. The surface of the protrusions in the embodiment may be coated with a special material with a low modulus of elasticity, for example, porous rubber, which improves the energy performance of the turbine installation by reducing pressure pulsations on the protrusion.

Благодаря предложенному конструктивному выполнению гидротурбинной установки удается для наиболее простой конструкции рабочего колеса с прямыми лопастями увеличить при прочих равных условиях КПД турбины по сравнению с прототипом приблизительно на 0,15. Thanks to the proposed structural design of the hydroturbine installation, it is possible for the simplest impeller design with straight blades, ceteris paribus, to increase the turbine efficiency by approximately 0.15 compared to the prototype.

С помощью выступа на стенке камеры с острым углом при вершине (в пределе при нулевом угле при вершине выступ на стенке представляет из себя плоскую пластину с закруглением на конце) максимально сокращаются неэффективные участки круговой трассы лопасти, где течение воды направлено вдоль трассы. Смещение вершины выступа боковой стенки от поперечной оси поворотом на центральный угол в пределах 1-89^о (не более чем на 1/4 круга) приводит к уменьшению объемных потерь воды и скоростей течения в рабочем зазоре между вершиной выступа и цилиндрической поверхностью, ометаемой крайними точками лопастей.Using a protrusion on the chamber wall with an acute angle at the apex (in the limit at a zero angle at the apex, the protrusion on the wall is a flat plate with a rounding at the end), inefficient sections of the circular path of the blade where the water flow is directed along the path are minimized. Offset from the transverse axis of the projection vertices of the side wall to the central rotation angle in the range ^of 1-89 (no more than 1/4 of a circle) reduces the volume of water loss, and flow velocity in the gap between the top lip and the cylindrical surface, the swept extreme points blades.

Потоку, имеющему достаточно большую скорость течения на подходе к зазору, необходимо резко изменить направление течения, чтобы попасть в указанный зазор, даже если этот зазор весьма большой по своим размерам, т.е. существенно превосходит технически реализуемую минимальную величину. Выполняя таким же образом выступ на противоположной стенке, можно, подбирая соответствующие центральные углы смещения вершин выступов, добиться выравнивания условий протекания потока у противоположных боковых стенок. В результате этого становится практически равномерной эпюра скоростей течения за турбиной, наблюдается более позднее (при более высоких параметрах) проявление кавитационных эффектов и повышается КПД турбины. Наилучший эффект от смещения вершин выступов достигается в том случае, когда оно выполняется поворотом этих вершин на центральный угол в направлении вращения лопастей. Дополнительный положительный эффект получается также тогда, когда образование минимального зазора между вершиной выступа боковой стенки и движущейся лопастью происходит не одновременно по всей длине лопасти (в этом случае возникает сильная пульсация давления), а постепенно. Конструктивно такую "постепенность" можно было бы обеспечить, сдвигая участки профиля одной и той же лопасти друг относительно друга по окружности (поворотом на центральный угол), т.е. придавая лопасти винтовую или ступенчатую форму. При этом, однако, теряется важное свойство турбины простота изготовления ее ротора. Поэтому аналогичный эффект достигается другим путем путем придания ступенчатой или винтовой формы выступам стенки, расположенной вдоль вала, что технически легко реализуемо. Для этого создают дополнительные выступы на одной и той же стенке, вершины которых могут быть смещены относительно поперечной оси турбинной камеры на различные центральные углы. Смещение может быть непрерывным с образованием из вершины выступов винтовой линии (вблизи цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями) или дискретным с уступами между выступами и с образованием ломаной линии вблизи указанной поверхности. В результате в момент образования минимального зазора поток имеет возможность отклониться из плоскости течения перпендикулярной оси турбины и перемещаться вдоль лопасти. Это уменьшает пульсацию давления в рабочем зазоре в районе вершины выступа стенки, в результате чего при прочих равных условиях улучшаются энергетические характеристики турбины и в том числе ее КПД. A stream having a sufficiently high flow velocity on the approach to the gap needs to sharply change the direction of the flow in order to get into the indicated gap, even if this gap is very large in size, i.e. significantly exceeds the technically feasible minimum value. Performing the protrusion on the opposite wall in the same way, it is possible, choosing the corresponding central angles of displacement of the peaks of the protrusions, to achieve equalization of the flow conditions at the opposite side walls. As a result of this, the diagram of the flow velocities behind the turbine becomes practically uniform, later (with higher parameters) manifestation of cavitation effects is observed, and the turbine efficiency increases. The best effect of the displacement of the peaks of the protrusions is achieved when it is performed by turning these peaks at a central angle in the direction of rotation of the blades. An additional positive effect is also obtained when the formation of a minimum gap between the tip of the protrusion of the side wall and the moving blade does not occur simultaneously along the entire length of the blade (in this case, strong pressure pulsation occurs), but gradually. Structurally, such "gradualness" could be achieved by shifting sections of the profile of the same blade relative to each other around the circle (by turning at a central angle), i.e. giving the blades a helical or stepped shape. In this case, however, an important property of the turbine is lost: the simplicity of manufacturing its rotor. Therefore, a similar effect is achieved in another way by giving a stepped or helical shape to the protrusions of the wall located along the shaft, which is technically easy to implement. To do this, create additional protrusions on the same wall, the vertices of which can be offset relative to the transverse axis of the turbine chamber at different central angles. The displacement can be continuous with the formation of a helix from the top of the protrusions (near the cylindrical surface swept by the blades) or discrete with ledges between the protrusions and with the formation of a broken line near the specified surface. As a result, at the time of formation of the minimum gap, the flow has the ability to deviate from the plane of flow perpendicular to the axis of the turbine and move along the blade. This reduces the pressure pulsation in the working gap in the region of the apex of the wall protrusion, as a result of which, ceteris paribus, the energy characteristics of the turbine, including its efficiency, are improved.

В дополнение к выступам оптимальные углы атаки лопасти, с потоком дающие максимальный КПД турбины, можно выдержать также благодаря направляющим элементам, устанавливаемым в напорных водоводах и в турбинной камере. Эти элементы могут служить не только для создания оптимальных углов атаки, которые имеют место при радиальном подводе и отводе воды по отношению к круговой трассе движения лопастей, но и для предотвращения отрыва потока на расширяющихся участках водовода или для разбивки потока на секции, перпендикулярные оси турбины, с тем чтобы посекционно открывать и закрывать затворы и более эффективно регулировать мощность турбины. In addition to the protrusions, the optimum angles of attack of the blades, with the flow giving the maximum efficiency of the turbine, can also be maintained thanks to the guide elements installed in the pressure ducts and in the turbine chamber. These elements can serve not only to create optimal angles of attack that occur during radial inlet and outlet of water with respect to the circular path of movement of the blades, but also to prevent flow separation in expanding sections of the water conduit or to break the flow into sections perpendicular to the turbine axis, in order to open and close the valves section by section and to regulate the turbine power more efficiently.

На фиг. 1 изображена гидротурбинная установка, продольный разрез (разрез дан в плоскости, перпендикулярной валу турбины, и в разрез попадают стенки с выступами и поперечные сечения (профиль) лопастей); на фиг. 2 разрез Б-Б на фиг. 1 (в разрез попадают стенки турбинной камеры, примыкающие к торцам лопастей); на фиг. 3 -5- цилиндрическая поверхность с диаметром турбины D, ометаемая крайними точками лопастей при их вращении и примыкающий к этой поверхности нижний выступ боковой стенки в различных вариантах его исполнения. In FIG. 1 shows a hydroturbine installation, a longitudinal section (the section is given in a plane perpendicular to the turbine shaft, and the walls with protrusions and cross sections (profile) of the blades fall into the section); in FIG. 2, section BB in FIG. 1 (the walls of the turbine chamber adjacent to the ends of the blades fall into the cut); in FIG. 3 -5 - a cylindrical surface with a turbine diameter D, swept by the extreme points of the blades during their rotation and the lower side wall protrusion adjacent to this surface in various versions of its design.

Гидротурбинная установка включает подводящий 1 и отводящий 2 водоводы, турбину 3 с турбинной камерой 4, соединяющей водоводы 1, 2, и установленным в ней ротором 5 с валом 6 и лопастями 7 типа ротора Дарье. Установка включает затвор 8, например, жалюзийного типа, установленный в подводящем водоводе 1 (аналогичный затвор может быть установлен и в отводящем водоводе). Камера 4 выполнена прямоугольного сечения. Камера 4 снабжена выступом 9, расположенным по меньшей мере на одной из ее стенок 10, выполненных вдоль вала 6. Выступ 9 выполнен с углом φ при вершине А, лежащим в пределах 0-90^о. Выбор такого диапазона изменения угла φ при вершине А объясняется следующими соображениями. Предпочтительное направление грани выступа 9, вдоль которого осуществляется подвод воды к лопастям 7 турбины 3 радиальное, т.е. одна из линий, ограничивающих угол φ при своем продолжении, может проходить через центр турбины 3. Другая же линия, ограничивающая этот угол, может иметь два крайних положения. Первое крайнее положение когда она направлена параллельно касательной к круговой траектории движения лопасти и тогда угол при вершине А составляет 90^о, а второе крайнее положение когда она параллельна первой линии и отстоит от нее на некотором небольшом расстоянии. Во втором случае вершина выступа А представляет собой плоскую пластину толщиной δ, угол при вершине которой равен 0^о. Наилучший угол φ подбирается экспериментально в указанном диапазоне 0-90^о. Отметим также, что на конце вершины А выступа 8 может быть выполнено закругление с небольшим радиусом r, для того чтобы не было острых кромок.A hydraulic turbine installation includes a supply pipe 1 and a discharge pipe 2, a turbine 3 with a turbine chamber 4 connecting the pipes 1, 2, and a rotor 5 mounted therein with a shaft 6 and rotor blades 7 of the Darier rotor type. The installation includes a shutter 8, for example, of a louvre type, installed in the inlet conduit 1 (a similar shutter can be installed in the outlet conduit). The camera 4 is made of rectangular cross section. The chamber 4 is equipped with a protrusion 9 located at least on one of its walls 10, made along the shaft 6. The protrusion 9 is made with an angle φ at the vertex A, lying in the range 0-90 ^about . The choice of such a range of variation of the angle φ at the vertex A is explained by the following considerations. The preferred direction of the edge of the protrusion 9, along which the water is supplied to the blades 7 of the turbine 3 is radial, i.e. one of the lines limiting the angle φ during its continuation can pass through the center of the turbine 3. The other line limiting this angle can have two extreme positions. First extreme position when it is parallel to the tangent to the circular path of movement of the blade and then the apex angle A is ^about 90, and a second extreme position where it is parallel to the first line and spaced therefrom at a small distance. In the second case A vertex projection is a flat plate of thickness δ, the apex angle is equal to ⁰ °. The best angle φ is selected experimentally in the specified range 0-90 ^about . We also note that at the end of the vertex A of the protrusion 8, a rounding with a small radius r can be performed so that there are no sharp edges.

Турбина 3 выполнена с лопастями 7 аэродинамического профиля, лопасти 7 расположены параллельно валу 6 ротора 5 (фиг. 2). Выступ 9 направлен к лопастям 7 турбины 3 и вершина его А смещена относительно поперечной оси турбины поворотом на центральный угол α в пределах 1-89^о, образуя рабочий зазор а с поверхностью, ометаемой крайними точками лопастей 7.The turbine 3 is made with blades 7 of an aerodynamic profile, the blades 7 are located parallel to the shaft 6 of the rotor 5 (Fig. 2). The projection 9 is directed to the blades 7 of the turbine 3 and its apex A is offset relative to the transverse axis of the turbine rotating at the central angle α in the range ^of 1-89 to form a working air gap with the surface of the sweeping blades 7 extremes.

В варианте выполнения установки (фиг. 1) камера 4 снабжена дополнительным выступом 11 с углом при вершине φ ^'. Он расположен на другой (противолежащей) боковой стенке 10. Вершины А выступов 9 и 11 смещены относительно поперечной оси турбины 3 поворотом на центральные углы α и α' в направлении движения лопастей 7 (показано на фиг. 1 стрелкой). Общий вид выступов 9 в пространственном изображении приведен на фиг. 3.In an embodiment of the installation (Fig. 1), the chamber 4 is provided with an additional protrusion 11 with an angle at the apex φ ^' . It is located on the other (opposite) side wall 10. The vertices A of the protrusions 9 and 11 are offset relative to the transverse axis of the turbine 3 by turning to the central corners α and α 'in the direction of movement of the blades 7 (shown in Fig. 1 by an arrow). A general view of the protrusions 9 in a spatial image is shown in FIG. 3.

Далее, см. фиг. 4 и 5, по меньшей мере на одной боковой стенке 10 выполнены дополнительные выступы 12 в виде расположенных вдоль оси турбины секций В, Г и Д и т.д. Next, see FIG. 4 and 5, at least one side wall 10 has additional protrusions 12 in the form of sections B, D and D located along the axis of the turbine, etc.

На фиг. 4 показаны центральная секция выступа Г и две крайние секции выступа В и Д. Причем вершина А секции Г повернута относительно поперечной оси турбинной камеры 4 на больший центральный угол α чем вершина секций С и Д, а между секциями имеются уступы (перегородки). Если на фиг. 3 линия вершин А выступа 9 является прямой, параллельной образующей поверхности, ометаемой лопастями 7, то на фиг. 4 линия ломаная (ступенчатая). Она состоит из кусков, параллельных образующей поверхности, ометаемой лопастями 7, соединенных между собой дугами окружности перегородок на стыках секций. In FIG. 4 shows the central section of the protrusion G and the two extreme sections of the protrusion B and D. Moreover, the vertex A of the section G is rotated relative to the transverse axis of the turbine chamber 4 to a larger central angle α than the top of the sections C and D, and there are ledges (partitions) between the sections. If in FIG. 3, the line of peaks A of the protrusion 9 is straight, parallel to the generatrix surface swept by the blades 7, then in FIG. 4 line broken line (step). It consists of pieces parallel to the generatrix surface swept by the blades 7, interconnected by arcs of the circumference of the partitions at the joints of the sections.

На фиг. 5 показан другой вариант выполнения секций выступов 8, 12, когда секций В, С, Д и т.д. бесконечное множество и они смещены друг относительно друга поворотом на бесконечно малые центральные углы. В этом случае уступов и перегородок между секциями не образуется, а линия, образованная вершинами А различных секций, становится непрерывной винтовой линией. На фиг. 4 изображена такая линия, когда дальние секции повернуты на больший центральный угол α чем ближние секции. В принципе конфигурация такой линии может быть и иной. Например, она может иметь точки перегиба, допустим посередине, если средняя секция повернута на больший угол α, чем крайние секции, и т.д. Вообще говоря, поверхности выступа 9, например, на участке подвода воды к лопастям 7 могут быть плоскостями, т.е. могут иметь форму, удобную для изготовления. In FIG. 5 shows another embodiment of the sections of the protrusions 8, 12, when the sections B, C, D, etc. infinitely many and they are offset relative to each other by turning to infinitesimal central angles. In this case, no ledges and partitions between the sections are formed, and the line formed by the vertices A of the various sections becomes a continuous helix. In FIG. 4 shows such a line when the distant sections are rotated by a larger central angle α than the neighboring sections. In principle, the configuration of such a line may be different. For example, it may have inflection points, for example, in the middle, if the middle section is rotated at a larger angle α than the extreme sections, etc. Generally speaking, the surfaces of the protrusion 9, for example, in the area of water supply to the blades 7 can be planes, i.e. may have a shape convenient for manufacture.

Установка снабжена (как один из вариантов выполнения) направляющими элементами 13 и 14. Они расположены в водоводах 1 и 2, а также в турбинной камере 4. Направляющие элементы 13 и 14 могут быть выполнены, например, в виде утолщений удобообтекаемой формы, в виде плоских разделительных стенок и т.п. The installation is equipped (as one of the embodiments) with guide elements 13 and 14. They are located in the water conduits 1 and 2, as well as in the turbine chamber 4. The guide elements 13 and 14 can be made, for example, in the form of thickenings of a streamlined shape, in the form of flat dividing walls, etc.

Направляющие элементы вида 13 служат, например, для безотрывного расширения потока в отводящем водоводе 2 или для радиального подвода воды к круговой трассе движения лопастей в подводящем водоводе 1 и т.п. Направляющий элемент вида 14 выполняет функции разделителя потока, в частности, чтобы можно было более эффективно регулировать мощность турбины затворами 8. The guiding elements of type 13 serve, for example, for continuous expansion of the flow in the outlet conduit 2 or for radial inlet of water to the circular path of movement of the blades in the inlet conduit 1, etc. The guiding element of type 14 serves as a flow separator, in particular, so that the turbine power can be more efficiently controlled by valves 8.

Работает установка следующим образом. The installation works as follows.

Для включения турбины 3 в работу поворачиваются (открываются) лопатки жалюзийного затвора 8 и под действием перепада уровней Н в бьефах возникает течение воды в водоводе 1 и в турбинной камере 4. Благодаря различным сопротивлениям лопастей 7 турбины 3 при обтекании с лобовой стороны и с задней кромки возникает активная текущая сила, которая начинает вращать лопасти 7 (на фиг. 1 вращение в направлении по часовой стрелке). По мере увеличения линейной скорости движения лопастей 7 по окружности возникает реактивная тянущая сила в направлении движения лопастей 7, являющаяся составляющей подъемной силы аэродинамического профиля лопасти 7 на указанное направление, что ускоряет движение лопастей 7. Регулирующее устройство (не показано) меняет степень открытия затвора 8 таким образом, чтобы турбина 3 достигла синхронной частоты вращения, с которой генератор турбины 3 (не показано) включается в сеть. Максимальную мощность гидротурбина развивает и передает ее потребителю при полном открытии лопаток затвора 8. Благодаря предложенной конфигурации проточного тракта и, в частности, турбинной камеры 4 (форма и расположение выступов 9, 11, боковых стенок 10 и т.д.) максимальный КПД гидротурбинной установки по сравнению с известными конструктивными решениями увеличивается. При частичном открытии лопаток затвора 8 гидротурбинная установка передает меньшую мощность. Гидротурбинная установка при частичном открытии затвора 8 будет иметь более высокий КПД, если открытие и закрытие лопаток затвора будет осуществляться посекционно с использованием направляющих элементов типа 14, позволяющих организовать посекционное течение воды через турбину 3. To turn on the turbine 3, the louvre shutter blades 8 are turned (opened) and under the influence of the level difference H in the downstream water flows in the water conduit 1 and in the turbine chamber 4. Due to the different resistances of the blades 7 of the turbine 3 when flowing from the front side and from the rear edge there is an active current force, which begins to rotate the blades 7 (in Fig. 1 rotation in a clockwise direction). As the linear speed of movement of the blades 7 around the circle increases, a reactive pulling force arises in the direction of movement of the blades 7, which is a component of the lifting force of the aerodynamic profile of the blades 7 in the indicated direction, which accelerates the movement of the blades 7. A control device (not shown) changes the degree of opening of the shutter 8 so so that the turbine 3 reaches the synchronous speed with which the generator of the turbine 3 (not shown) is connected to the network. The turbine develops its maximum power and transfers it to the consumer when the shutter blades are fully open 8. Due to the proposed configuration of the flow path and, in particular, the turbine chamber 4 (the shape and location of the protrusions 9, 11, side walls 10, etc.), the maximum efficiency of the turbine installation in comparison with known design solutions is increasing. With the partial opening of the shutter blades 8, the turbine installation transfers less power. A water turbine installation with partial opening of the shutter 8 will have a higher efficiency if the opening and closing of the shutter blades will be carried out in sections using guide elements of type 14, which allow organizing a sectional flow of water through the turbine 3.

Claims

1. ГИДРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, содержащая подводящий и отводящий водоводы, турбину с турбинной камерой, соединяющей водоводы, и ротором типа ротора Дарье с валом и лопастями, отличающаяся тем, что камера выполнена с пересекающимися стенками и по меньшей мере на одной из ее стенок, расположенных вдоль вала ротора, выполнен выступ с острым или прямым углом при вершине, а лопасти выполнены аэродинамического профиля, параллельными валу, причем вершина выступа направлена к лопастям и смещена относительно поперечной оси камеры поворотом на острый центральный угол с возможностью образования зазора с поверхностью, ометаемой лопастями. 1. HYDROTURBINE INSTALLATION, comprising inlet and outlet conduits, a turbine with a turbine chamber connecting the conduits, and a rotor of the Darier rotor type with a shaft and blades, characterized in that the chamber is made with intersecting walls and at least one of its walls located along the rotor shaft, a protrusion is made with an acute or right angle at the apex, and the blades are made of an aerodynamic profile parallel to the shaft, and the apex of the protrusion is directed to the blades and offset relative to the transverse axis of the chamber by sharp central angle to form a gap with the surface of the sweeping blades.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на другой стенке камеры, расположенной вдоль вала, выполнен дополнительный выступ, вершина которого смещена относительно поперечной оси камеры в направлении вращения лопастей. 2. Installation according to claim 1, characterized in that on another wall of the chamber located along the shaft, an additional protrusion is made, the apex of which is offset relative to the transverse axis of the chamber in the direction of rotation of the blades.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере на одной из указанных стенок выполнены дополнительные выступы в виде расположенных вдоль лопастей секций, вершины которых смещены относительно поперечной оси камеры на различные центральные углы. 3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of these walls has additional protrusions in the form of sections located along the blades, the vertices of which are offset from the transverse axis of the chamber by different central angles.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что вершины выступов расположены с возможностью образования непрерывной поверхности. 4. Installation according to claim 3, characterized in that the tops of the protrusions are arranged to form a continuous surface.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в водоводах установлены направляющие элементы. 5. Installation according to claim 1, characterized in that the guide elements are installed in the water conduits.