До найбільш поширених лопатевим гідродвигунів відносяться радіально-осьові та осьові гідротурбіни. Радіально-осьова гідротурбіна принципово не відрізняється по конструкції від відцентрового насоса. Напрямок руху рідини в ній і напрямок обертання колеса протилежні руху в відцентровому насосі. Радіально-осьова турбіна і відцентровий насос є оборотними машинами і можуть працювати як в турбінному, так і в насосному режимах.
Розглянемо докладніше механізм передачі енергії в лопатевої гідромашині. При обтіканні потоком Крилової профілю (наприклад, крила літака) на його верхній і нижній поверхнях утворюється перепад тиску і отже, виникає сила Р, яка називається підйомної силою.
Аналогічно цьому виникає підйомна сила на лопатках робочого колеса лопатевої гідромашини при русі їх в рідині. У лопатевого насоса напрямок моменту підйомних сил протилежно напрямку обертання робочого колеса. Долаючи цей момент при обертанні, колесо здійснює роботу. Для цього до колеса від двигуна підводиться енергія, яка, відповідно до закону збереження енергії передається рідини і збільшує її питому енергію.
Надалі питома енергія рідини частково перетворюється в тепло через тертя між шарами рідини в насосі і, отже, втрачається частково залишається в формі механічної питомої енергії, складаючи корисний напір насоса. Насос конструюють так щоб втрати енергії побуту можливо малими.
У лопатевого двигуна (гідротурбіни) напрямок моменту підйомних сил збігається з напрямком обертання колеса. Впливаючи на лопатки рідина обертає робоче колесо, передаючи йому енергію.
Лопатеві насоси бувають одноступінчастими і багатоступінчатими. Одноступінчасті насоси мають одне робоче колесо, багатоступінчасті насоси - кілька послідовно з'єднаних робочих коліс, закріплених на одному валу. У одноступінчатих насосів консольного типу робоче колесо закріплено на кінці (консолі) вала. Вал не проходить через область всмоктування що дозволяє застосувати найпростішу форму підведення у вигляді прямоосне конфузора.
Насос двостороннього входу має роздвоюється спіральний підведення. Рідина входить в робоче колесо з двох сторін двома потоками. У робочому колесі ці потоки з'єднуються і виходять в загальний відведення.
Одноступінчасті насоси повідомляють рідини обмежений натиск. Для підвищення напору застосовують багатоступінчасті насоси, в яких рідина проходить послідовно через кілька робочих коліс, закріплених на одній валу. При цьому пропорційно числу коліс збільшується натиск насоса.
Осьові насоси являють собою вертикальну конструкцію, з вихідним патрубком, що направляють апаратом і відвідним коліном, в якому розташовується на вертикальному валу (основному) робоче колесо.
Робоче колесо осьового насоса схоже на гребний гвинт корабля. Воно складається з втулки 1, на якій закріплено кілька лопатей 2. представляють собою удобообтекаемое зігнуте крило з закрученою передній, набігає на потік, кромкою. При переміщенні профілю лопаті, що викликається обертанням робочого колеса, в рідини, за рахунок зміни швидкості її течії вздовж нижньої і верхньої поверхні профілю, тиск над профілем має підвищитися, а під профілем - знизитися. Завдяки цьому створюється натиск насоса. Основна маса потоку в межах колеса рухається в осьовому напрямку, що і визначило назву насоса. Механізм передачі енергії від робочого колеса рідко-сти той же, що і у відцентрового насоса. Відведенням насоса служить осьової направляючий апарат 3. задопомогою якого усувається закрутка рідини і кінетична енергія її перетворюється в енергію тиску.
Проміжний вал, з'єднаний з ведучим електродвигуном і знаходиться поза корпусом насоса, під'єднується до основного валу.
Осьові насоси застосовують при великих подачах і малих напору.
В осьовому насосі рідина рухається по циліндричним поверх-ності, співвісним з валом насоса. Отже, радіуси, на яких рідина входить в колесо і виходить з нього, однакові.
Розрізняють осьові насоси двох типів:
ОВ - осьової вертикальний насос з жорстко закріпленими лопатями робочого колеса (звані також пропелерними) - осьове положення;
ОПВ - осьової вертикальний насос з приводом (ручним, електричним, електрогідравлічним) повороту лопатей робочого колеса.
Насоси обох різновидів будують зазвичай одноступінчастими, рідше двоступінчастими.
Для розгляду роботи осьових машин користуються теорією решітки профілів.
Розсікаючи колесо циліндричною поверхнею радіусу rи розгортаючи цю поверхню з перетинами лопатей, отримуємо плоску решітку профілів осьової машини.
Основні величини, що характеризують геометрію решітки, наступні: t - крок лопатей, що дорівнює відстані між подібними точками перетинів лопати; b - довжина хорди перетину лопаті; В - ширина решітки (розмір, паралельний осі обертання); # 946; у - кут установки лопаті (кут між хордою лопаті і віссю решітки).
Характеристика осьового насоса.
Напір максимальний при подачі Q = 0. При малих подачах крива Н = F (Q) круто падає вниз, маючи характерний перегин в точці А. на відміну від відцентрових насосів, потужність осьових насосів знижується при збільшенні подачі і має найбільше значення при подачі, що дорівнює нулю. Різке зростання напору і потужності осьового насоса при малих подачах обумовлено тим, що при нерозрахованих подачах натиск, який посилає колесом рідини на різних радіусах, різний. Внаслідок цього при малих подачах на частини колеса виникає зворотний рух рідини з відведення в робоче колесо. Багаторазове проходження рідини через колесо приводить до додат-Передачі передачі їй енергії від лопатей. Однак цей процес сопровож-дається збільшеними гідравлічними втратами.
В осьовому насосі можна розширити діапазон робочих подач і напорів, в якому насос працює економічно, застосувавши поворотні лопаті. Зі зміною кута установки лопаті характеристика насоса сильно змінюється при незначному зниженні оптимального ККД.
При діаметрах робочого колеса від 295 до 1850 мм насоси типів ОВ і ОПВ мають робочі параметри в наступних діапазонах:
Частота обертання, об / хв ....................................... ..960-210
Подача, м 3 / год ...................................................... 4450-54700
Потужність, кВт ................................................... 44-3000
Список використаної літератури.
1. Башта Т.М. Гідравліка, гідромашини і гідроприводи.
2. Велика радянська енциклопедія (електронний довідник).