Водяные турбины И. Е. Сафонова

Прокатные станы и турбины, построенные И. Е. Сафоновым, значительно отличались по конструкции от изображенных на этом чертеже. Это говорит о том, что И. Е. Сафонов не переставал улучшать конструкции турбин и других заводских сооружений.

Из турбин И. Е. Сафонова более совершенной была Нейво-Шайтанская. План и вертикальный разрез ее представлены на фиг. 11.

Фиг. 11. План и вертикальный разрез турбины И. Е. Сафонова, построенной им в 1841 г. на Нейво-Шайтанском заводе.

Эта турбина приводила во вращательное движение валы двух прокатных станов и один резной. Привод для передачи движения сделан, как видно из чертежа, вверху. Подушка, служащая опорой верхнему концу вертикального вала турбины, утверждена на покрышке ее кожуха посредством железных прутьев аа и болтов вв с чугунными насадками.

Водовыпускной ставень поднимался посредством зубчатых колес и домкрата, помещенного в самом кожухе турбины; к раме, надетой на внутреннюю трубу кожуха и свободно двигавшейся вверх и вниз, был прикреплен железными ручками ставень; зубчатые колеса, составлявшие часть домкрата, надеты на железный брусок, проходивший внутри кожуха и одним концом выходивший из него.

Из чертежей всех Алапаевских турбин видно, что перья их не были заключены между двумя венцами — верхним и нижним, а просто были прикреплены своими закраинами или сбоку или к восходящим зубцам нижнего колеса. Это было одним из крупных недостатков сафоновских турбин, так как вода, имея свободный выход сверху, стекала преимущественно с пера, не доходя до его внешнего края; следовательно не вся поступавшая вода сообщала перу свою живую силу, а только часть. Между прочим, в Нейво-Шайтанской турбине И. Е. Сафонов пытался уже устранить этот недостаток.

Турбины И. Е. Сафонова имели по сравнению с водяными колесами неоспоримые преимущества.

Представление о преимуществах турбин дают следующие весьма краткие сведения о различии между водяными колесами и турбинами.

Заключающаяся в воде потенциальная энергия выражается через формулу
А = 1000QH,
где Q — расход воды в секунду в м³;
Н — падение или напор в м;
1000 — вес одного м³ воды в кг.

Вода, падая с высоты Н с равномерной скоростью, наполняет ковши колеса и, произведя на них давление, опускается вниз. Это действие воды своим весом в водяных колесах представляет использование потенциальной энергии воды. Или же вода вытекает с некоторой скоростью, которая вместе со скоростью, теряемой на сопротивление, соответствует высоте Н (либо ее части) и отводится искривленными лопатками, на которые при этом производит давление. Такое действие воды своей скоростью в турбинах представляет собой использование живой силы потока воды (кинетической энергии).

Водяные турбины И. Е. Сафонова, основанные на использовании кинетической энергии, энергии удара, более удовлетворяли требованиям производства.

В турбинах механическая работа (вращение вала) получается за счет того, что вода, приобретая, в зависимости от напора, определенные скорость и направление в так называемых лопатках направляющего аппарата, изменяет эту скорость по величине и направлению в лопатках рабочего колеса. Чем больше напор, тем больше рабочая скорость воды и тем меньше должен быть размер рабочего колеса. Таким образом, даже при большом расходе воды, т. е. при значительной мощности, турбины имеют сравнительно небольшие размеры.

На фиг. 12 дано наглядное (аксонометрическое) Изображение Нейво-Шайтанской турбины И. Е. Сафонова с более высоким коэффициент ом полезного действия, чем Алапаевская и Ирбитская турбины. По подсчетам Рожкова, коэффициент  полезного действия Нейво-Шайтанской турбины был 0,7, т. е. на 0,20 (на 20%) выше коэффициента полезного действия лучшего водяного колеса.

Фиг. 12. Наглядное (аксонометрическое) изображение Нейво-Шайтанской турбины И. Е. Сафонова.

На фиг. 12 показаны направляющие лопатки, которые прикреплены к кожуху — корпусу турбины (они называются также направляющим аппаратом). Эти лопатки имеют изгиб. Следовательно, вода из пруда (напорная), поступив в корпус турбины, устремляется через направляющие лопатки, т. е. в радиальном направлении — по всей окружности.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9