Насосный гидроагрегат

Изобретение относится к насосным гидроагрегатам. Насосный гидроагрегат содержит центробежный насос и пропеллерную гидротурбину, которые смонтированы на общем валу. Пропеллерная гидротурбина снабжена водоводом в форме усеченного конуса, состыкованного на меньшем сечении с цилиндром, в котором смонтирована пропеллерная гидротурбина. Всасывающий патрубок центробежного насоса обращен к пропеллерной гидротурбине. Вал по торцам смонтирован в радиально-упорных подшипниках, гнезда которых радиальными спицами смонтированы на боковой поверхности цилиндра. В плоскости равновесия гидроагрегата к цилиндру снаружи смонтированы втулки, через которые проходят опорные стойки, на которых сверху смонтирован ворот с барабанами для тросов, которыми гидроагрегат подвешен. Изобретение направлено на повышение КПД, обеспечение номинальной производительности при подаче воды потребителю. 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области водных насосов автономно поднимающих воду из естественных водных потоков (ручьи, реки) на высоту 10-20 метров с производительностью 1-5 м /сек.

Аналогом изобретения является турбоагрегат (см. GB 729097 A, 04.05.1955, F03B11/06), в котором турбина приводит в действие крыльчатку центробежного насоса через вал. Данное устройство может быть использовано в реактивных двигателях. Недостатком указанного устройства является низкий КПД.

Прототипом изобретения является насосный агрегат, состоящий из турбины, которая посредством вала, приводит в действие центробежный насос (см. FR 725958 A, 20.05.1932, F03B17/06). Недостатком насосного агрегата является её сложность при монтаже и низкий КПД при работе.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Указанная задача достигается в насосном гидроагрегате, содержащем центробежный насос и пропеллерную гидротурбину, согласно изобретению, центробежный насос и пропеллерная гидротурбина смонтированы на общем валу, пропеллерная гидротурбина снабжена водоводом в форме усеченного конуса, состыкованного на меньшем сечении с цилиндром, в котором смонтирована пропеллерная гидротурбина, всасывающий патрубок центробежного насоса обращен к пропеллерной гидротурбине, вал по торцам смонтирован в радиально-упорных подшипниках, гнезда которых радиальными спицами смонтированы на боковой поверхности цилиндра, в плоскости равновесия гидроагрегата к цилиндру снаружи смонтированы втулки, через которые проходят опорные стойки, на которых сверху смонтирован ворот с барабанами для тросов, которыми гидроагрегат подвешен.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых

На фиг. 1 изображен аналог, бытовой электронасос.

На фиг. 2 - аналог, агрегат Цезинга.

На фиг. 3 - главный вид изобретения в аксиально горизонтальном сечении.

На фиг. 4 - вид устройства сзади по ходу водного потока.

На фиг. 5 - график аксиального распределения скоростей водного потока в водоводе.

1 - электродвигатель.

2 - центробежный насос.

3 - рабочее колесо.

4 - входной патрубок.

5 - выходной патрубок.

6 - первый поршневой насос.

7 - второй поршневой насос.

8 - водяное колесо.

9 - коленчатый вал.

10 - накопительная емкость.

11 - труба к потребителю воды.

12 - водный поток.

13 - пропеллерная гидротурбина.

14 - центробежный насос.

15 - общий вал.

16 - радиально-упорные подшипники.

17 - цилиндр водовода.

18 - усеченный конус водовода.

19 - исходный водный поток со скоростью

20 - спицы для крепления радиально-упорных подшипниковых узлов 16.

21 - втулки.

22 - опорные стойки.

23 - грунт.

24 - ворот.

25 - барабаны для тросов.

26 - водоотводящая труба.

27 - водозаборный патрубок.

28 - уровень водного потока.

Изобретение состоит из пропеллерной гидротурбины 13 и центробежного насоса 14, которые смонтированы на общем валу 15, который вращается в двух радиально-упорных подшипниках 16. Конструктивно пропеллерная гидротурбина 13 смонтирована в цилиндре 17, который аксиально состыкован с усеченным конусом 18 и они совместно образуют водовод, принимающий водный поток 19 со скоростью v1.

Оба подшипника 16 в узлах радиально-упорного типа стыкуются с цилиндром 17 спицами 20.

Цилиндр 17 снаружи диаметрально, в плоскости равновесия устройства снабжен двумя втулками 21 под две опорные стойки 22, которые заглублены в грунт 23, на которых монтируется ворот 24 с барабанами для тросов 25, которыми устройство подвешивается.

Центробежный насос 14 снабжен входным патрубком 26 и водно-отводящей трубой 27. Для работы входной конус 18 опущен под уровень водного потока 28.

Действует изобретение следующим образом.

Набегающий водный поток 19 со скоростью v1 в усеченном конусе 18 ускоряется до скорости v2 согласно законам гидродинамики о неразрывности потока при стационарном движении ( см. Фриш С.Э., Тиморева А.В. «Курс общей физики» М. 1957. т. 1, с. 140).

В изобретении S1>S2, V2>V1,

где с S1 площадь входного сечения конуса 18,

S2 площадь выходного сечения конуса 18.

В цилиндре 17 пропеллерная гидротурбина 17 вращается ускоренно передавая вращение через вал 15 рабочему колесу центробежного насоса 14, который всасывает часть водного потока из цилиндра 17 входным патрубком 26 и по водоотводящей трубе 27 подает ее потребителю.

На фигуре 5 представлен график изменения скоростей водного потока при его перемещении вдоль оси водовода. Из графика видно, как поток воды со скорости v1 ускоряется в усеченном корпусе 18 до скорости v2, взаимодействуя с гидротурбиной 13 поток замедляется до скорости v3, а в центробежном насосе 14 снова ускоряется. При совершенном согласовании параметров устройства весь поток воды 19 может подаваться потребителю.

Изменение уровня потока 28 компенсируется воротом 24 и фиксированием его положения. При полном подъеме устройство из водного потока 28 вода потребителю не подается, можно выполнять профилактику или делать ремонт.

Таким образом, изобретение позволяет автономно и экологично подавать воду под давлением в трубопровод потребителя.

Технологически изобретение доступно для изготовления в мастерских с небольшим комплексом оборудования и материалов. Даже при кустарном производстве устройство будет рентабельным.

Гидроэнергетический расчет показывает следующее.

Водный поток массой m движущейся со скоростью v обладает мощностью P=mv.

Есть нормативная единица в одну лошадиную силу Масса водного потока, входящего через площадку S в каждую секунду определиться произведениями

Если ее пронормировать в лошадиных силах или кВт, то получится расчетная мощность предполагаемого изобретения.

Для равнинных рек скорость водного потока равна 1 м/сек. В результате расчетов получается таблица

Анализ табличных данных показывает, что в выбранном диапазоне диаметра водного потока от 0,5 до 4 м. мощность надвигающегося водного потока при скорости 1 м/с будет меняться от 0,18 до 12,4 кВт. Следовательно и проблемы с деталями конструкции устройства будут меняться соответствующим образом. Опытную установку с диаметром 0,5 м. будет сделать проще, но она будет наглядной и удобной для проведения исследований с нею.

Подводя общий итог конструкции устройства, следует отметить.

1. Конструкция достаточно жестка для внешних воздействий. Толщина металлического конуса будет зависеть от диаметра входного отверстия. При диаметре 0,5 м. достаточен лист толщиною 1 мм.

2. Корпус центробежного насоса 14 и выходного опорного узла 16 жестко соединены при изготовлении или при монтаже.

3. Спицы 20 прямолинейные, передние тоньше в сечении, а задние увеличены в сечении за счет увеличения их продольного размера. Это нужно, потому что на задний подшипниковый узел 16 налагается все давление водного потока 19 на пропеллерную турбину 13.

4. Стоек 22 для малого устройства P=024 достаточно двух. При увеличении скорости исходного водного потока и диаметра входного отверстия количество стоик 22 следует увеличить до трех или даже до четырех.

5. Гидравлическое сопротивление, создаваемое спицами, не велико.

6. Изобретения рационально и перспективно, поскольку согласно БСЭ кпд устройств таковы: - гидротурбина 85-98%, т. 6, с. 500;

- центробежный насос 80-90%, т. 17, с. 306;

- электрогенератор 96-97%, т. 6, с. 477.

Технические возможности насосного гидроагрегата можно определить на основе закона сохранения механической энергии, см. ФРИШ С.Э. Тиморева А.В. ʺКурс общей физикиʺ т. 1, М. 1957, с. 92-93.

Согласно закона сохранения кинетической энергии кинетическая энергия массы воды m1 со скоростью v1 действуя на гидротурбину поднимает некоторую массу воды m2 на высоту высоту h и они равновелики.

Расчётная формула принимает вид

Проведенные расчеты сведены в таблицу.

Q - производительность насоса, P - давление на выхода центробежного насоса. Оценочный расчёт сделан в предположении отсутствия потерь на трение. Скорость течения водного потока взята достаточно низкая. С ростом скорости потока возможности насоса возрастают квадратично.

Насосный гидроагрегат, содержащий центробежный насос и пропеллерную гидротурбину, отличающийся тем, что центробежный насос и пропеллерная гидротурбина смонтированы на общем валу, пропеллерная гидротурбина снабжена водоводом в форме усеченного конуса, состыкованного на меньшем сечении с цилиндром, в котором смонтирована пропеллерная гидротурбина, всасывающий патрубок центробежного насоса обращен к пропеллерной гидротурбине, вал по торцам смонтирован в радиально-упорных подшипниках, гнезда которых радиальными спицами смонтированы на боковой поверхности цилиндра, в плоскости равновесия гидроагрегата к цилиндру снаружи смонтированы втулки, через которые проходят опорные стойки, на которых сверху смонтирован ворот с барабанами для тросов, которыми гидроагрегат подвешен.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается насосного устройства, в частности с электромагнитной муфтой. Насосное устройство содержит корпус (2) с внутренним пространством (11), герметизирующий стакан (10), герметично уплотняющий камеру (12) относительно пространства (11).

Изобретение касается насосного устройства (1) с магнитной муфтой. Устройство содержит внутреннее пространство (11), образованное корпусом (2) насоса устройства (1), герметизирующий стакан (10), уплотняющий заключенную в нем камеру (12) относительно пространства (11), вал (13) рабочего колеса, приводимый во вращение вокруг оси (А) вращения, рабочее колесо (16), установленное на одном конце вала (13), внутренний ротор (17), установленный на другом конце вала (13), приводной двигатель (9), приводящий во вращение вокруг оси (А) вращения приводной вал (20), и внешний ротор (22), расположенный на валу (20) и взаимодействующий с ротором (17).

Изобретение относится к электроцентробежному насосу, перекачивающему охлаждающую жидкость через циркуляционную систему охлаждения. Электроцентробежный насос содержит электродвигатель, наружный и внутренний корпусы, рабочее колесо, два торцовых уплотнения с фланцами и двумя неподвижными и двумя подвижными кольцами из силицированного графита.

Группа изобретений относится к ступени центробежного насоса, в частности погружного типа. Ступень насоса для центробежного насоса содержит узел (10) рабочего колеса, имеющего осевую ступицу (11), диффузорный узел (20) и крышку (30).

Группа изобретений относится к погружным насосным системам для выкачивания текучих сред из ствола скважины. Насосная система содержит электродвигатель, заполненный первым диэлектрическим смазочным материалом, и насос, приводимый в действие электродвигателем.

Группа изобретений касается насосного устройства с магнитной муфтой. Устройство содержит внутреннее пространство (11), образованное корпусом (2) насоса устройства (1), герметизирующий стакан (10) с центральной продольной осью, герметично уплотняющий заключенную в нем камеру (12) относительно внутреннего пространства (11), вал (13) рабочего колеса, приводимый во вращение вокруг оси вращения, рабочее колесо (16), установленное на одном конце вала (13), внутренний ротор (17), установленный на другом конце вала (13), внешний ротор (24), установленный на приводном валу (20) и взаимодействующий с внутренним ротором (17).

Изобретение касается лопастного насоса с по меньшей мере одной насосной ступенью (14). Эта насосная ступень (14) имеет установленное без возможности поворота на валу (26) насоса рабочее колесо (18).

Изобретение относится к насосу для перекачивания жидкости. Насос содержит приводной блок (3) и теплоотвод (23), соединенный с указанным приводным блоком (3).

Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным скважинным электрическим насосам, и может быть использовано при производстве электродвигателей к ним.

Изобретение относится к области гидромашиностроения. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками, образующими центростремительные сливные каналы 4, размещенными над каналами 4 лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 6, с завихрителями потока 15 в них и установленное на валу 28 рабочее колесо 8 с лопастями 10, образующими сливные каналы, и лопастями, образующими напорные центростремительные каналы 14.

Изобретение относится к области гидромашиностроения. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками, образующими центростремительные сливные каналы 4, размещенными над каналами 4 лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 6, с завихрителями потока 15 в них и установленное на валу 28 рабочее колесо 8 с лопастями 10, образующими сливные каналы, и лопастями, образующими напорные центростремительные каналы 14.

Изобретение относится к области гидромашиностроения. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками, образующими центростремительные сливные каналы 4, размещенными над каналами 4 лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 6, с завихрителями потока 15 в них и установленное на валу 28 рабочее колесо 8 с лопастями 10, образующими сливные каналы, и лопастями, образующими напорные центростремительные каналы 14.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к вихревому гидропульсору. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 3 с лопатками, образующими центростремительные сливные каналы 8, и размещенными над ними лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 5, рабочее колесо 10 с лопастями, образующими центростремительные сливные и напорные каналы 13 и 16 гидротурбинной ступени колеса, и с размещенной над центростремительными напорными каналами 16 рабочего колеса 10 радиальными лопастями центробежной напорной ступенью колеса.

Изобретение относится к турбонасосостроению и может быть использовано в турбонасосных агрегатах (ТНА) ЖРД верхних ступеней ракет многоразового включения. ТНА включает входной патрубок (1) пониженного давления, корпус (2) с размещенными в нем на валу центробежным насосом (3) и турбиной (4), подшипниковую опору (5), тормозное устройство.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии и может найти применение в системах и установках водоснабжения, орошения, осушки, увеличения напора на микро- и мини-ГЭС, накопления воды в судовых шлюзах.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками 3, образующими центростремительные сливные каналы 4, размещенными над этими каналами 4 лопатками 5, образующими центростремительные напорные каналы, и установленное на валу 22 рабочее колесо 8 с основными 10 и дополнительными лопастями, образующими сливные 11 и напорные центростремительные каналы гидротурбинной ступени колеса, причем выход каналов 11 выполнен в диффузор отсасывающей трубы 26, с размещенными над напорными каналами радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками 3, образующими центростремительные сливные каналы, размещенными над этими каналами лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 6, и рабочее колесо 8 с лопастями 10, образующими сливные и напорные центростремительные каналы 11 и 14 гидротурбинной ступени колеса, причем выход сливных каналов 11 выполнен в отсасывающую трубу 26, с размещенными над напорными каналами 14 радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса.

Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками 3, образующими центростремительные сливные каналы, размещенными над этими каналами лопатками, образующими центростремительные напорные каналы 6, и установленное на валу 22 рабочее колесо 8 с лопастями 10, образующими сливные и напорные центростремительные каналы 11 и 14 гидротурбинной ступени колеса, причем выход каналов 11 выполнен в диффузор отсасывающей трубы 26 с размещенными над каналами 14 радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в области ракетостроения, в турбонасосных агрегатах жидкостных и ядерных ракетных двигателей.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к высокооборотным высоконапорным центробежным насосам, и может быть использовано в области ракетостроения, в турбонасосных агрегатах (ТНА) жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Изобретение относится к альтернативной энергетике. Энергоустановка для преобразования энергии дождя или снега и ветра содержит миниатюрный генератор постоянного тока, каркас, на котором установлены желобчатый концентратор дождевой воды или снега с желобами, турбина с несколькими блоками ковшовых лопастей на валу, где каждый блок может автономно вращаться по часовой стрелке, вращая при этом вал, причем турбина устанавливается так, чтобы каждый блок лопастей располагался точно под соответствующим желобом концентратора дождевой воды или снега, концентратор ветра с установленными во входной части вертикальными перегородки, которые образуют каналы прохождения воздуха, количество которых совпадает с количеством блоков лопастей турбины, при этом каждый канал направляет воздух на свой блок лопастей, а также генератор пьезоэлектрический, установленный под концентратором дождевой воды или снега, причем концентратор ветра монтируется таким образом, что закрывает сверху установленную на каркасе турбину, оставляя пространство для прохождения воздуха и создавая сужение для усиления его напора, а вал турбины и вал генератора соединяются посредством магнитных муфт.

Изобретение относится к насосным гидроагрегатам. Насосный гидроагрегат содержит центробежный насос и пропеллерную гидротурбину, которые смонтированы на общем валу. Пропеллерная гидротурбина снабжена водоводом в форме усеченного конуса, состыкованного на меньшем сечении с цилиндром, в котором смонтирована пропеллерная гидротурбина. Всасывающий патрубок центробежного насоса обращен к пропеллерной гидротурбине. Вал по торцам смонтирован в радиально-упорных подшипниках, гнезда которых радиальными спицами смонтированы на боковой поверхности цилиндра. В плоскости равновесия гидроагрегата к цилиндру снаружи смонтированы втулки, через которые проходят опорные стойки, на которых сверху смонтирован ворот с барабанами для тросов, которыми гидроагрегат подвешен. Изобретение направлено на повышение КПД, обеспечение номинальной производительности при подаче воды потребителю. 5 ил., 1 табл.

Наверх