Безвальная прямоточная гидротурбина

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим турбинам. Безвальная прямоточная гидротурбина включает рабочее колесо, обод, охватывающий торцы лопаток рабочего колеса, ротор генератора с полюсами, составляющий с ободом одно целое, статор генератора, уплотнения с двух сторон обода. Обод с ротором и статор генератора заключены в камеру. В камере имеется вход для подвода сжатого воздуха с возможностью регулирования его поступления, вход для датчика давления в камере, датчик давления потока воды, расположенный на камере генератора. Торцы обода снабжены кольцевыми концентрическими гребнями. Воздушный канал между ободом рабочего колеса и проточной частью турбины заполнен пористым материалом в виде сотовых уплотнений. Изобретение направлено на повышение надежности конструкции безвальной прямоточной гидротурбины. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим турбинам. Для строительства гидроэлектростанций с низконапорными агрегатами большое значение имело создание горизонтальных капсульных агрегатов с осевыми турбинами, у которых генератор расположен в стальной капсуле, обтекаемой водой [Турбины гидравлические горизонтальные капсульные. ОСТ 108.023.107-85, 1985]. При использовании капсульных агрегатов поток по длине проточной части имеет мало поворотов и прямоосное движение в отсасывающей трубе. Это приводит к снижению гидравлических потерь и к увеличению КПД турбины, особенно на больших расходах. В результате такие турбины развивают на 25-35% большую мощность, чем вертикальные того же размера.

Известно устройство гидротурбины, содержащее периферийные торцы лопастей прямоточной пропеллерной турбины, к которым прикрепляется обхватывающее их кольцо. Кольцо утоплено в стенку колесной камеры, несет на себе полюсы генератора и является его ротором, вращаясь внутри окружающего колесную камеру неподвижного статора [Щапов Н.М. Турбинное оборудование гидростанций. М.-Л. Госэнергоиздат, 1961]. Такие турбины в течение 15 лет строил в сотрудничестве с Фишером завод Эшер Вис (Швейцария). Было выпущено 70 прямоточных агрегатов. Вначале строились турбины пропеллерного типа, затем были построены более сложные конструкции с поворотными рабочими лопатками. В 1953 г. ЛМЗ изготовил прямоточные агрегаты с турбиной диаметром 3,3 м. Но из-за трудности надежно защитить генератор от попадания влаги прямоточные агрегаты не нашли применения. Затем был разработан новый тип прямоточного агрегата, названный «страфло», который устанавливался на некоторых низконапорных гидроэлектростанциях (ГЭС), позже такие агрегаты и турбину было предложено называть безвальными. В проточной части прямоточной турбины гидравлические потери существенно ниже, чем в гидроагрегатах капсульного типа [Кривченко Г.И. Гидравлические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1983].

Известно устройство прямоточной гидротурбины Моргунова Г.М. [Патент №2245454, МПК F03В 9/00, 13/08 2003 г.], содержащее генератор, установленный вне корпуса и соединенный с валом прямоточной гидротурбины трансмиссией. Часть трансмиссии находится в потоке воды и создает дополнительное сопротивление. Недостаток конструкции вынуждает к созданию надежного уплотнения между валом трансмиссии и корпусом гидротурбины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство безвальной прямоточной гидротурбины «страфло», включающее обод, охватывающий торцы лопаток, ротор генератора с полюсами, составляющий с ободом одно целое, статор генератора, уплотнения с двух сторон обода.

К недостаткам данной конструкции относятся отсутствие надежной работы электрогенератора в воздушной части установки из-за износа уплотнений в области обода рабочего колеса и попадания влаги, быстрый износ кольцевого уплотнения обода между лопастями рабочего колеса и генератором вследствие значительного количества взвешенных частиц в мутной речной воде.

Задача, решаемая предлагаемым техническим решением, состоит в повышении надежности конструкции безвальной прямоточной гидротурбины.

Технический результат, используемый при решении поставленной задачи, состоит в применении сотовой конструкции уплотнения обода рабочего колеса с регулируемым наддувом сжатым воздухом камеры генератора и перепуском сжатого воздуха на периферию лопаток рабочего колеса для устранения кавитации, достигается тем, что в известной безвальной прямоточной гидротурбине, включающей обод, охватывающий торцы лопаток, ротор генератора с полюсами, составляющий с ободом одно целое, статор генератора, уплотнения с двух сторон обода, согласно изобретению, обод с ротором и статор генератора заключены в камеру, в которой выполнены вход для подвода сжатого воздуха с возможностью регулирования его поступления, а также вход для датчика давления в камере, датчик давления потока воды, расположенный на кожухе генератора, торцы обода снабжены кольцевыми концентрическими гребнями, воздушный канал между ободом рабочего колеса и проточной частью турбины заполнен пористым материалом в виде сотовых блоков.

На фиг. 1 представлен общий вид безвальной прямоточной гидротурбины.

На фиг. 2 - узел, поясняющий устройство обода рабочего колеса, снабженного сотовыми уплотнениями.

Предлагаемое устройство содержит следующие элементы: 1 - рабочее колесо; 2 - обод рабочего колеса; 3 - ротор генератора; 4 - статор генератора; 5 - отсасывающая труба; 6 - опорные выходные колонны; 7 - система охлаждения генератора; 8 - направляющие лопатки; 9 - проходная колонна; 10 - корпус обтекателя рабочего колеса; 11 - подводящая камера; 12 - наружный корпус; 13 - датчики статического давления; 14 - воздушный канал; 15 - сотовые уплотнения; 16 - камера генератора; 17 - кольцевые гребни.

Устройство работает следующим образом. Рабочее колесо гидротурбины 1 и ротор генератора 3 имеют единую систему вращающихся частей и опор. На концах лопаток рабочего колеса 1 находится обод 2 с кольцевыми гребнями 17 и ротор генератора 3 с полюсами. Кольцевые гребни 17 контактируют с сотовыми уплотнениями 15 и работают при перепаде давления между полостью генератора А и потоком Б, полностью устраняют попадание воды в полость генератора А, ограниченную камерой 16, на всех режимах работы турбины. Для устранения кавитации система автоматического регулирования подает при необходимости дополнительное количество воздуха через воздушный канал 14. Обратный клапан воздушного канала 14 открывается, если статическое давление Р1 становится меньшим давления насыщенных паров в области Б. Система автоматического регулирования перепада давления обеспечивает положительную разность давлений Р2 и Р1 на всех режимах работы гидротурбины. Мощность водного потока через лопатки рабочего колеса 1, обод рабочего колеса 2 передается на ротор генератора 3 с расположенными в нем полюсами. Статор 4 и ротор 3 генератора имеют систему охлаждения генератора 7. Датчики статического давления 13 Р1 расположены на наружном корпусе 12 установки равномерно по окружности. Обычно достаточно шести датчиков давления Р1 для усреднения параметров потока в окружном направлении. Датчиков давления Р2 на камере генератора 16 несколько для достоверности показаний, их показания также усредняются. Поток воды их верхнего бьефа проходит через подводящую камеру 11, обтекает проходные колонны 9, корпус обтекателя рабочего колеса 10, лопатки направляющего аппарата 8, отдает свою энергию рабочим лопаткам рабочего колеса 1, затем обтекает опорные выходные колонны 6 и выходит через отсасывающую трубу 5 в нижний бьеф.

Заявленное устройство позволяет повысить эффективность и долговечность работы уплотнения упрощенной конструкции для обода рабочего колеса, обеспечить надежную работу генератора.

Безвальная прямоточная гидротурбина, включающая рабочее колесо, обод, охватывающий торцы лопаток рабочего колеса, ротор генератора с полюсами, составляющий с ободом одно целое, статор генератора, уплотнения с двух сторон обода, отличающаяся тем, что обод с ротором и статор генератора заключены в камеру, в которой имеется вход для подвода сжатого воздуха с возможностью регулирования его поступления, а также вход для датчика давления в камере, датчик давления потока воды, расположенный на камере генератора, торцы обода снабжены кольцевыми концентрическими гребнями, воздушный канал между ободом рабочего колеса и проточной частью турбины заполнен пористым материалом в виде сотовых уплотнений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин. Сущность изобретения заключается в том, что в эксплуатационную колонну нагнетательной или добывающей скважины на уровень, находящийся ниже статического уровня жидкости, на подвеске спускают гидродвигатель и соединенный с ним валом электрогенератор, при этом кольцевое пространство между корпусами гидродвигателя и электрогенератора, и эксплуатационной колонной перекрывают пакером.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Высокое давление под водой в водоеме с большой глубиной преобразуют в электроэнергию при помощи настоящего способа. Погружают в указанный водоем множество преобразователей давления.

Изобретение относится к области ветровых или гидравлических энергетических установок. Ортогональная турбина по первому варианту содержит изогнутую по цилиндрической винтовой линии, по крайней мере, одну лопасть с аэродинамическим профилем в ее поперечном сечении, причем лопасть установлена поперек набегающего на нее потока воздуха или воды с возможностью вращения вокруг оси цилиндрической винтовой линии, а входная кромка аэродинамического профиля направлена в сторону вращения лопасти, при этом концы лопасти закреплены относительно вала, установленного с возможностью вращения, соосно оси цилиндрической винтовой спирали и соединенного с валом электрогенератора, концы лопасти закреплены относительно вала посредством консольных балок, при этом вал образован двумя полувалами, каждый из которых соединен с одной из консольных балок и установлен на своей опоре, лопасть изогнута без промежуточных опор по цилиндрической винтовой линии с постоянным радиусом кривизны так, что в каждом поперечном сечении аэродинамический профиль лопасти выполнен под острым углом наклона к касательной к окружности, описываемой входной кромкой аэродинамического профиля лопасти, при этом концы лопасти повернуты друг относительно друга на 360°.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в оборудовании для передачи электропитания к подводным нагрузкам, расположенным далеко от надводных частей платформы или от берега, требующим передачи большой мощности.

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики. Направляющий аппарат микрогидроэлектростанции образован совокупностью продольно ориентированных ребер, формирующих совокупность направляющих каналов для подачи ускоренных струй воды к лопаткам рабочего колеса гидротурбины и размещенных в кольцевом пространстве между наружной и внутренней оболочками базового корпуса агрегата, концентрически охватывающими мультипликатор и электрогенератор.

Суть изобретения аналогична с функцией ГАЭС и предназначена для аккумулирования энергии альтернативных источников, а также энергии от недогруженных генерирующих мощностей, для покрытия пиковых нагрузок в электросетях и поддержки сетей от ВЭУ при недостатке или отсутствии их мощностей.

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики. Микрогидроэлектростанция с горизонтальным расположением оси гидравлической турбины, объединяющая в едином базовом корпусе агрегата электрический генератор, содержит статор, ротор, выводной водостойкий кабель и лопастную гидравлическую турбину, кинематически связанную с ротором посредством мультипликатора, включающую рабочее колесо 31, лопасти 32, подводящую камеру, обтекатель, направляющий и спрямляющий аппараты.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к испытаниям высокооборотных лопастных машин, оснащенных гидравлическими тормозами. Способ регулирования нагрузки гидравлического тормоза заключается в подаче в тормозную камеру рабочего тела, состоящего из воды, предварительно насыщенной углекислым газом.

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано в отсасывающих трубах радиально-осевых гидротурбин. .

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в отсасывающих трубах радиально-осевых гидротурбин на гидроэлектростанциях для повышения устойчивости работы радиально-осевых гидротурбин.

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, нефтепереработки, в частности к способам и устройствам для снижения уровня кавитации в гидравлических машинах, трубопроводах, системах переработки жидкостей.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам и устройствам для снижения уровня кавитации в гидравлических машинах. .
Изобретение относится к судостроению и машиностроению, а именно - к способам снижения кавитационных повреждений и разрушений (кавитационной эрозии). .
Изобретение относится к области механики, а именно - к способам уменьшения кавитации и вызванных ею повреждений и разрушения, и может быть использовано в энергомашиностроении, судостроении и в других отраслях, использующих гидравлические и паровые машины, двигатели и движители, элементы которых работают в условиях кавитации.

Изобретение относится к гидромашиностроению. .

Изобретение относится к способу эксплуатации гидроэлектрической турбинной системы. Способ содержит следующие этапы: размещают турбину 12 на морском дне в зоне водоема, подверженной действию приливов и отливов; прокладывают электрический кабель для передачи электрической энергии от турбины 12 к удаленному пункту; обеспечивают возможность вращения турбины 12 и выработки электрической энергии за счет энергии приливно-отливного потока воды, проходящего через турбину 12; и перед электрическим соединением кабеля с турбиной 12 поглощают электрическую энергию посредством блока нагрузки 16. Блок 16 электрически соединен с турбиной 12. Блок 16 установлен в гидроэлектрической турбинной системе 10. Изобретение направлено на упрощение установки гидроэлектрической турбинной системы в подверженном приливам и отливам водоеме. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим турбинам. Безвальная прямоточная гидротурбина включает рабочее колесо, обод, охватывающий торцы лопаток рабочего колеса, ротор генератора с полюсами, составляющий с ободом одно целое, статор генератора, уплотнения с двух сторон обода. Обод с ротором и статор генератора заключены в камеру. В камере имеется вход для подвода сжатого воздуха с возможностью регулирования его поступления, вход для датчика давления в камере, датчик давления потока воды, расположенный на камере генератора. Торцы обода снабжены кольцевыми концентрическими гребнями. Воздушный канал между ободом рабочего колеса и проточной частью турбины заполнен пористым материалом в виде сотовых уплотнений. Изобретение направлено на повышение надежности конструкции безвальной прямоточной гидротурбины. 2 ил.

Наверх