Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями



Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями
Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями
Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями
Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями
Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями
Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями
Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями

 


Владельцы патента RU 2497020:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в качестве гидротурбины электростанции. Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями содержит вал и ряд идентичных между собой лопастей, образуя по меньшей мере одно рабочее колесо. Лопасти соединены с валом при помощи осей 2. Все лопасти состоят из ряда пластин и держателя 13 угла поворота. Две прямоугольные пластины прикреплены к оси 2, установленной на валу, при помощи подшипников. К нижней и верхней части прямоугольных пластин лопасти присоединены по две треугольные пластины, которые соединены между собой и прямоугольными пластинами при помощи осей и подшипников. Внутри лопасти 7 установлен держатель 13 угла поворота, содержащий рамку 22, которая жестко присоединена к оси 2, установленной на валу. По рамке 22 при помощи подшипников одним концом перемещаются рычаги, которые соединены между собой осью, другими концами рычаги присоединены к соответствующим прямоугольным пластинам при помощи шарниров. Внутри рамки 22 по углам установлены две пружины. Изобретение направлено на уменьшение ударных процессов. 7 ил.

 

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно может быть использовано в качестве гидротурбины электростанции малой, средней мощностей, и даже большой мощности при установке комплекса гидроагрегатов.

Известна гидротурбина с самозакрывающимися лопастями /RU 2010125800 А МПК F03B 17/06, опубликованная 27.12.2011/, содержащая вал, к которому присоединены оси лопастей, при этом к осям лопастей при помощи шарнира присоединены пластины, к верхней и нижней частям пластин присоединены створчатые пластины, соединенные между собой и пластинами, насаженными на ось, при помощи шарниров, к оси лопасти присоединен держатель угла поворота, содержащий рамку, жестко соединенную с осью лопасти, по которой одним концом перемещаются рычаги, соединенные валом, при этом другие концы рычагов присоединены при помощи шарниров к пластинам лопасти, лопасти и вал гидротурбины устанавливаются в потоке жидкости вертикально или горизонтально.

Недостатком данной гидротурбины является высокий износ и деформация деталей и узлов лопасти, вследствие ударных процессов при открывании лопасти.

Задачей изобретения является создание гидротурбины с самозакрывающимися лопастями при осуществлении которой достигается технический результат, заключающийся в уменьшении ударных процессов.

Указанный технический результат достигается тем, что гидротурбина с самозакрывающимися лопастями содержит вал и ряд идентичных между собой лопастей, которые образуют по меньшей мере одно рабочее колесо, указанные лопасти соединены с валом при помощи осей и состоят из ряда пластин и держателя угла поворота, при этом две прямоугольные пластины прикреплены к оси, установленной на валу, при помощи подшипников, к нижней и верхней части прямоугольных пластин лопасти присоединены по две треугольных пластины, которые соединены между собой и прямоугольными пластинами при помощи осей и подшипников, внутри лопасти установлен держатель угла поворота, содержащий рамку, которая жестко присоединена к оси, установленной на валу, по рамке при помощи подшипников одним концом перемещаются рычаги, которые соединены между собой осью, другими концами рычаги присоединены к соответствующим прямоугольным пластинам при помощи шарниров, внутри рамки по углам установлены две пружины.

На фиг.1 изображено «рабочее колесо» гидротурбины, стрелками показано направление движения потока жидкости.

На фиг.2 изображена лопасть гидротурбины, вид спереди.

На фиг.3 изображена лопасть гидротурбины, разрез по А-А, в закрытом состоянии.

На фиг.4 изображена лопасть гидротурбины, вид сверху.

На фиг.5 изображена лопасть гидротурбины, вид снизу, стрелками показано направление движения потока жидкости.

На фиг.6 изображены рычаги держателя угла поворота.

На фиг.7 изображен держатель угла поворота.

Гидротурбина содержит вал 1, на котором при помощи идентичных осей 2 перпендикулярно установлены лопасти 3, 4, 5, 6 (фиг.1). Четыре лопасти 3, 4, 5, 6, установленные на валу 1, образуют «рабочее колесо» (фиг.1). Каждое последующее, установленное «рабочее колесо» сдвинуто по направлению вращения вала 1 на угол относительно первого «рабочего колеса», в зависимости от технических параметров гидротурбины, например плавность хода. Например, на фиг.1 «рабочее колесо» образовано лопастями 3, 4, 5, 6, которые установлены со сдвигом на угол θ=90° в сторону вращения вала 1 (фиг.1), относительно предыдущей лопасти, тем самым обеспечивая поддержание максимальной мощности давления потока жидкости оказываемого на одну лопасть, например лопасть 3.

Лопасти 3, 4, 5 и 6 гидротурбины идентичны, поэтому далее представлено описание конструкции одной из лопастей, например лопасти 3.

Лопасть 3 - сборная конструкция, состоящая из соединенных между собой пластин 7, 8, 9, 10, 11, 12 и держателя 13 угла поворота (фиг.2, 3, 4, 5). Для фиксации лопасти 3 на оси 2, служат шайбы 14 и 15, ограничивающие перемещение лопасти 3 вдоль оси 2 (фиг.3). Пластины 7 и 8, прямоугольной формы, одной стороной прикреплены к оси 2 при помощи подшипников качения или скольжения, для возможности поворота по оси 2 (фиг.3). К нижней части лопасти 3, ближе к валу 1, к пластинам 7 и 8 присоединены треугольные пластины 11 и 12 при помощи подшипников и осей 19, 20 соответственно (фиг.2, 3, 5). Пластины 11 и 12 соединены между собой при помощи подшипников и оси 21 (фиг.2, 5). К верхней части лопасти 3, наиболее отдаленной от вала 1, к пластинам 7 и 8 присоединены треугольные пластины 10 и 9 при помощи подшипников и осей 16, 17 соответственно (фиг.2, 3, 4). Пластины 10 и 9 соединены между собой при помощи подшипников и оси 18 (фиг.2, 4). Таким образом, в открытом состоянии лопасть 3 будет иметь, например, форму ковша, а в закрытом - параллелепипеда.

Для уравновешивания давления на пластины 7 и 8, поступающего от потока жидкости, а также для удержания лопасти 3 перпендикулярно потоку (фиг.5) служит держатель 13 угла поворота (фиг.2, 3). Держатель 13 угла поворота выполнен в виде рамки 22, установленной между пластинами 7, 8 внутри лопасти 3 и жестко соединенной с осью 2 (фиг.3, 7). Внутри рамки 22, при помощи подшипников 23, перемещаются рычаги 24 и 25 (фиг.2, 3, 6, 7), соединенные одним концом между собой осью 26 (фиг.2, 3, 7). Таким образом, перемещение рычагов 24, 25 ограничивается только вдоль рамки 22. Другим концом рычаг 24 соединен с пластиной 7 при помощи шарнира 28 (фиг.2, 3, 6), рычаг 25 соединен с пластиной 8 при помощи шарнира 29 (фиг.2, 6), удерживая лопасть перпендикулярно потоку жидкости (фиг.5). Для уменьшения ударных процессов, возникающих при открытии лопасти 3 гидротурбины, внутри по углам рамки 22 установлены две пружины 27 (фиг.3, 7), являющиеся демпфером.

Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями работает следующим образом. Под воздействием течения жидкости, как показано стрелками (фиг.1, 5), на переднюю часть лопасти 3, она начинает открываться (фиг.2). После открытия, лопасть 3 при помощи оси 2, установленной на валу 1 гидротурбины, передает силу давления от внутренних стенок лопасти 3 валу 1, который приходит во вращение.

При открытии лопасти 3, пластины 7, 8, 9, 10, 11, 12 будут препятствовать перемещению потока жидкости, возникает турбулентность. Давление у передней части лопасти 3 будет повышено, а с другой - понижено. Вследствие этого происходит резкий удар жидкости на переднюю часть лопасти 3. Резкое открытие лопасти 3 приводит к ударным процессам в узлах и деталях, увеличивая износ и деформацию. Для уменьшения ударных процессов служат пружины 22 (фиг.3, 7), которые смягчают удар жидкости о переднюю часть лопасти 3, и делают открытие лопасти 3 более плавным.

Так как давление потока жидкости не равномерно давит на пластины 7, 8, 9, 10, 11, 12, из-за не равномерного распределения скорости и плотности жидкости в потоке, для предотвращения проворачивания лопасти 3 по оси 2 служит держатель 13 угла поворота, который удерживает рычагами 24, 25 и рамкой 22 пластины 7, 8.

Лопасть 5, расположенная по другую сторону вала 1 от лопасти 3 (фиг.1), будет испытывать давление потока жидкости на заднюю часть, что обеспечит ее закрывание, тем самым создавая минимальное сопротивление потоку жидкости. Лопасти 4, 6 работают аналогично.

Гидротурбина с самозакрывающимися лопастями, содержащая вал и ряд идентичных между собой лопастей, которые образуют по меньшей мере одно рабочее колесо, указанные лопасти соединены с валом при помощи осей и состоят из ряда пластин и держателя угла поворота, при этом две прямоугольные пластины прикреплены к оси, установленной на валу, при помощи подшипников, к нижней и верхней частям прямоугольных пластин лопасти присоединены по две треугольные пластины, которые соединены между собой и прямоугольными пластинами при помощи осей и подшипников, внутри лопасти установлен держатель угла поворота, содержащий рамку, которая жестко присоединена к оси, установленной на валу, по рамке при помощи подшипников одним концом перемещаются рычаги, которые соединены между собой осью, другими концами рычаги присоединены к соответствующим прямоугольным пластинам при помощи шарниров, внутри рамки по углам установлены две пружины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано для преобразования энергии текущей среды в электрическую. .

Изобретение относится к турбинной установке, предназначенной для получения энергии из потока воды. .

Изобретение относится к турбомашинам. .

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к устройствам, использующим энергию текущей воды и преобразующим ее в электрическую или механическую энергию.

Изобретение относится к гидроэнергетике и касается установок, использующих течение воды для производства электроэнергии. .

Изобретение относится к гидроэнергетике и служит для преобразования энергии русловых потоков реки в электрическую энергию. .

Изобретение относится к бесплотинной гидроэнергетике и может быть использовано для получения от свободного течения рек и ручьев электрического тока без строительства плотин. Донная гидроэлектростанция включает турбины, выполненные в виде шнеков 6, установленные в потоке реки и опущенные на ее дно, например, с мостовой эстакады 1 или с наплавного основания, генератор тока 15 и его привод. Внешний контур каждой турбины представляет собой цилиндрическую оболочку, на наружной стороне с зацеплением 8, например цевочным, связывающим шнеки 6, если их более одного, в блоки, способные при необходимости перекрыть все живое сечение реки. Каждая турбина в блоке или весь блок закреплены в подшипниках на подвижной, преимущественно в вертикальной плоскости, раме 3. Изобретение направлено на создание гидроэлектростанции с подводными (подледными) турбинами, которые могут брать от реки максимум ее энергетического потенциала в течение всего года. 2 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к конструкциям установок для преобразования энергии течения воды в электрическую энергию. Проточный электрогенератор горизонтального типа включает статор и ротор, размещенный на одной оси с турбиной, приводимой в движение силами водного потока. Ротор выполнен полым. Внутренняя полость ротора образована в форме сопла Лаваля. Внутри полости закреплены лопатки турбины, направленные к оси вращения и расположенные на внутренней поверхности ротора по винтовым линиям. Подводная электростанция на стационарной платформе включает группу электрогенераторов, установленных навстречу водному потоку на стационарных опорах. Опоры для установки электрогенераторов имеют оснащенные приемными конусами ложементы и расположены на расстоянии, кратном длине секции электрогенератора. Электрогенераторы установлены на разной глубине от водной поверхности. Изобретение направлено на создание простого и надежного в работе электрогенератора и простой в обслуживании подводной электростанции. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к гидравлической энергогенерирующей установке. Гидравлическая энергогенерирующая установка 1 содержит корпус 2 с отверстием 8 для поступления воды, расположенным с напорной стороны гидроканала, отверстие 9 для выхода воды, расположенное с его низовой стороны, проток 25, обеспечивающий связь отверстий 8 и 9, плиту 6 для сбора воды, вертикальную осевую турбину 3, генератор 4 и подвижный затвор 5. Плита 6 расположена на краю отверстия 8 и собирает воду в отверстие 8 посредством захвата и накопления воды, текущей по гидроканалу. Турбина 3 установлена с возможностью вращения в протоке 25 и содержит роторные лопатки. Генератор генерирует энергию, принимая вращающее усилие турбины 3. Затвор 5 выполнен с возможностью регулировки уровня накопленной воды с напорной стороны гидроканала посредством изменения площади поперечного сечения потока воды, воздействующего па верхний конец лопасти турбины 3 при поступлении его из отверстия 8. Изобретение направлено на создание гидравлической энергогенерирующей установки, выполненной с возможностью регулировки уровня воды с напорной стороны и обеспечивающей стабильное количество генерируемой энергии при простом техническом обслуживании. 5 з.п. ф-лы, 30 ил.

Изобретение относится к области электротехники, разрабатывающей устройства генерирования электроэнергии от возобновляемых источников. Приливно-волновая электростанция выполнена на базе двух турбин 1 и 2. Каждая из турбин 1 и 2 имеет по меньшей мере два диска 3, связанных между собой осями 4, на которых шарнирно закреплены лопатки 5, перемещение которых ограничено основным и дополнительным фиксаторами 6 и 7. Обе турбины 1 и 2 шарнирно установлены на единой оси 8, закрепленной в раме 9, часть которой фиксирована на дне, а другая часть включает площадку 10 на поверхности, где размещаются редуктор 11 и генератор 12. В одной турбине основные фиксаторы 6 расположены с правой стороны лопаток 5, тогда как у другой турбины основные фиксаторы 6 расположены с левой стороны лопаток 5. Смежные диски 3 турбин 1 и 2 снабжены основными коническими шестернями, между которыми установлены дополнительные конические шестерни, шарнирно закрепленные на оси 14, перпендикулярной единой оси 8 турбин 1 и 2. К одной из дополнительных конических шестерен жестко присоединён вал отбора мощности 13, выходящий на площадку 10 на поверхности. Изобретение направлено на обеспечение повышенного КПД за счет работы турбин в трех квадратах и при любом направлении потока при одновременном сохранении простоты конструкции. 6 ил.

Изобретение предназначено для получения электрической энергии. Погружная микрогидроэлектростанция для получения электрической энергии включает в себя гидротурбину с вертикальной осью вращения, соединенную с электрическим генератором, формирователи водяного потока, защитное устройство от плавучих предметов. Нижний конец вала 3 рабочего колеса посредством шлицевого соединения непосредственно связан с валом 17 генератора. Упорный подшипник рабочего колеса гидротурбины жестко заделан в верхней крышке корпуса 15 электрического генератора так, что он одновременно является направляющим подшипником для электрического генератора. Электрический генератор имеет торцовую форму исполнения, выполнен водонаполненным и размещается под гидротурбиной. Корпус 1 гидротурбины и корпус 15 электрического генератора образуют единый конструктивный моноблок. Изобретение направлено на уменьшение габаритов и массы, получение более дешевой электрической энергии за счет отсутствия капиталовложений в строительство станции, упрощение конструкции и технологии монтажных работ, а также на снижение эксплуатационных расходов. 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии текущей среды в электрическую. Устройство преобразования набегающего водного потока в электроэнергию содержит судно, приводимое в движение гребным винтом, выполненное в виде катамарана, транспортер с валами 8 и бесконечной лентой с закрепленными на ней лопатками. Края ленты выполнены перфорированными. Валы 8 снабжены радиальными штырями, входящими в отверстия перфорации, и соединены с валом электрогенератора 3. Рабочий канал образован двумя транспортерами с бесконечными лентами на вертикальных валах 8 в вырезах корпуса 1 на каждом из полукорпусов катамарана ниже ватерлинии. Каждый из полукорпусов катамарана полностью огибается своей бесконечной лентой с закрепленными на ней лопатками, выполненными из материала с положительной плавучестью. В носовой подводной части корпуса 1 расположен водозаборник 6 с водоотводами в кормовую часть судна. В корпусе 1 расположены аккумуляторная батарея 2 с электродвигателем 5, имеющим привод на линии валов 8, и система управления 4. Изобретение направлено на повышение КПД, надежности работы и мощности силовой установки судна и попутное получение электроэнергии для различных потребителей. 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии. Понтонная гидроэнергетическая установка содержит заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса 6, связанные с электрогенераторами. Корпус выполнен в виде двух параллельно и жестко соединенных между собой понтонов 7, с возможностью установки между ними колес 6. Каждый понтон 7 в продольной плоскости имеет форму параллелограмма. Спереди и сзади просвет между понтонами 7 ограничен щитами 10 и 2, которые жестко присоединены к понтонам 7. Сверху понтоны 7 жестко соединены двумя поперечинами 9 и 3 в виде полос, примыкающих к щитам 10 и 2. Между полосами 9 и 3 и понтонами 7 образовано окно в виде прямоугольника. В каждом углу этого прямоугольника вертикально размещены равнополочные уголки 5, нижние концы которых жестко присоединены к боковым поверхностям понтонов 7. Верхние концы образуют выступы над понтонами 7. Над колесами 6 установлен колпак 4. Изобретение направлено на обеспечение возможности использования установки как летом, так и зимой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам, предназначенным для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую энергию. Гидроэлектростанция конвейерного типа, погруженная в текучую среду, включает каркас с, по меньшей мере, двумя парами направляющих и установленными на нем с противоположных сторон с возможностью вращения валами. Один из валов кинематически связан с электрогенератором. Гибкий элемент, охватывающий валы, выполнен в виде замкнутой цепной передачи с закрепленными на нем лопастями, снабженными осями с роликами. Гидроэлектростанция размещена в оборудованном шлюзами канале вдоль потока с частичным погружением корпуса в текучую среду. Гибкий элемент состоит из связанных между собой звеньев-кареток с комбинированными лопастями, состоящими из, по меньшей мере, четырех V-образных пластин, расположенных попарно напротив друг друга. Пластины в каждой паре параллельны друг другу. Валы размещены на разных уровнях и на их торцах установлены колеса. Колеса вала, расположенного ниже, выполнены зубчатыми и меньшего диаметра, чем колеса другого вала. Вал с колесами меньшего диаметра располагается выше по течению воды, чем вал с колесами большего диаметра. Изобретение направлено на повышение надежности и увеличение мощности гидроэлектростанции. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение предназначено для преобразования энергии текущей среды. Устройство отбора энергии текучей среды, погруженное в последнюю вдоль течения потока, содержит рабочий орган в виде бесконечной гибкой цепи, охватывающей разнесенные на расстоянии друг от друга по крайней мере два зубчатых шкива 2 или звездочки, или в виде ремня 1, охватывающего разнесенные на расстоянии друг от друга по крайней мере два шкива, парашюты 4, связанные с бесконечной гибкой цепью или ремнем 1. По крайней мере один зубчатый шкив 2 или звездочка бесконечной гибкой цепи или шкив ремня 1 жестко связан с валом отбора мощности. Парашюты 4 выполнены с возможностью раскрытия под напором 5 потока среды и складывания при обратном ходе. Зубчатые шкивы 2 или звездочки бесконечной гибкой цепи или шкивы ремня 1 позиционированы в текущей среде в горизонтальном направлении друг от друга с возможностью вращения вокруг своей оси и каждый из них выполнен с элементами зацепления с указанной цепью или с указанным ремнем 1, в которых вмонтированы или к которым жестко прикреплены втулки. В каждую втулку с возможностью вращения вокруг вертикально ориентированной оси установлен стержневой элемент, к которому прикреплен соответствующий парашют 4. Изобретение направлено на повышение эксплуатационных характеристик путем обеспечения гарантированного зацепления гибкого элемента со шкивами и исключения торможений гибкого элемента и парашютов при прохождении шкивов или звездочек. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Подвижная проточная гидроэлектростанция содержит понтон 1, закрепленный якорями 2, корпус водовода, гидропривод, генератор электрического тока, механизмы управления. Корпус выполнен в форме двух цилиндрических пустотелых трубопроводов 5 и 6, установленных соосно один за другим. Первый из трубопроводов большего сечения повернут своим свободным передним концом навстречу водному потоку, задний конец которого посредством конусной пустотелой вставки 7 соединен с передним концом трубопровода меньшего сечения, второй конец которого открыт. Корпус соединен механически с энергетическим блоком 8, внутри которого размещены гидропривод и генератор электрического тока, валы которых соединены между собой. Корпус и энергетический блок прикреплены к нижней части понтона 1. Внутри корпуса большего сечения установлена напорная труба 46, выполненная в форме трубки Пито, свободный загнутый конец которой повернут в сторону движущегося водного потока, а другой конец через запорный кран 47 соединен с впускным патрубком турбины гидропривода, а ее выпускной патрубок соединен с внутренней полостью корпуса меньшего сечения. Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение КПД, улучшение герметичности и увеличение количества электроэнергии, подаваемой потребителю. 8 ил.
Наверх