к-рому ведется расчет колеса, на величину сопротивлений в трубе и высоту подвеса колеса (точнее-сопла) над нижним уровнем. Поэтому следует колесо и соило ставить возможно ниже. Наиболее употребительные напоры у колес Пельтона lOO-i-400 м\ наибольшая построенная мошность в одной турбине

Фиг. 7.

40 ООО IP, наибольший D= 3,7jm, наибольший rfs0,25 л1. Потери энергии внутри турбины слагаются: 1) из потерь на трение в сопле, в зазоре между соплом и колесом, при входе на лопатку и протекании по ней; 2) из энер-

ГНИ кгм на каждый кг расхода, уносимой

водой, отходящей со скоростью v, (потеря выхода); эти две потери влияют на ?; 3) из потерь на трение в подшипниках вала и колеса о воздух; эта потеря равна 2--4% (меньше у мощных турбин) и определяет j? j. Кпд колес Пельтона наилучший у типов с п 10 (у односопловьгх колес); при больших мощностях его можно считать ??=0,85, хотя известны машины и с ?> 0,90. При прикрывании сопла кпд уменьшается, но медленно (см. ниже). Новая турбина Банки (1917 г.) принадлежит таклое к активным турбинам; она должна заполнить промежуток между колесами Пельтона и тихоходными турбинами Френсиса с ng=:50-i-70; распространения она пока не получила.

Турбина Френсиса за последние 30 лет вытеснила реактивн. турбины употреблявшихся ранее типов (Фурнейрона, Жон-валя). Колесо этой турбины состоит из двух ободьев (фиг. 7), соединенных между собою рабочими лопатками. Верхний обод, в виде искривленного диска а, укреплен при помощи втулки и шпонки на валу Ъ; нижний, или наружный, обод выполняется в виде кольца с; ободья соединены между собою

рабочими лопатками е. Между лопатками по искривленным каналам, к выходу сулшва-ющимся, протекает вода, сплошь их заполняя, изменяя при этом направление относительной скорости, увеличивая ее и уменьшая свое давление. Для впуска воды служит наиравляющий аппарат, окружающий все рабочее колесо. Он состоит из ряда направляющих лопаток / с суживающимися между ними каналами д. Эти лопатки укреплены между двумя плоскими, расставленными на расстояние J5 кольцами h ж к, к-рые называются верхним и нижним ободьями направляющего аппарата. Т. к. у реактивных турбин давление в зазоре между направляющим аппаратом и рабочим колесом не равно атмосферному, то зазор д. б. изолирован от внешнего давления. Уплотнение сверху достигается крышкой т с сальником п, а снизу опорным кольцом р, соединенным с так наз. всасывающей трубой q, отводящей воду от турбины и погруженной нижним отверстием в нижний горизонт. При таком расположении реактивная турбина, в отличие от активной, использует не только верхний напор (от верхнего уровня до турбины) h, но и нижний (от турбины до нижнего уровня) hg (фиг. 8): если всасывающая труба сплошь заполнена водой, то вверху ее получается разрежение соответственно высоте всасывания; используемая турбиной разница давлений (перед входом в турбину и за ней) соответствует уже не верхнему напору h, а полному Н. Это позволяет располагать колеса реактивной турбины, не боясь потерь, довольно высоко над нижним уровнем, что представляет практич. удобства. Произвол в этом отношении ограничивается: 1) необходимостью иметь над направляющим аппаратом до верхнего уровня слой воды примерно не менее - (во избежание засасывания

воздуха в турбину водяной воронкой) и 2) невозможностью иметь высоту всасывания более 10 м теоретически, а практически до -6 л, во избежание разрыва струи под турбиной . Второе назначение всасывающей трубы - изменять направление воды по выходе из рабочего колеса. Скорость воды при выходе обычно направлена вдоль оси турбины; чтобы направить воду влоль отводного канала, надо ее направление изменить на один или два прямых угла, что и достигается в коленах всасывающей трубы. Третье назначение всасывающей трубы- уменьшать скорость, с к-рой вода оставляет турбину; как выше сказано, соответствующий скоростной напор есть потеря энергии, и чем он меньше, тем больше коэфф. полезного действия. С этой целью всасывающая

Фиг. 8.

труба делается расширяющейся к выходу. Формы ее довольно разнообразны: прямая коническая (железная, фиг. 8, 13, 14), кривая (фиг. 15) и колоколообразная.

Регулирование турбины Френсиса производится обычно по способу Финка. С этой целью направляющие лопатки делаются поворотными вокруг осей, параллельных валу (фиг. 7). Поворот всех лопаток сразу на небольшой угол изменяет ширину прозора между ними, а значит изменяет Q . Особью короткие тяги (поводки) связывают на шарнирах хвосты направляющих лопаток М с регулировоч. кольцом. Поворот кольца (тоже на малый угол) производится регулировочным валом, который с одной стороны связан рычагами и тягами с кольцом, а с другой (уже в машинном помещении) соединен или с ручным воротом или со скалкой сервомотора авто-матиче кого регулятора. Такое регулирование называется в н утренним. Сервомотор представляет собою цилиндр с поршнем, шток к-рого связан шатуном с кривошипом регулировочного вала. При пуске масла под давлением в 10-20 atm ъ ту или другую сторону

Фиг. 9.

Фиг. 10.

цилиндра, поршень поворачивает в нужном направлении регулировочн.вал. Масяо naia-чивается особым насосом. Впуском масла заведует распределительный золотник, приводимый в движение от центробежного регулятора. Последний,а также обычно и насос вращаются ремнями от вала турбины. При разгрузке турбины и повышении ее числа оборотов сервомотор прикрывает направляющий аппарат, а при уменьшении числа оборотов- открывает. Важны: 1) быстрое действие сервомотора (д,тя чего нужен сильный сервомо-

тор и чувствительный центробежный регулятор); 2) возможно медленное возрастание или падение числа оборотов турбины до того времени, пока сервомотор передвинет направляющий аппарат (для чего нужен большой маховой момент на турбинном валу, увеличиваемый часто постановкой маховика); 3) быстрое затухание колебаний числа оборотов (для чего регулятор снабжается особыми приспособлениями-выключателями, пруншнами и пр.). Автоматический регулятор-сложная и дорогая машина; при малых турбинах его стоимость близка к стоимости самой турбины, и здесь часто обходятся без него, довольствуясь ручным регулированием. У турбин закрытых или полузакрытых обьино применяется в и е ш-нее регулирование (фиг. 9), где на-прав.11яющие лопатки из стального литья составляют одно целое с осями, выходящими через сальники в воздух, где эти оси рычагами и поводками присоединяются к регулировочному кольцу, окружающему вал турбины. У очень крупных турбин избегают регулировочного вала, двигая кольцо прямо от поршней сервомоторов (одного или двух) посредством шатунов.

Характерными величинами д.71я реактивных турбин являются: входный диаметр рабочего колеса Dj, высота направляющего аппарата Б, диаметр всасывающей трубы при входе в нее Dg (фиг. 10) и наружный диаметр направляющего аппарата1)о(фиг. 7). Удельное число оборотов турбины Френсиса значительно выше, чем у колес Пельтона; наименьшее щЧ. Увеличения rig достигают: 1) увеличершем отношений и и 2) увеличением окружной скорости и - - UV2gH, т. е. быстроты TJ. При этом характерно изменяется форма колеса, по к-рой и можно судить об его (фиг. 10 и 11).

При Wgs200 отношение s1, а s0,25;

такие турбиьш! назьшаются нормальными, а с меньшим или большим -соответственно тихоходными или быстроходными. При Ug £s 350 и выше входная кромка рабочей лопатки располагается не на поверхности цилиндра, а на коноидальной поверхности со значительным приближением верхнего конца кромки к оси. Такие турбины, называемые сверхбыстроходными Френсиса, или диагональными, -имеютдо 600; у них за характерный диаметр удобнее принимать не Dj, а диаметр выхода Dg, очень близкий по величине к Dg.

Число лопаток у колес всех этих типов-между 10 и 30. При желании иметь еще большее применяют турбины винтовые, или пропеллерные. У этих турбин наружхшй обод отсутствует, число лопаток уменьшается до 6-2, сами лопатки не из штамповаиной стали, а массивные литые; их входные и выходные кромки располагаются в плоскостях, почти перпендикулярных к валу. Такое колесо сходно с пароходным винтом или даже пропеллером аэроплана. У таких турбин rig повышается до 800-1 ООО, но есть попытки повысить его до 2 000. Турбина Лавйчека, обладающая нек-рыми особенностями, может

считаться промежуточной между диагональ-нъпди и винтовыми турбинами.

Направляющий аппарат у всех этих типов турбин сохраняет ту же конструкцию. Чем быстроходнее турбина, чем больше напор и высота всасьшания, тем меньше давление вверху всасывающей трубы и тем вероятнее кавитация, при которой нарушается

Фиг. 1 1.

плавность работы, понижается кпд турбины и разъедаются ее лопатки. Во избежание этого быстроходные турбины не могут ставиться под высокие напоры и высоко подвешиваться над нижней водой. Прежде для увеличегшя аггрегата сажали на один вал несколько колес (кратные турбины); число их о доходило до 5. Тогда аггрегата в раз больше колеса. При вертикальных турбинах кратные турбины конструктивно неудобны; теперь только некрупные горизонтальные турбины строятся иногда с <т=2 (сдвоенные турбины).

Кпд крупных турбин больше мелких; при расчетах можно принимать j?=0,77 для турбин до 100 IP; 0,80-до 1 ООО IP; 0,83- до 10 ООО IP и 0,86-для более мощных. Реактивные турбины разных типов теперь имеют примерно одинаковый ?, только у ти-Х0Х0ДШ.1Х Френсиса ц немного снижается. При испытаниях турбин часто получаются и ббльшие цифры кпд, у наиболее мощных- до 0,95, но на них неосмотрительно основывать расчеты. Из 14-23% потерь ок.2-4% падает на механические потери, а остальное \ на гидравлические в направляющем колесе, зазоре и рабочем колесе, а также в подводящей камере (см. ниже) и во всасывающей трубе, но не в подводящих или отводящих каналах или трубах, потери в которых не относятся на счет турбины. Прежде для

т. э. т. V/.

удобства привода считалось наиболее целесообразным горизонтальное расположение вала (фиг. 12 и 13), но затем бьшо выяснено, что потери во всасывающей трубе у вертикальных турбин (фиг. 7, 15) значительно меньше, чем у горизонтальных. Применение вертикальных турбин облегчилось разработкой вертикальных типов электрич. генераторов и новых типов подпятников (Митчеля или Кингсбе-ри, и.71и сегментных), так что теперь реактивные турбины с горизонтальным валом

Фиг. 12.

применяются лишь при.небольшой мощности и большом напоре. Изредка, для повышения числа оборотов генератора и удешевления его, вводят между вертикальньши валами турбины и генератора цилиндрическую зубчатую передачу, которая теперь с большим совершепством изготовляется на большие мощности и на передаточн. числа. При напорах до 10-15 м мелкие и средние турбины ставят в открытые камеры (фиг. 14). Если на вал турбины не посажен генератор, то передача на горизонтальный привод с горизонтального вала берется ремнем или канатами, а с вертикального-зуб-чатьвя колесом; последи, надо стараться избегать из-за сотрясений и износа. При больших напорах турбины ставят в металлическ. закрытые камеры в виде цилиндрических или конических кожухов (фиг. 12). Для уменьшения потерь от беспорядочного

Фиг. 13.

течения в кожухе и экономии места часто применяется спиральный кожух в виде раковины улитки (фиг. 8 и 13). К открытым турбинам вода обычно подводится каналами, к закрытьпл-трубопроводами (см.; также см. Гидроэлектрические станции). Крупные турбины, хотя бы под напором менее 10 м, теперь обычно делают тоже закрытыми,