Подвижная гидравлическая установка

 

Изобретение относится к гидромашиностроению . Полая ось 2 ротора 1 установлена на перекрытии 3 катамарана 4. Жесткий патрубок 5 соединен с гибким трубопроводом 6. Перегородка 7 разделяет ось 3 на две полости (П) нагнетательную 8 и всасывающую 9. П 8 отделена от окружающей среды при помощи перегородки 11 и сообщена с окружающей средой при помощи отверстия 12. Цилиндр 13 соединен отверстиями 14 с коническими сильфонами 15. Последние снабжены стенками 16 и жесткими связями 17с лопастями 20. Кольцо 19 имеет направляющие 18 и связано тягами 22 с цилиндром 13. Ограничители сдвига 21 установлены на связях 1.7. Маховик 23 соединен ремнем 24 с приводом 25 генератора 26. Лопасти 20 имеют поверхности 27, 28 и 29. Вентиль 30 установлен на патрубке 5. Катамаран 4 снабжен поплавками 31. Такое выполнение установки позволит расширить ее функциональные возможности и увеличить ее мощности . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Г 03 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

00 !

Ю

1 ч

14 8 70 T

17 9 15 РУ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4907455/29 (22) 04.02.91 (46) 15.04.93, Бюл. N. 14 (75) Э,П.Коваленко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1126711, кл. F 03 В 7IOO. 1983. (54) ПОДВИЖНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к гидромашиностроению. Полая ось 2 ротора 1 установлена на перекрытии 3 катамарана 4. Жесткий патрубок 5 соединен с гибким трубопроводом

6, Перегородка 7 разделяет ось 3 на две полости (П) нагнетательную 8 и всасывающую 9, П 8 отделена от окружающей среды

„„ Ж „„1809157 А1 при помощи перегородки 11 и сообщена с окружающей средой при помощи отверстия

12. Цилиндр 13 соединен отверстиями 14 с коническими сильфонами 15, Последние снабжены стенками 16 и жесткими связями

17 с лопастями 20. Кольцо 19 имеет направляющие 18 и связано тягами 22 с цилиндром

13. Ограничители сдвига 21 установлены на связях 17. Маховик 23 соединен ремнем 24 с приводом 25 генератора 26. Лопасти 20 имеют поверхности 27, 28 и 29. Вентиль 30 установлен на патрубке 5. Катамаран 4 снабжен поплавками 31. Такое выполнение установки позволит расширить ее функциональные возможности и увеличить ее мощ- ности. 1 э.п. ф-лы. 3 ил.

1809157

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для водоподъема, а также в качестве водяного двигателя.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей установки при работе ее на кинетической энергии открытоГо потока.

Цель достигается тем, что емкости ротора установки выполнены в виде конических сильфонов, герметично соединенных непосредственно с вращающимся полым цилиндром, каждая из жестких связей проходит через свою направляющую. жесткого кольца, жестко связанного с вращающимся цилиндром, на конце каждой жесткой связи, расположенным вне кольца, перпендикулярно ей установлена рабочая лопасть, а внутри кольца — ограничитель сдвига лопасти по его радиусу, причем ротор расположен между двумя корпусами катамарана и его полая ось оперта на перекрытие катамарана, неподвижная перегородка, разделяющая ось ротора, расположена перпендикулярно продольной оси симметрии катамарана, рабочая лопасть имеет

--внешнюю, вогнутую от оси поверхности, а боковые поверхности выполнены полукруглыми и имеющими вогнутости в одном направлении по окружности для всех лопастей. Тяги, жестко соединяющие кольцо и вращающий цилиндр, также выполнены полукруглыми и расположенными вогнутостями в одном направлении по окружности, а нагнетательная часть ротора имеет вентиль.

Выполнение емкостей ротора в виде ко нических сильфонов, герметично соединенных непосредственно с вращающимся полым цилиндром, позволяет увеличить диапазон скоростей, при которых происходит процесс нагнетания, так как при различной величине давления потока на лопасть сильфон сжимается в определенном диапазоне.

Этот признак является необходимым условием расширения функциональных возможностей насоса. Признак, согласно которому каждая из жестких связей проходит через, свою направляющую жесткого кольца, жестко связанного с вращающим цилиндром, обеспечивает удержание жестких связей и рабочих лопастей в требуемом положении, обеспечивающем работоспособность насо- са при вертикальном положении оси ротора.

Наличие вентиля в напорной системе позволяет переключать устройство на работу в качестве гидравлического двигателя или насоса, или одновременно насоса и двигателя, а следовательно, является необходимым условием достижения поставленной цели.

Расположение ротора между двумя корпусами катамарана является необходимым условием обеспечения мобильности устройства и одновременно повышения мощности насоса, так как позволяет увеличить скорость потока, проходящего через его ротор.

Предлагаемое по форме выполнение ра10 бочих лопастей обеспечивает повышение

КПД, так как давление потока на тело, расположенное в нем, зависит от его формы и является необходимым условием вращения ротора при поступательном движении от15

5 крытого потока, а следовательно, обеспече. ния работоспособности насоса.

Выполнение тяг, как показано выше, позволяет увеличить вращающий момент ротора.

20 Расположение продольной перегородки, разделяющей ось ротора на две полости . перпендикулярно продольной оси симметрии катамарана, является необходимым ус- ловием обеспечения нахождения

25 сильфонов, в которых происходит процесс нагнетания, в контакте с нагнетательной полостью, и сильфонов, в которых наблюдается процесс всасывания, — с всасывающей полостью.

30 На фиг.1 приводится поперечный разрез А — А ротора установки; на фйг.2 — его поперечный разрез Б-Б; на фиг.3 — общий вид устройства в плане, Подвижная гидравлическая установка

35 содержит ротор 1, полая неподвижная ось 2 которого жестко установлена на перекры- ° тии 3 катамарана 4. К оси 2 герметично подсоединен нагнетательный жесткий патрубак 5. соединенный в свою очередь с

40 гйбким трубопроводом 6, выполненным с возможностью отсоединения от него.

Ось 3 разделена продольной перегородкой 7 на две полости: нагнетательную 8 и всасывающую 9. Полость 8 отделена герме45 тично от среды, в которой находится ротор

1, полученный перегородкой 10, и гидравлически соединена с патрубком 5. Полость 9 изолирована от патрубка 5 поперечной пе-. регородкой 11 и гидравлически соединена

50 со средой, в которой ротор 1 находится через отверстие 12. На оси 3 установлен полый цилиндр 13, выполненный с возможностью вращения вокруг оси 2 без сдвига вдоль нее и имеющий отверстия 14, в пределах каждо55 го из которых герметично подсоединен конический сильфон 15,. имеющий на приводном конце жесткую стенку 16, площадь которой равна площади наибольшего поперечного сечения сильфона 15 и которая соединена жесткой связью 17, проходящей

1809157 через направляющую 18 кольца 19 с рабочей лопастью 20, жестко прикрепленной к ее второму концу за кольцом 19. На связях

17 установлены внутри кольца 19 ограничители сдвига 21. Кольцо 19 жестко связано тягами 22 с цилиндром 13. В верхней части цилиндра 13 установлен маховик 23, соединенный приводным ремнем 24 с приводом

25 генератора 26 электрического типа с возможностью отключения от маховика 23. Рабочая лопасть 20 имеет внешйюю 27, вогнутую в направлении оси ротора, и внутреннюю 28, вогнутую от оси поверхности, а боковые 29 поверхности выполнены, например, полукруглыми и ймеющими вогнутости в одном направлении по окружности для всех лопастей. Тяги 22 также выполнены, например, полукруглыми и расположенными вогнутостями в одном направлении по окружности аналогично лопастям. На жестком патрубке 5 установлен вентиль 30. Катамаран 4 имеет поплавки 31, односторонне сужающиеся к его центру, в зона сужения, расположенной в передней части по ходу движения потока, причем при соблюдении условия — < 1, где Ь вЂ” ширина поплавка, i—

Ь длина его в пределах скоса. Для зоны расширения поплавков должно соблюдаться неравенство — < 0,1, где i1 — длина скоса

Ь

11 поплавка в его задней части.

Ось 2 ротора 1 может быть расположена как вертикально (см. фиг,2), так и горизонтально (на фиг. не показано).

Установка работает следующим образом. При натекании потока на рабочие попасти 20 сила давления на них равна

F = C p —, (1)

v ,где С вЂ” коэффициент сопротивления давления, а — площадь миделевога сечения тела (проекции тела на плоскость, перпендикулярную направлению движения), р — плотность жидкости, Ч вЂ” средняя скорость натекающего на тело потока.

В положении лопастей 20, близком к перпендикулярному, по направлению движения потока в передней части ротора 1 сильфоны 15 сжимаются и в задней части— растягиваются. При сжатии сильфонов 15 .жидкость, находящаяся в них, выталкивается в нагнетательную полость 8 через отверстия 14, а при растяжении — всасывается из потока через отверстия 12 и 14 в всасывающую полость 9.

При положении лопастей 20, близком к параллельному направлению движения, они согласно формуле (1) имеют различное значение сил F, так как значения коэффици5 ента С различные. В положении лопасти 20, когда она обращена выпуклой торцевой поверхностью к натекающему потоку, значение С является минимальным. В случае, когда лопасть 20 в аналогичном положении

10 обращена к потоку вогнутым торцом, значе. ние, С является максимальным. Аналогично изменяется значение С тяг 22 в таких положениях. Так например, полное полушарие, обращенное впадиной навстречу тече15 нию, имеет С = 1,33, а полушарие, обращенное впадиной по течению — С =

0,34.

В результате разности проекции сил F, действующих касательно кольца 19, возни20 кает момент сил, вращающий ротор 1.

При этом должно соблюдаться условие

l=1

Рка lsl + g Ркр гр, . (2)

I=1 где п — число лопастей 20, F > — составляющая силы давления на лопасть 20, направленная по направлению вращения ротора 1;

r — плечо составляющей силы;

Ека, Ркр — составляющая силы давления на лопасть 20, направленная против направления вращения ротора 1; гр — плечо силы FKp.

Так как

Рка >, Fxp (3)

I =1 I =1. .1 то из неравенства (2) находим значения г ь т.е. величины возможного смещения лопа40 сти 20,определяемой моложением ограничителя сдвига 21 на жесткой связи 17. . При соблюдении условия, выраженного неравенством (2), ротор 1 вращается, В результате происходит непрерывное нагнета-.

45 ние жидкости в полость 8 и ее всасывание в полость 9. При этом давление нагнетания в полость 8 равно (при пренебрежении силами упругости сильфона 15)

50 Рс = у, (4) где F — составляющая силы давления пото-, ка на лопасть 20, направленная по ее жесткой связи 17 при нахождении лопасти в зоне нагнетания;

55 вс — площадь давления стенки 16 на сильфон 15.

Подбором изменения полученных сечений конического сильфона устанавливают с учетом соотношения (4) пределы скоростей

1809157 натекания потока на лопасти, в которых ус- сильфоны 15 гидравлически блокировать по тройство работает наиболее эффективно. отношению к полости 8.

При закрытом вентиле 30 не происходит Установку целесообразно использовать процесса нагнетания, Лопасти 20 находятся для орошения многолетних трав, располов положении, когда ограничители сдвига 21 5 женных на пойменных землях, для органирасположены у кольца 19. Момент враще- зации водопоя скота, находящегося на ния ротора 1 достигает максимально воз- выпасе в пойме рек, с соблюдением требоможного значения и ротор 1 может ванийохраныводрекиотзагрязненияидля использоваться для приведения генератора освещения мест ночевки скота.

26. Изменяя степень открытия вентиля 30, 10 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я регулируют соотношение энергии, идущей 1. Подвижная гидравлическая установна привод генератора 26 и на перекачива- ка, содержащая ротор с неподвижной полой ние жидкости. осью, разделенной продольной и поперечПодвеска ротора 1 на перекрытии 3 ка- ными перегородками на всасывающую и на- . тамарана4делаетустановкумобильной.Ус- 15 гнетательную . полоСти, цилиндр,, танавливают катамаран 4 в заданном установленный с возможностью вращения положений на потоке с помощью якорей 32 . вокруг полой оси, и емкости переменного или береговых анкеров (на фиг. не показа- обьема, прикрепленные к цилиндру и снабны). При перемещении катамарана гибкий женныежесткойсвязью,приэтомкаждаяиз трубопроводботкрепляется от патрубка5 и 20 емкостей сообщена с полостью цилиндра сматывается в бухту. при помощи отверстия, о т л и ч à ю щ а я- При отключенном от маховика 23 гене- с я тем, что установка снабжена имеющим раторе 26 установка работает только как продольйую ось симметрии катамараном с насос..: ... ..: перекрытием и поплавками, ротор — жестТаким образом, установка может рабо- 25 ким кольцом с направляющими, жестко сотать как насос и как гидравлический двига- единенными при помощи тяг с цйлиндром, тель одновременно или отдельно., емкости выполнены в виде конических сильПри натекании потока на катамаран, фонов, жесткие связи установлены в напри соблюдении неравенства — < 1 обеспе. b правляющих кольца и

Т 30 ограничителями сдвига, расположенными чиваетсяувеличениескоростипотока вмеж- внутри последнего, и рабочими лопастями, . поплавковом пространстве при расположенными на концах связей, пфи .минимальных гидравлических потерях, так этом внешняя поверхность лопастей вогнукак в этом случае исключается образование та в направлении оси ротора; внутренняя— зон вторичныхтечений, При соблюдении не- 35 в направлении от оси ротора, а боковые — в

Ь <0„ одностороннем окружном направлении, ось,. равенства — < 0,1 при выходе потока из

1 р снабжена имеющим вентиль жестким на-. межпоплавкового пространства исключает- порным патрубком, гидравлически связанся образование зон отрыва потока от стен- ным с ее нагнетательной полостью и ки, - 40 опертым на перекрытие катамарана, а проРасположение перегородки 7, разделя- дольная перегородка оси расположена пер, ющей ось3 ротора 1, перпендикулярно про- пендикулярно продольной оси симметрии дольной оси симметрии катамарана 4 и . катамарана. гидравлическое блокирование ее части от- " 2, Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я сверстий 14 цилиндра 13, находящихся на 45 я тем, что поплавки выполнены одностобоковых сторонах ротора 1 по отношению к ронне расширяющимися к центру катамарапотоку, позволяет полость 8 гидравлически на, при этом выполняются соотношения b/I соединить только с теми сильфонами 15, < 1 и b/È < 0,1, где b — ширина средней части ,которые находятся под воздействием воз- поплавка;! — длина расширяющейся по поможно большей. силы давления на них лопа- 50 току части поплавка; I> — длина сужающейся стей 20, на которые натекает потЬк, а другие по потоку части поплавка, 1809157

У

Составитель Э.Коваленко

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор A.Мотыль

Заказ 1272 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101