Александр Балакшин - Сергей Александрович Балакшин 1877—1933 Страница 6

Рис. 2. Схема расположения гидротурбины на мельнице

а — компоновка открытой турбинной камеры при небольшом колебании уровня воды в подходном канале; б — план установки; в — компоновка турбинной камеры при большом колебании уровня в подходном канале 1 — мелкая сороудерживающая решетка; 2 — паз затворов; 3 — верхняя опорная пята; 4 — верхний подшипник; 5 — рабочий шкив; 6 — регулятор; 7 — задняя стенка турбинной камеры; 8 — сальник; 9 — регулирующий вал; 10 — тяга к регулирующему кольцу; 11 — нижняя пята; 12 — отсасывающая труба; 13 — направляющий аппарат гидротурбины; 14—гидротурбина; 15 — крышка гидротурбины; 16—сальник; 17 — вал гидротурбины; 18—потолок турбинной камеры; 19—подводящий канал; 20 — отводящий канал

Гидротурбина с вертикальным валом и всеми элементами управления устанавливалась на мельнице (рис. 2). Вода подводилась к турбине из реки через бесплотинный водозабор и короткий канал — 19. В голове канала устанавливались сороудерживающие решетки, представлявшие собой ряд деревянных свай диаметром 5—10 см, забитых с шагом 30—40 см для задержания крупного сора. Непосредственно перед входом в турбинную камеру крепилась мелкая наклонная сороудерживающая решетка для задержания более мелкого сора. Мелкая решетка выполнялась из деревянных реек или полосового железа с просветами около 5 см. Площадь решеток назначалась из условия пропуска максимального расхода через решетки со скоростью порядка 1 м/с. За решетками по течению воды предусматривался простейший деревянный затвор, позволявший перекрыть полностью вход в открытую турбинную камеру для осмотра гидротурбины и ее элементов.

Открытые турбинные камеры выполнялись в двух -вариантах: при небольших колебаниях уровня в верхнем бьефе (около 2,5 м) пол мельничного помещения располагался выше максимального уровня воды из подходного канала (рис. 2, а); при больших колебаниях уровня в целях сокращения длины вала допускался подъем уровня выше пола мельницы (рис. 2, в). Во втором варианте пол мельницы делали водонепроницаемым, и турбинный вал во избежании протечки воды проходил через сальник.

Кроме турбин с вертикальным расположением вала, на Курганском турбиностроительном заводе строили турбины с горизонтальным валом и изогнутой отсасывающей трубой (рис. 3). Но и здесь вода к направляющему аппарату такой гидротурбины подводилась из открытой камеры. Горизонтальное же расположение вала в ряде случаев позволяло избежать лишней передачи шестернями. Например, на горизонтальном валу в турбинном помещении размещались два маховика с передачей от одного на генератор или мультипликатор, от другого — на мельничное колесо для помола зерна (см. рис. 3). Выполнялись также компоновки со сдвоенными горизонтальными турбинами на общем горизонтальном валу и питанием из открытой камеры. Общей для двух турбин была и отсасывающая труба (рис. 4).

Вскоре С. А. Балакшин внес в конструкцию гидротурбины типа „Богатырь“ ряд изменений. Он отказался от применения нижней опорной пяты, а вал рабочего колеса гидротурбины сделал составным из двух частей, соединенных с помощью муфты. Это создавало удобство для транспортировки и обеспечивало выпуск гидротурбин вне зависимости от времени поступления заказа (длина вала подбиралась в каждом отдельном случае с учетом высоты помещения мельницы). В связи с устранением нижней опорной пяты конструкция верхней опорной пяты претерпела также изменения.

Кроме гидротурбины „Богатырь“ разных габаритов и мощностей, завод выпускал турбины типа „Борец“, которые состояли из двух колес. Верхнее неподвижное колесо с жестко закрепленными лопатками выполняло роль направляющего аппарата, а нижнее — рабочего колеса, установленного на валу. Вал крепился в верхней и нижней опорных пятах. При этом с помощью ^верхней опорной пяты можно было поднимать или опускать рабочее колесо и регулировать зазор между ними и направляющими аппаратами. Стоимость гидротурбин „Борец“ была значительно ниже стоимости турбин „Богатырь“, но гидротурбины „Борец“ имели более низкий кпд и потребляли больше воды. По этой причине их производство вскоре было прекращено.

В 1905—1919 гг. на Курганском турбиностроительном заводе были созданы разные типы турбин (см. прил. табл. 1), а также вертикальные турбины — „Волх“, „Вольта“, „Дунай“ и „Поток“. За это время завод изготовил около тысячи гидротурбин, имеющих мощность от 1,0 („Борец“ — „Крошка“) до 300 кВт („Борец“ нормальный), рабочий напор — от 0,5 до 4,5 м и расход воды — до 9,0 м3/с. Коэффициент полезного действия этих гидротурбин составлял в среднем 80 %.

Рис. 3. Компоновка с горизонтальной радиально-осевой турбиной

1 — подводящий канал; 2 — затвор; з — регулировочный вал; 4 — турбинный вал; 5 — отводящий канал; в — подшипник; 7 — маховик; 8 — гидротурбина; 9 — отсасывающая труба; 10 — открытая турбинная камера.

Рис. 4. Компоновка со сдвоенными гидротурбинами „Богатырь“ на горизонтальном валу

1 — отводящий канал; 2 — отсасывающая труба; з — рабочее колесо; 4 — верхняя камера; 5 — подъемник для затворов; 6 — регулятор; 7 — мельница; 8 — передача на вертикальный вал

Цеха Курганского турбиностроительного завода, 1914 г.

Среди различного оборудования, выпускаемого в этот период Курганским заводом, важное место занимают турбопоставы. Представьте себе металлический кожух, внутри которого размещены два жернова: нижний — неподвижный и верхний — вращающийся. Сверху кожуха закреплены бункер, в который засыпают зерно, предназначенное для размола, а сбоку кожуха — желоб, через который высыпается мука. Такой кожух-турбопостав размещали на чугунном постаменте, сквозь него проходил вертикальный вал гидротурбины, на верхнем конце которого крепился верхний жернов постава. В качестве гидротурбины обычно использовали турбину типа „Богатырь“.

Такое устройство имел турбопостав, если на мельнице был один постав (один комплект жерновов). В случае же, когда на мельнице применяли несколько поставов (несколько комплектов жерновов), работавших одновременно, конструкция их была несколько иной. Каждый постав в постаменте имел горизонтальный вал, вращавшийся в подшипниках. На выступавшем за габариты постаменте в конце этого вала был установлен шкив, а на другом конце — коническая шестерня. Она была сцеплена с другой конической шестерней на нижнем конце вертикального вала. На его верхнем конце с помощью соединительного шарнира был закреплен верхний жернов постава. Вертикальный вал постава вращался в нижнем (опорном) и верхнем подшипниках. Шкив, валы и жернова каждого постава вращались посредством ремня, накинутого на шкив вертикального вала гидротурбины. На вертикальном валу гидротурбины размещалось несколько шкивов (по числу поставов мельницы).

Турбопоставы системы инженера С. А. Балакшина (см. прил. табл. 2) отличались крайне простой конструкцией. Их было „легко установить и эксплуатировать: они обеспечивали быстрый пуск и полную бесшумность хода механизмов, долгую работу без ремонта, удобство регулирования расхода воды и помола и главное стоили совсем недорого“.

Штат работников завода был невелик. И им было непросто проводить предварительное обследование мест предполагаемых установок турбин. Поэтому С. А. Балакшин разработал специальные анкеты-инструкции, которые рассылались заказчикам. В инструкциях содержались интересующие турбиностроителей вопросы, в частности о „количестве воды, протекавшей в реке за единицу времени на участке реки, где предполагалась установка турбины“. Понимая, что у заказчика может не быть прибора для измерения расходы воды (вертушка и пр.), составитель рекомендовал элементарно простой способ: бросить в воду закупоренную бутылку и заметить расстояние, которое она проплывет в единицу времени. По этим данным можно было рассчитать скорости потока на поверхности реки, а определив ширину и глубину реки — расход воды. Кроме того, в анкете запрашивались предполагаемое количество работающих поставов, а также характеристика напора, ожидаемого на мельнице, и описание места, где ее предполагает разместить заказчик. Все эти сведения позволяли прямо на заводе рассчитать и подобрать требуемый в тех или иных условиях тип гидротурбины, провести компоновку сооружений и т. п.

Для удобства транспортировки гидротурбину после сборки и проверки в заводских условиях демонтировали на отдельные узлы и части (отсасывающая труба, направляющий аппарат, вал, рабочее колесо, болты и гайки) и затем упаковывали. Каждая упаковка- ящик имела допустимый вес и габариты, соответствующие условиям перевозки как по железной дороге, так и на лошадях или верблюдах. В ящик вкладывали инструкцию по сборке и монтажу турбины на месте и по ее эксплуатации. Содержание инструкции было доступно и малоквалифицированному в этой области человеку.