Водяные турбины И. Е. Сафонова

Далее показано рабочее колесо турбины, представляющее собой диск, по окружности которого укреплены также изогнутые лопатки, но эти лопатки изогнуты в ином направлении против направляющих. Вода, вытекающая из направляющих лопаток, действует на лопатки рабочего колеса и вращает его вместе с валом. Таким образом, живая сила потока воды отдает свою энергию через рабочее колесо валу турбины.

Расход воды регулируется опусканием щита цилиндрической формы. Для поднятия или опускания этого щита применен механизм. Работа механизма ясна из чертежа. Регулирование расхода воды в турбинах по способу И. Е. Сафонова опусканием и поднятием цилиндрического щита принято и в наши дни для всех микротурбин.

Таким образом, водяные турбины обладают по сравнению с водяными колесами многими достоинствами.

Размеры турбин (а следовательно, и зданий для них) во много раз меньше размеров водяных колес.

Турбины в отличие от водяных колес могут быть приспособлены к любым напорам и расходам воды. Их можно строить на любую мощность. Коэффициент полезного действия турбин значительно выше. Число оборотов турбин достаточно велико и позволяет, в большинстве случаев, соединять их с рабочими машинами непосредственно, т. е. без передаточной трансмиссии. Регулирование мощности и числа оборотов турбины более совершенно. Многие турбины могут одинаково хорошо работать при повышении уровня нижней воды, т. е. уровня воды ниже плотины, тогда как водяные колеса в таких случаях прекращают работу.

Интересно сравнение турбин И. Е. Сафонова с наиболее совершенными в то время водяными колесами Нижне-Исетского казенного завода.

В 1839 году на Нижне-Исетском заводе были построены три стана: плющильный, листокатальный и резюй. Для привода их в действие были установлены три вертикальных верхнебойных колеса. Каждое из них брало воды по 200 кв. вершков при напоре над центром выпускного окна в 3,5 аршина. Следовательно, на все три колеса расходовалось 600 кв. вершков. Плющильный стан прокатывал в сутки 450 пудов болваночного железа, листокатальный — 375 листов.

Нейво-Шайтанская турбина И. Е. Сафонова расходовала воды только 180 кв. вершков, т. е. в три раза меньше, чем три Нижне-Исетских колеса, а результат ее действия был вдвое выше.

Производительность Алапаевских заводов с постройкой турбин намного повысилась. В то же время заводы расходовали значительно меньше воды и перестали испытывать ее недостаток.

Все три турбины действовали на прокатных станах. Применение их к сложным по тому времени машинам заводского производства позволяло заключать, что турбины могут быть применяемы к какой угодно машине.

При вертикальных гидравлических верхнебойных колесах Алапаевские плющильные станы прокатывали в сутки от 400 до 575 пудов болваночного железа и выдавали в то же время от 450 до 500 листов. С применением турбин каждый стан стал пропускать в сутки 1000 пудов болваночного железа и вырабатывать от 1000 до 1050 листов. Как болванки, так и листы выделывались окончательно в три нагрева, между тем прежде было мало семи нагревов. При турбинах на прокатные станы расходовалось вдвое меньше топлива; воды же турбины потребляли вполовину меньше, чем вертикальные колеса. Все это имело в то время большое значение, так как запасы лесных массивов Алапаевских заводов сильно истощались, а воды заводам не хватало.

Все литературные и архивные источники, а также сохранившиеся чертежи И. Е. Сафонова приводят к выводу, что в его лице выступил творец первой водяной центробежной турбины. Громадный технический кругозор, пытливость ума, выдающиеся способности позволили ему сразу удачно построить турбину большой мощности. Творческая мысль И. Е. Сафонова неустанно работала над совершенствованием конструкции турбин.

Первую турбину — Алапаевскую — Игнатий Егорович построил с приводом, расположенным под турбиной. Колесо турбины имело большой диаметр — 1 саж. 5 фут, или (0,305X 12)—3,66 м. Очевидно, изобретатель подходил к вопросу вначале осторожно, опасаясь допустить какую-либо ошибку в точном определении числа оборотов турбины. Это же заставило изобретателя установить две пары зубчатых передач, изменяя которые можно было бы практически подойти к наиболее приемлемому числу оборотов прокатных валов. Установка второй пары колес была вызвана, как видно из чертежа, также соображениями удобства работы при прокатке металла.

У третьей турбины — Нейво-Шайтанской,— построенной И. Е. Сафоновым через три года, диаметр колеса был уже значительно меньше, чем у первой, зато мощность турбины была увеличена почти вдвое, путем улучшения конструкции рабочего колеса и направляющего аппарата.

Конструкция второй турбины — Ирбитской — предусматривала устройство привода зубчатых колес сверху. При этом изобретатель ограничился одной парой колес вместо двух пар, которые были в первой турбине.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9