Конструкция верхнего кольца направляющего аппарата и крышки турбины зависят от общей компоновки, типа и размера турбины. В радиально-осевых турбинах эти детали конструктивно обычно объединяют в одну. Это объясняется тем, что кроме небольшого участка верхняя граница проточной части сразу же образуется самим рабочим колесом. В случае расположения на крышке турбины опоры подпятника она имеет большую высоту.
Крышка радиально-осевой турбины, обычно (рис. IV. 10) формируется из наружной и внутренней областей. Снаружи крышка имеет цилиндрическую стенку с мощным, подкрепленным ребрами опорным фланцем, который шпильками притягивается к фланцу статора; высота этой части должна согласовываться с длиной верхней цапфы направляющих лопаток. Внутренняя область крышки отделена от наружной промежуточной цилиндрической стенкой и пространство между ней и наружной стенкой ужесточается системой радиальных ребер. Нижняя поверхность наружной области крышки выполняется в виде кольцевой пластины, имеющей вырезы для размещения опорных элементов направляющих лопаток (стаканов или нижних втулок). Верхняя часть наружной области крышки закрыта кольцевой плитой с вырезами для опорных элементов направляющих лопаток. Нижняя часть внутренней области крышки выполнена в виде массивной кольцевой плиты, расположенной над верхним ободом рабочего колеса; с внутренней стороны эта область замкнута цилиндрической стенкой, внутри которой обычно размещен корпус направляющего подшипника турбины. Вся внутренняя полость крышки ужесточается вертикальными ребрами, образующими отсеки, в которых размещаются различные устройства (трубопроводы, маслоохладители и др.).
В тех случаях, когда опора подпятника располагается на крышке турбины, средняя цилиндрическая стенка выполняется в виде конической оболочки. Иногда промежуточные стенки вообще не делают и во всей внутренней поверхности располагают только сплошные радиальные ребра. В нижней части на крышке устанавливается неподвижная часть верхнего лабиринтного уплотнения рабочего колеса.
В поворотно-лопастных турбинах объединение ВКНА с крышкой осуществляется только на небольших турбинах (с D1< 4,5-5,0 м).
Рис. IV. 10. Крышка турбины: а — радиально-осевого типа (I — с одинарным фланцем; II — с двойным фланцем; III — с опорой подпятника на крышке);
б — поворотно-лопастного типа
Обычно верхнее кольцо направляющего аппарата имеет коробчатое сечение, образованное двумя цилиндрическими стенками, закрытыми сверху и снизу кольцевыми плитами с вырезами для - опорных элементов направляющих лопаток. Цилиндрические стенки ужесточены радиальными ребрами, число которых обычно равно половине числа направляющих лопаток (рис. IV. 11).
Верхнее кольцо снаружи и изнутри имеет мощные фланцы, подкрепленные радиальными ребрами. С помощью болтов или шпилек оно соединяется со статором и крышкой турбины. В настоящее время верхнее кольцо выполняется в виде сварной конструкции из листовой углеродистой стали. В некоторых турбинах нижняя плоскость ВКНА снаружи защищается листами коррозионно-стойкой стали, прикрепленными винтами. В прежних конструкциях ВКНА обычно выполнялось в виде стальных отливок. ВКНА состоит из секторов, соединяемых болтами; число секторов (2—8 шт.) зависит от размеров турбины.
Крышка поворотно-лопастной турбины (см. рис. IV. 10, б) в связи со спецификой проточной части имеет развитую вниз форму, и обычно состоит из нескольких поясов по высоте, соединяемых между собой болтами. Высота поясов определяется возможностями производства, монтажа и транспортировки деталей. Каждый пояс сверху и снизу имеет кольцевые внутренние фланцы, посредством которых осуществляется соединение поясов между собой. Внутри поясов располагаются вертикальные ребра жесткости. В нижнем поясе крышки устанавливается корпус турбинного подшипника.
Рис. IV. 12. Сервомотор одинарный (тип 1):
1 — тяга; 2 — стакан; 3 - поршень; 4 - цилиндр
Рис. IV. 13. Сервомотор сдвоенный (тип 2):
1 — втулка регулирующая; 2 — камень; 3, 8 — цилиндры; 4, 7 — поршни; 5 — корпус; 6 — тяга
Толщины различных элементов крышки турбины и верхнего кольца направляющего аппарата выбираются конструктивно с последующей корректировкой на основании выполняемых поверочных прочностных расчетов.
Для НКНА поверочных прочностных расчетов не проводят.
IV.7. ОСОБЕННОСТИ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА КАПСУЛЬНЫХ ГИДРОТУРБИН
В соответствии с формой проточной части капсульных турбин в них применяется конический направляющий аппарат, лопатки которого имеют переменную по высоте профильную часть. В зависимости от размеров машины крепление лопаток осуществляется на внутренней и наружной цапфах, по одной опоре на каждой из них.
Для турбин с диаметром рабочего колеса до 6000 мм механизм поворота располагается снаружи капсулы и воздействует на внешние цапфы лопаток (см. рис. IV.2, б); при диаметре рабочего колеса свыше 6000 мм механизм поворота размещен внутри капсулы и воздействует на внутренние цапфы (см. рис. IV.2, а). Механизм состоит из регулирующего кольца, серег, пальцев, рычагов и накладок, соединенных с помощью сферических шарниров. Поскольку для турбин такого типа еще не накоплено достаточного статистического материала — проектирование лопаток и механизмов их привода осуществляется индивидуально.
