Трубчато-лопастное рабочее колесо

Авторы патента:

F03B3/12 - лопатки; роторы, несущие лопатки

Владельцы патента RU 2345243:

Житников Эдуард Дмитриевич (RU)

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к конструкции рабочих колес турбин. Трубчато-лопастное рабочее колесо содержит лопасти и вал, на который посажены верхний и нижний несущие диски. Между дисками установлены трубчатые лопасти, изогнутые в виде колен. Выходы трубчатых лопастей ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего диска. Лопасти выполнены в виде отрезков труб, входные верхние участки которых расположены вертикально. Весь напорный поток проходит исключительно внутри трубчатых лопастей, что исключает неэнергетический расход воды, проходящей через турбину, улучшает кавитационную характеристику турбины и ламинарность потока. Внешние поверхности трубчатых лопастей и поверхности остальных деталей рабочего колеса остаются сухими, что снижает потери на трение. Все это повышает коэффициент полезного действия рабочего колеса. 1 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкции реактивных рабочих колес гидроэнергетических установок.

Известны различные типы реактивных рабочих колес, дающих высокий коэффициент полезного действия.

Вместе с тем, работая в условиях полного погружения в напорный поток, все рабочие колеса известных конструкций имеют ощутимые потери на трение поверхностей колес о воду.

Другой недостаток заключается в том, что возможности дальнейшего повышения энергоотдачи воды путем совершенствования конструкции известных гидроколес практически исчерпана.

Наиболее близким к изобретению является трубчато-лопастное рабочее колесо, содержащее лопасти и вал, на который посажены верхний и нижний несущие диски, между которыми установлены трубчатые лопасти, изогнутые в виде колен, причем выходы трубчатых лопастей ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего диска (RU 2019729 С1, 15.09.1994).

Задача изобретения состоит в разработке упрощенной конструкции рабочего колеса гидротурбины, дающего увеличенный коэффициент полезного действия за счет уменьшения потерь на трение воды о поверхности колеса и за счет уменьшения турбулентности потока.

Требуемый технический результат достигается тем, что в трубчато-лопастном рабочем колесе, содержащем лопасти и вал, на который посажены верхний и нижний несущие диски, между которыми установлены трубчатые лопасти, изогнутые в виде колен, причем выходы трубчатых лопастей ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего диска, согласно изобретению лопасти выполнены в виде отрезков труб, входные верхние участки которых расположены вертикально.

Вся вода напорного потока проходит исключительно внутри трубчатых лопастей, оставляя наружные поверхности лопастей и остальные поверхности деталей рабочего колеса сухими.

Входит вода в вертикальные пояса трубчатых лопастей сверху, почти вертикально, а выходит из сопловых поясов лопастей горизонтально, по касательным к окружности нижнего диска, сообщая колесу реактивный момент вращения.

На чертеже схематично изображено трубчато-лопастное колесо предложенной конструкции, вид сбоку.

Данное рабочее колесо содержит посаженные на вал 1 верхний несущий диск 2 и нижний несущий диск 3, между которым закреплены четыре трубчатые лопасти 4. Трубчатые лопасти 4 изогнуты в виде колен и выполнены в виде отрезков труб. Выходы трубчатых лопастей 4 ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего несущего диска 3. Входные верхние участки труб расположены вертикально.

Напорный поток, проходя через колена трубчатых лопастей 4, меняет свое направление от вертикального до горизонтального и вырывается из сопел лопастей 4 по касательным к окружности нижнего диска 3, сообщая рабочему колесу максимально возможный реактивный момент вращения.

Напорный поток, проходящий исключительно внутри трубчатых лопастей 4, позволяет исключить неэнергетические потери воды, проходящей через турбину, улучшает кавитационную характеристику рабочего колеса, обеспечивает ламинарность движения потока, что повышает знергоотдачу воды, а отсутствие контакта внешних поверхностей колеса с водой исключает потери на трение этих поверхностей о воду.

Следовательно, можно предположить, что при простоте конструкции коэффициент полезного действия трубчато-лопастного рабочего колеса будет не ниже, чем у рабочих колес известных конструкций.

Для регулировки расхода воды трубчато-лопастное рабочее колесо должно снабжаться задвижками, перекрывающими входные отверстия лопастей 4.

Данное рабочее колесо может содержать как всего две симметрично расположенные лопасти 4, так и большее количество лопастей 4.

При определенной направленности струй воды, подаваемой в турбину, верхние пояса трубчатых лопастей 4 будут работать как активные, увеличивая момент вращения рабочего колеса.

Трубчато-лопастные рабочие колеса могут найти применение для работы в специфических условиях, в которых колеса других конструкций будут работать с меньшим коэффициентом полезного действия.

Трубчато-лопастное рабочее колесо, содержащее лопасти и вал, на который посажены верхний и нижний несущие диски, между которыми установлены трубчатые лопасти, изогнутые в виде колен, причем выходы трубчатых лопастей ориентированы горизонтально по касательным к окружности нижнего диска, отличающееся тем, что лопасти выполнены в виде отрезков труб, входные верхние участки которых расположены вертикально.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в устройствах необъемного вытеснения, а именно в центробежных насосах для перекачивания жидкости и в турбинных установках.

Гидроагрегат // 2325549

Изобретение относится к гидроэнергетике и касается конструкции волнового гидроагрегата. .

Лопаточный аппарат рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины // 2321766

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, конкретно гидротурбостроения, в частности к устройству лопаточного аппарата рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины (типа Френсис).

Рабочее колесо гидротурбины // 2242633

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для превращения энергии водяного потока реки в электрическую, а именно к рабочему колесу гидротурбины, применяемому в гидроэлектростанциях.

Лопасть рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины // 2219368

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при создании радиально-осевых гидротурбин. .

Способ крепления лопастей поворотно-лопастной гидротурбины // 2207444

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в гидротурбинах. .

Гидравлическая машина // 2185525

Изобретение относится к гидравлической машине, в которой имеется заполняемый жидкостью резервуар с входным отверстием и по крайней мере одним выходным соплом. .

Ротор турбины // 2168058

Изобретение относится к роторам турбин и может быть использовано в области энергомашиностроения, двигателестроения и общего машиностроения. .

Рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины // 2166121

Рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины // 2157465

Гидравлическая турбина // 2369770

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидротурбинных установках, в частности в гидравлических турбинах ортогонального типа с малыми напорами

Лопаточный аппарат рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины // 2422670

Изобретение относится к области гидротурбостроения и может быть использовано при разработке рабочих колес радиально-осевых гидротурбин

Турбины с отводящим проходом для удаления посторонних предметов // 2430263

Изобретение относится к турбинам или силовым установкам, вырабатывающим электричество с использованием потока жидкости, в частности воды, а более конкретно - к таким устройствам, в которых поток жидкости вращает большой ротор типа винта или рабочего колеса, имеющий внешний кольцевой обод, расположенный внутри большого кольцевого корпуса

Погружная гидроэнергетическая турбина с камерами плавучести // 2432490

Способ и устройство преобразования энергии морских волн в электроэнергию посредством различия в коэффициентах формы, определяющих гидравлическое сопротивление // 2438036

Изобретение относится к способу и устройству для постепенного преобразования энергии морских волн в электроэнергию

Рабочее колесо гидравлической машины, гидравлическая машина, содержащая такое рабочее колесо, и установка преобразования энергии, оснащенная такой гидравлической машиной // 2479746

Рабочее колесо для непосредственно соединенной тихоходной малой гидротурбины диагонального типа, применяемой в гидродинамической энергосберегающей охлаждающей башне // 2492351

Изобретение относится к рабочему колесу для непосредственно соединенной тихоходной малой гидротурбины диагонального типа, применяемой в гидродинамической энергосберегающей охлаждающей башне, которое содержит верхний венец, нижнее кольцо и лопасти с изогнутой поверхностью, установленные между верхним венцом и нижним кольцом

Турбинная установка и электростанция // 2502890

Изобретение относится к турбинным установкам, которые могут быть использованы для производства электроэнергии. Турбинная установка содержит облопачивание 11, включающее криволинейные лопатки, внутренний конец каждой из которых заделан в полости 14, открытой с одной стороны; и генератор 20, расположенный в полости 14 и соединенный с облопачиванием 11. Каждая криволинейная лопатка имеет динамическую структуру и выполнена с возможностью увеличения в размерах под действием гидростатического давления и с возможностью сжатия под действием противодавления. Изобретение направлено на создание турбинных установок, характеризующихся простотой конструкции и эффективной работой. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Колесо типа френсис для гидравлической машины, гидравлическая машина, содержащая такое колесо, и способ сборки такого колеса // 2509227

Изобретение относится к колесу типа Френсис для гидравлической машины, к гидравлической машине, содержащей такое колесо, а также к способу сборки такого колеса. Колесо 1 типа Френсис для гидравлической машины имеет в своем составе наружный обод, обладающий симметрией вращения относительно центральной оси этого колеса, внутренний обод 4, обладающий симметрией вращения относительно упомянутой оси, и множество лопаток 2, проходящих между внутренним ободом и наружным ободом. Колесо 1 содержит по меньшей мере два элемента, задающих, по меньшей мере частично, наружный обод 6 и/или два элемента, задающий, по меньшей мере частично, внутренний обод 4. По меньшей мере одна кромка лопатки 2 вставлена между двумя элементами, задающими наружный обод и/или внутренний обод 4. Изобретение направлено на создание колеса, изготовление которого легко поддается промышленному освоению при обеспечении удовлетворительного уровня качества. 3 н. и 6 з.п.ф-лы, 7 ил.

Гидроэлектрическая энергосистема и турбина в трубе // 2526604

Изобретение относится к области гидроэлектрической выработки электроэнергии. Сферическая турбина 96 выполнена для вращения в поперечном направлении в цилиндрической трубе под действием рабочего вещества, протекающего через трубу в любом направлении. Турбина 96 в рабочем состоянии соединена с вращающейся машиной или генератором для выработки электричества. В одном примере осуществления лопатки 112, 114, 116, 118 сферической турбины 96 изогнуты в дугу приблизительно на 180 градусов в плоскости, которая наклонена под углом относительно оси вращения центрального вала 64. В другом примере осуществления внутри цилиндрической трубы установлен дефлектор по восходящему потоку сферической турбины 96 для управления потоком через сферическую турбину 96 экранированием части этого потока. Лопатки 112, 114, 116, 118 сферической турбины 96 имеют в поперечном сечении аэродинамический профиль для оптимизации гидродинамического потока, для минимизации кавитации и для максимизации преобразования аксиальной энергии в энергию вращения. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 7 ил.