RU2020443C1

RU2020443C1 - Model of hydraulic machine

Info

Publication number: RU2020443C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Бобков
Original assignee: Комсомольский-на-Амуре политехнический институт
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: equipment for investigation of working processes in hydraulic machines, particularly in installations visualizing the flow in their impellers. SUBSTANCE: model comprises casing 1 with transparent cover 2 and impeller 4 with blades 5, driving disc 6 and transparent cover disc 7. Container capsules 8 filled with dyestuff granules adjoin the driving disc 6. Capsules 8 communicate with interblade channels 10 through holes 11 in driving disc 6. Permeable walls of capsules 8 face the periphery of impeller 4 and have lips adjoining the driving disc 6. Lips and capsules 8 form channels for dyestuff liquid in the zone of permeable walls. In operation the new dyestuff granules are moved by centrifugal force into the zone of permeable walls. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, предназначенному для визуального исследования картин течения в рабочих колесах гидромашин. The invention relates to experimental equipment designed for the visual study of flow patterns in the impellers of hydraulic machines.

Известна модельная гидромашина, содержащая корпус с прозрачной крышкой и размещенное в нем на валу рабочее колесо с лопатками, покрывным прозрачным и ведущим дисками, а также примыкающий к ведущему диску контейнер с красителем, образованный перфорированным дополнительным диском и кольцевыми перегородками, причем контейнер заполнен гранулированным красителем и сообщен с межлопаточными каналами колеса посредством отверстий в ведущем диске [1]. A model hydraulic machine is known, comprising a housing with a transparent cover and an impeller with blades placed on it on the shaft, with a transparent and driving discs, as well as a container with a dye adjacent to the drive disc, formed by a perforated additional disk and ring partitions, the container being filled with granular dye and communicated with the interscapular channels of the wheel through holes in the drive disk [1].

Недостатком гидромашины является неравномерность подачи окрашенной жидкости в межлопаточные каналы, обусловленная уменьшением в процессе моделирования гидравлического сопротивления полости контейнера с красителем. The disadvantage of the hydraulic machine is the uneven supply of colored liquid into the interscapular channels, due to a decrease in the modeling of the hydraulic resistance of the cavity of the container with the dye.

Известна модельная гидромашина (прототип), содержащая корпус с прозрачной крышкой и размещенное в нем на валу рабочее колесо с лопатками, покрывным прозрачным и ведущим дисками, примыкающие к ведущему диску втулки (капсулы) контейнера для красителя, сообщенные с межлопаточными каналами колеса посредством отверстий в ведущем диске, причем каждая втулка (капсула) содержит проницаемую стенку и заполнена гранулированным красителем, растворимым в перекачиваемой жидкости [2]. Known model hydraulic machine (prototype), comprising a housing with a transparent cover and an impeller placed on it on the shaft with blades, a transparent and driving discs, adjacent to the drive disc of the sleeve (capsule) of the dye container, in communication with the wheel blade channels through holes in the lead a disk, each sleeve (capsule) containing a permeable wall and filled with a granular dye soluble in the pumped liquid [2].

Недостатком этой гидромашины является неравномерность высоты впрыска окрашенных струй в межлопаточные каналы. Гранулы, заполняющие контейнер, оказывают сопротивление течению жидкости к сквозным отверстиям в ведущем диске колеса. Во время работы гидромашины по мере растворения красителя слой гранул становится тоньше, а гидравлическое сопротивление течению жидкости соответственно меньше. В процессе моделирования высоты впрыска окрашенных струй в межлопаточные каналы постоянно увеличивается. В результате возникают сложности интерпретации полученных результатов. Снижается научная ценность приводимых исследований. The disadvantage of this hydraulic machine is the uneven height of the injection of colored jets into the interscapular channels. Granules filling the container resist the flow of liquid to the through holes in the drive wheel. During operation of the hydraulic machine, as the dye dissolves, the granule layer becomes thinner, and the hydraulic resistance to the fluid flow is correspondingly less. In the process of modeling the height of the injection of colored jets into the interscapular channels is constantly increasing. As a result, difficulties arise in interpreting the results. The scientific value of the research cited is reduced.

Целью изобретения является повышение точности высоты впрыска окрашенных струй в межлопаточные каналы. The aim of the invention is to improve the accuracy of the height of the injection of colored jets into the interscapular channels.

Поставленная цель достигается тем, что в модельной гидромашине капсулы своими проницаемыми стенками обращены в сторону периферии рабочего колеса и снабжены примыкающими к ведущему диску козырьками, образующими с капсулами в зоне проницаемых стенок проточные каналы для окрашиваемой жидкости. This goal is achieved by the fact that in the model hydraulic machine the capsules with their permeable walls are turned towards the periphery of the impeller and are equipped with visors adjacent to the drive disk, forming flow channels for the liquid to be painted with capsules in the zone of permeable walls.

Предлагаемая гидромашина отличается от прототипа тем, что капсулы своими проницаемыми стенками обращены в сторону периферии рабочего колеса и снабжены козырьками, образующими с капсулами в зоне проницаемых стенок последних проточные каналы для окрашиваемой жидкости. Таким образом, заявляемая гидромашина соответствует критерию "новизна". Сравнение заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области не выявило в них наличия новых существенных признаков: козырька и проточного канала для окрашиваемой жидкости, а также новой совокупности известных существенных признаков, характерных для заявляемого технического решения. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия". The proposed hydraulic machine differs from the prototype in that the capsules, with their permeable walls, are turned towards the periphery of the impeller and are equipped with visors that form, with capsules, in the zone of permeable walls of the latter, flow channels for the liquid to be painted. Thus, the claimed hydraulic machine meets the criterion of "novelty." A comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this area did not reveal the presence of new significant features: a visor and a flow channel for the liquid to be painted, as well as a new set of known essential features characteristic of the claimed technical solution. This allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "Significant differences".

Сущность предлагаемого решения заключается в следующем. В конструкцию капсул контейнера вносятся изменения, обеспечивающие разделение полости каждой капсулы на две части: нижнюю - непроточную для окрашиваемой жидкости и верхнюю - проточную часть, расположенную в области проницаемой стенки. Непроточная часть, занимающая большую часть полости капсулы, выполняет функцию контейнера - емкости для хранения гранул красителя. Назначение проточной части - осуществление процесса растворения гранул и окраски перекачиваемой жидкости. В течение всего времени работы гидромашины на пути окрашиваемой жидкости в проточной части капсул поддерживается неизменное количество гранул, сосредоточенных под проницаемой стенкой капсул. Указанное свойство модельной гидромашины обеспечивается благодаря механизму подачи гранул на основе центробежной силы, отбрасывающей краситель из непроточной части капсул к их периферии - проточной части, на место растворившегося красителя. Использование указанного механизма стало возможным в результате предложенной ориентации капсул проницаемыми стенками в сторону периферии рабочего колеса. В зоне проницаемых стенок капсул устанавливаются козырьки, предотвращающие отброс окрашенной жидкости под действием центробежной силы к периферии рабочего колеса. The essence of the proposed solution is as follows. Changes are made to the design of the container capsules, which ensure the separation of the cavity of each capsule into two parts: the lower one is non-flowing for the liquid to be painted and the upper one is the flowing part located in the area of the permeable wall. The non-flowing part, which occupies most of the capsule cavity, serves as a container - a container for storing dye granules. The purpose of the flow part is the implementation of the process of dissolving the granules and coloring the pumped liquid. Throughout the entire life of the hydraulic machine in the path of the liquid to be painted in the flowing part of the capsules, an unchanged number of granules are maintained, concentrated under the permeable wall of the capsules. The indicated property of the model hydraulic machine is ensured thanks to the granule feeding mechanism based on centrifugal force, which discards the dye from the non-flowing part of the capsules to their periphery - the flowing part, to the place of the dissolved dye. The use of this mechanism became possible as a result of the proposed orientation of the capsules with permeable walls towards the periphery of the impeller. Visors are installed in the area of the permeable walls of the capsules to prevent the colored fluid from being thrown away by centrifugal force to the periphery of the impeller.

На фиг. 1 изображен продольный разрез гидромашины; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a hydraulic machine; in FIG. 2 - node I in FIG. 1; in FIG. 3 is a view A in FIG. 2.

Модельная гидромашина содержит корпус 1 с прозрачной крышкой 2, размешенное в корпусе 1 на валу 3 рабочее колесо 4 с лопатками 5, ведущим 6 и прозрачным покрывным 7 дисками, примыкающие к ведущему диску 6 капсулы 8 контейнера, заполненные гранулами 9 красителя и сообщенные с межлопаточными каналами 10 колеса 4 посредством отверстий 11 в ведущем диске 6. Капсулы 8 своими проницаемыми стенками 12 обращены в сторону периферии рабочего колеса 4 и снабжены примыкающими к ведущему диску 6 козырьками 13, образующими с капсулами 8 в зоне проницаемых стенок 12 проточные каналы 14 для окрашиваемой жидкости. The model hydraulic machine comprises a housing 1 with a transparent cover 2, an impeller 4 with blades 5, a leading 6 and a transparent cover 7 discs, adjacent to the leading disc 6 of the capsule 8 of the container, filled with granules 9 of the dye and communicated with the interscapular channels, placed in the housing 1 on the shaft 3 10 wheels 4 through holes 11 in the drive disk 6. The capsules 8 with their permeable walls 12 face the periphery of the impeller 4 and are provided with visors 13 adjacent to the drive disk 6, forming capsules 8 in the area of the permeable walls 12 drain channels 14 for the liquid to be painted.

Гидромашина работает следующим образом. The hydraulic machine operates as follows.

Перекачиваемая жидкость поступает в рабочее колесо 4, проходит по межлопаточным каналам 10 и подается в область нагнетания. Часть перекачиваемой жидкости с выхода рабочего колеса 4 поступает в зазор между корпусом 1 и рабочим колесом 4 на вход в капсулу 8. Проходя в зоне проницаемой стенки 12 сквозь капсулу 8 и частично растворяя гранулы 9, сосредоточенные под проницаемой стенкой 12, жидкость окрашивается и по проточному каналу 14 и отверстию 11 в ведущем диске 6 подается в межлопаточные каналы 10 рабочего колеса 4. Подкрашенная струя контрастно выделяется на фоне основного потока жидкости, образуя траекторию движения, линию тока, которая может визуально наблюдаться и фиксироваться фотокиноаппаратурой через прозрачные покрывной диск 7 и крышку 2 корпуса 1. В процессе работы гидромашины по мере растворения гранул 9 красителя в зону, ограниченную проницаемой стенкой 12 капсулы 8, с помощью центробежной силы подаются новые гранулы 9 из непроточной, расположенной на меньшем радиусе зоны капсулы 8. The pumped liquid enters the impeller 4, passes through the interscapular channels 10 and is fed into the discharge area. Part of the pumped liquid from the exit of the impeller 4 enters the gap between the housing 1 and the impeller 4 at the entrance to the capsule 8. Passing in the zone of the permeable wall 12 through the capsule 8 and partially dissolving the granules 9 concentrated under the permeable wall 12, the liquid is colored and flow the channel 14 and the hole 11 in the driving disk 6 is fed into the interscapular channels 10 of the impeller 4. The tinted jet contrasts with the main fluid flow, forming a trajectory, a streamline that can be visually observed and iksiruyut photographic equipment through the transparent cover disk 7 and the cover 2 of the housing 1. In the process of operation of the hydraulic machine as the granules 9 of the dye dissolve in the area limited by the permeable wall 12 of the capsule 8, new granules 9 from the non-flowing, located on the smaller radius of the capsule zone are fed by centrifugal force 8.

Выбор конфигурации проницаемой стенки 12 капсулы 8 и козырька 13, а также вариант их сопротивления обуславливают гидравлическое сопротивление контейнера с красителем. Конкретное конструктивное решение указанных элементов зависит от гидравлических и конструктивных параметров модельной гидромашины. The choice of the configuration of the permeable wall 12 of the capsule 8 and the visor 13, as well as the option of their resistance determine the hydraulic resistance of the container with the dye. The specific constructive solution of these elements depends on the hydraulic and structural parameters of the model hydraulic machine.

Обращение капсул 8 своими проницаемыми стенками 12 в сторону периферии рабочего колеса 4 и снабжение их козырьками 13, образующими проточные каналы 14 для окрашиваемой жидкости, устраняют неконтролируемое и незапланированное изменение высоты визуализации потока в межлопаточных каналах рабочего колеса. Как следствие, повышается научная ценность получаемых результатов, появляется возможность ориентации продольной оси капсул в радиальном направлении, а за счет этого снижаются габариты гидромашины. The circulation of the capsules 8 with their permeable walls 12 towards the periphery of the impeller 4 and supplying them with visors 13 forming the flow channels 14 for the liquid to be painted eliminate uncontrolled and unplanned changes in the height of the visualization of the flow in the interscapular channels of the impeller. As a result, the scientific value of the results is increased, it becomes possible to orient the longitudinal axis of the capsules in the radial direction, and due to this, the dimensions of the hydraulic machine are reduced.

Claims

MODEL HYDRAULIC MACHINE, comprising a housing with a transparent cover and an impeller placed thereon on the shaft with vanes, a transparent and driving disc covering and capsules of a dye container adjacent to the driving disc, communicated with the wheel blade channels through openings in the driving disc, each capsule containing a permeable the wall and is filled with granular dye soluble in the pumped liquid, characterized in that, in order to improve the accuracy of the height of the injection of colored jets into the interscapular channels , the capsules with their permeable walls are turned towards the periphery of the impeller and provided with visors adjacent to the drive disk and forming, in the zone of the permeable walls of the latter, flowing channels for the liquid to be painted.