RU223078U1 - Mechanism for turning the blades of a hydraulic turbine impeller - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области гидроэнергетики и может быть использована в конструкции рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин с маслонаполненными втулками рабочих колес. Механизм поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины, содержащий вертикальный шток с закрепленным на нем поршнем сервомотора, соединенным с корпусом рабочего колеса, полость которого заполнена маслом, лопасти с фланцами, установленные на цапфах, размещенных в корпусе и соединенных с рычагами, при этом цапфа установлена в корпусе с возможностью перемещения посредством внешнего и внутреннего подшипников скольжения, и внешний подшипник скольжения выполнен с кольцевой канавкой для установки уплотнительной манжеты, на участке соединения цапфа-рычаг выполнены кольцевые канавки с установленными в них уплотнительными кольцами круглого сечения, и отверстия рычагов снабжены заглушками, между корпусом рабочего колеса и наружной втулкой внешнего подшипника скольжения установлено уплотнительное кольцо круглого сечения, в кольцевой канавке на участке соединения цапфа-рычаг размещена уплотнительная манжета шевронного типа, а заглушка рычага снабжена кольцевой проточкой для установки уплотнительного кольца. Технический результат - обеспечение высокоэффективной системы уплотнений механизма поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины, препятствующей истечению масла через воротниковое уплотнение фланца лопастей, а при отрыве лопасти или разрушения крепления лопасти к цапфе предотвращение залпового выброса масла из корпуса втулки маслонаполненного рабочего колеса. The utility model relates to the field of hydropower and can be used in the design of rotary-blade hydraulic turbine impellers with oil-filled impeller bushings. A mechanism for rotating the blades of a hydraulic turbine impeller, containing a vertical rod with a servomotor piston mounted on it, connected to the impeller housing, the cavity of which is filled with oil, blades with flanges mounted on axles placed in the housing and connected to levers, while the axle is installed in the housing with the ability to move by means of external and internal sliding bearings, and the external sliding bearing is made with an annular groove for installing a sealing collar, in the area of the pin-lever connection there are annular grooves with O-rings installed in them, and the openings of the levers are equipped with plugs, between the body of the worker The wheel and the outer sleeve of the external sliding bearing are equipped with an O-ring seal, a chevron-type sealing collar is placed in the annular groove at the trunnion-lever connection area, and the lever plug is equipped with an annular groove for installing the sealing ring. The technical result is to provide a highly effective sealing system for the rotating mechanism of the blades of the hydraulic turbine impeller, which prevents oil from leaking through the collar seal of the blade flange, and in the event of a blade separation or destruction of the attachment of the blade to the axle, preventing a volley of oil from the housing of the oil-filled impeller hub.

Description

Полезная модель относится к области гидроэнергетики и может быть использована в конструкции рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин с маслонаполненными втулками рабочих колес.The utility model relates to the field of hydropower and can be used in the design of rotary-blade hydraulic turbine impellers with oil-filled impeller bushings.

Механизм поворота лопастей рабочего колеса обеспечивает передачу усилия от поршня сервомотора к лопастям рабочего колеса, воспринимающих крутящий момент от гидравлических усилий. Для предотвращения попадания масла в гидробассейн в конструкции механизма поворота лопастей предусмотрены уплотнения.The rotating mechanism of the impeller blades ensures the transmission of force from the servomotor piston to the impeller blades, which receive torque from hydraulic forces. To prevent oil from entering the hydraulic basin, seals are provided in the design of the blade rotation mechanism.

Известен механизм поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины (патент РФ №38029, опубл. 20.05.2004г.), содержащий корпус рабочего колеса с траверсой, полость которого заполнена маслом, сервомотор, поршень сервомотора, лопасти с фланцами, цапфами, рычагами, внешними и внутренними подшипниками трения скольжения, в каждой лопасти, в месте соединения внутренней поверхности внешнего подшипника с поверхностью цапфы лопасти, выполнена кольцевая канавка, в которой установлена уплотнительная манжета фигурного сечения, имеющая на своей поверхности покрытие из эластичного материала, в месте соединения поверхности цапфы с рычагом выполнены две кольцевые канавки, в каждой из которых установлены уплотнительные манжеты круглого сечения, причем отверстия рычагов снабжены фланцами-заглушками, а в торцевой нижней части траверсы смонтирован перепускной клапан.A known mechanism for rotating the blades of a hydraulic turbine impeller (RF patent No. 38029, published on May 20, 2004) contains an impeller housing with a traverse, the cavity of which is filled with oil, a servomotor, a servomotor piston, blades with flanges, axles, levers, external and internal bearings sliding friction, in each blade, at the junction of the inner surface of the outer bearing with the surface of the blade axle, there is an annular groove in which a sealing lip of a shaped section is installed, which has a coating of elastic material on its surface; at the junction of the surface of the axle with the lever, two annular grooves are made grooves, in each of which sealing cuffs of circular cross-section are installed, and the openings of the levers are equipped with plug flanges, and a bypass valve is mounted in the lower end part of the traverse.

Известна гидравлическая машина (патент РФ №2177080, опубл. 20.12.2001), содержащая ротор с корпусом ступицы и лопатками, установленными в подшипниках, установленных с возможностью вращения в корпусе ступицы, имеющем, по меньшей мере, одну камеру, сообщающуюся с подшипниками, средства подачи масла в подшипники, при этом она содержит средства отвода масла из камеры с той же скоростью, с которой осуществляется подача масла, так что объем масла, содержащегося в камере, является по существу постоянным и меньшим, чем общий объем камеры, причем этот объем масла при вращении ротора прижат центробежной силой к периферийной стенке камеры.A hydraulic machine is known (RF patent No. 2177080, publ. December 20, 2001), containing a rotor with a hub housing and blades installed in bearings mounted with the possibility of rotation in the hub housing, having at least one chamber communicating with the bearings, means supplying oil to the bearings, which comprises means for draining oil from the chamber at the same rate at which the oil is supplied, so that the volume of oil contained in the chamber is substantially constant and less than the total volume of the chamber, which volume of oil when the rotor rotates, it is pressed by centrifugal force against the peripheral wall of the chamber.

Недостатком известных решений является подача масла через дренажные трубки к воротниковым уплотнениям фланцев лопастей, что ведет к протечкам через воротниковое уплотнение. Согласно требований СТО 02.03.70-2022 масло в гидробассейн истекать из рабочего колеса поворотно-лопастной турбины не должно.A disadvantage of the known solutions is the supply of oil through drainage tubes to the collar seals of the blade flanges, which leads to leaks through the collar seal. According to the requirements of STO 02.03.70-2022, oil should not flow into the hydraulic basin from the rotary-blade turbine impeller.

Технической задачей заявляемой полезной модели является предотвращение попадания масла из рабочего колеса гидротурбины в экосистему речного бассейна.The technical objective of the claimed utility model is to prevent oil from entering the hydraulic turbine impeller into the ecosystem of a river basin.

Технический результат полезной модели заключается в обеспечении высокоэффективной системы уплотнений механизма поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины, препятствующей истечению масла через воротниковое уплотнение фланца лопастей, а при отрыве лопасти или разрушения крепления лопасти к цапфе предотвращение залпового выброса масла из корпуса втулки маслонаполненного рабочего колеса. Таким образом, повышается экологическая безопасность при эксплуатации поворотно-лопастных турбин.The technical result of the utility model is to provide a highly effective sealing system for the rotating mechanism of the blades of the hydraulic turbine impeller, preventing oil from leaking through the collar seal of the blade flange, and in the event of a blade separation or destruction of the blade attachment to the axle, preventing a volley of oil from the housing of the oil-filled impeller hub. Thus, environmental safety during operation of rotary-blade turbines increases.

Технический результат достигается тем, что механизм поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины, содержащий вертикальный шток с закрепленным на нем поршнем сервомотора, соединенным с корпусом рабочего колеса, полость которого заполнена маслом, лопасти с фланцами, установленные на цапфах, размещенных в корпусе и соединенных с рычагами, при этом цапфа установлена в корпусе с возможностью перемещения посредством внешнего и внутреннего подшипников скольжения, и внешний подшипник скольжения выполнен с кольцевой канавкой для установки уплотнительной манжеты, на участке соединения цапфа-рычаг выполнены кольцевые канавки с установленными в них уплотнительными кольцами круглого сечения, и отверстия рычагов снабжены заглушками, между корпусом рабочего колеса и наружной втулкой внешнего подшипника скольжения установлено уплотнительное кольцо круглого сечения, в кольцевой канавке на участке соединения цапфа-рычаг размещена уплотнительная манжета шевронного типа, а заглушка рычага снабжена кольцевой проточкой для установки уплотнительного кольца.The technical result is achieved by the fact that the mechanism for turning the blades of the hydraulic turbine impeller, containing a vertical rod with a servomotor piston mounted on it, connected to the impeller housing, the cavity of which is filled with oil, blades with flanges mounted on axles located in the housing and connected to levers, wherein the trunnion is installed in the housing with the ability to move by means of external and internal sliding bearings, and the external sliding bearing is made with an annular groove for installing a sealing collar, in the area of the trunnion-lever connection there are annular grooves with O-rings installed in them, and holes of the levers are equipped with plugs, an O-ring is installed between the impeller housing and the outer sleeve of the external sliding bearing, a chevron-type sealing collar is placed in the annular groove in the trunnion-lever connection area, and the lever plug is equipped with an annular groove for installing the sealing ring.

Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами:The utility model is illustrated by the following drawings:

Фиг.1 - продольный разрез рабочего колеса поворотно-лопастной гидротурбины.Figure 1 is a longitudinal section of the rotary-blade hydraulic turbine impeller.

Фиг.2 - увеличенный вид А, иллюстрирующий крепление рычага.Fig. 2 is an enlarged view A illustrating the attachment of the lever.

Фиг.3 - увеличенный вид Б, иллюстрирующий уплотнение подшипника скольжения.Fig. 3 is an enlarged view B illustrating the seal of a plain bearing.

Механизм поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины содержит установленный в корпусе 1, снабженном траверсой, вертикальный шток (не показан на фиг.), закрепленный на нем поршень 2 сервомотора, лопасти с фланцами 3, установленные на цапфах 4, соединенных с рычагами 5. Цапфа 4 лопасти 3 установлена в корпусе 1 с возможностью перемещения посредством внешнего и внутреннего подшипников скольжения 6. При этом внешний подшипник скольжения выполнен с кольцевой канавкой с наружной стороны для установки уплотнительной манжеты 7 шевронного типа. Материал манжеты - маслобензостойкая резина. Такой тип манжеты обеспечивает высокую надежность уплотнения. Для исключения возможности протечек масла между корпусом 1 и наружной втулкой подшипника скольжения 6 установлено уплотнительное кольцо 8 круглого сечения. Фланец лопасти 3, цапфа 4 и рычаг 5 снабжены сквозными отверстиями, совмещаемыми друг с другом для соединения лопастными болтами 9. Дополнительно корпус рабочего колеса уплотняется в местах соединения цапфа-рычаг путем выполнения 2-х кольцевых канавок с установкой уплотнительных колец 10 круглого сечения. Материал уплотнительных колец - шнуровая маслобензостойкая резина. Лопасти 3 с цапфами 4 и рычагами 5 посредством серег соединены с крестовиной, перемещение которой разворачивает их в заданное положение.The mechanism for turning the blades of the hydraulic turbine impeller contains a vertical rod installed in a housing 1 equipped with a traverse (not shown in the figure), a servomotor piston 2 mounted on it, blades with flanges 3 mounted on axles 4 connected to levers 5. Axle 4 blades 3 is installed in the housing 1 with the ability to move by means of external and internal sliding bearings 6. In this case, the external sliding bearing is made with an annular groove on the outside for installing a chevron-type sealing collar 7. The cuff material is oil and petrol resistant rubber. This type of cuff ensures high seal reliability. To eliminate the possibility of oil leaks, an O-ring 8 is installed between the housing 1 and the outer sleeve of the sliding bearing 6. The blade flange 3, trunnion 4 and lever 5 are equipped with through holes that are aligned with each other for connection with blade bolts 9. Additionally, the impeller housing is sealed at the trunnion-lever connection by making 2 annular grooves with the installation of O-rings 10. The material of the sealing rings is corded oil and petrol resistant rubber. The blades 3 with trunnions 4 and levers 5 are connected by means of earrings to a cross, the movement of which rotates them to a given position.

Полость корпуса 1 заполнена маслом и для предотвращения утечки его из корпуса через отверстие, выполненное в рычаге с внутренней стороны, данное отверстие закрыто заглушкой 11, выполненной в виде крышки из нержавеющей стали, в которой выполнена кольцевая проточка под установку шнуровой маслобензостойкой резины для герметизации, закрепляемой на внутренней поверхности рычага посредством винтов.The cavity of the housing 1 is filled with oil and to prevent its leakage from the housing through the hole made in the lever from the inside, this hole is closed with a plug 11, made in the form of a stainless steel lid, in which there is an annular groove for installing corded oil and petrol resistant rubber for sealing, secured on the inner surface of the lever using screws.

Таким образом, обеспечивается надежное герметизирующее уплотнение по всем поверхностям контакта рычага, корпуса и цапфы и со стороны открытого отверстия рычага, что препятствует утечке масла и обеспечивает экологическую безопасность конструкции.Thus, a reliable seal is provided along all contact surfaces of the lever, body and trunnion and on the side of the open hole of the lever, which prevents oil leakage and ensures the environmental safety of the structure.

Claims (3)

1. Механизм поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины, содержащий вертикальный шток с закрепленным на нем поршнем сервомотора, соединенным с корпусом рабочего колеса, полость которого заполнена маслом, лопасти с фланцами, установленные на цапфах, размещенных в корпусе и соединенных с рычагами, при этом цапфа установлена в корпусе с возможностью перемещения посредством внешнего и внутреннего подшипников скольжения, и внешний подшипник скольжения выполнен с кольцевой канавкой для установки уплотнительной манжеты, на участке соединения цапфа-рычаг выполнены кольцевые канавки с установленными в них уплотнительными кольцами круглого сечения, и отверстия рычагов снабжены заглушками, отличающийся тем, что между корпусом рабочего колеса и наружной втулкой внешнего подшипника скольжения установлено уплотнительное кольцо круглого сечения, в кольцевой канавке на участке соединения цапфа-рычаг размещена уплотнительная манжета шевронного типа, а заглушка рычага снабжена кольцевой проточкой для установки уплотнительного кольца.1. A mechanism for rotating the blades of a hydraulic turbine impeller, containing a vertical rod with a servomotor piston mounted on it, connected to the impeller housing, the cavity of which is filled with oil, blades with flanges mounted on axles placed in the housing and connected to levers, while the axle is installed in the housing with the ability to move by means of external and internal sliding bearings, and the external sliding bearing is made with an annular groove for installing a sealing collar, in the area of the pin-lever connection there are annular grooves with O-rings installed in them, and the openings of the levers are equipped with plugs, different in that an O-ring is installed between the impeller housing and the outer sleeve of the external sliding bearing, a chevron-type sealing collar is placed in the annular groove in the section of the trunnion-lever connection, and the lever plug is equipped with an annular groove for installing the sealing ring. 2. Механизм поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины по п.1, отличающийся тем, что уплотнительная манжета шевронного типа выполнена из маслобензостойкой резины.2. The mechanism for turning the blades of the hydraulic turbine impeller according to claim 1, characterized in that the chevron-type sealing collar is made of oil- and petrol-resistant rubber. 3. Механизм поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные кольца выполнены из шнуровой маслобензостойкой резины.3. The mechanism for turning the blades of the hydraulic turbine impeller according to claim 1, characterized in that the sealing rings are made of corded oil- and petrol-resistant rubber.