Гидротурбина — SU 1780552 (original) (raw)
,4-4 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение относится кстроению. Корпус (К) 1 снабжи выходным 3 патрубками, Ва ОБРЕТЕНИЯ в подшипниках 5 и снабжен маховиком 6 с лопатками 7, Последние закреплены на роликах 8. Маховик 6 снабжен проточкой 9 и сквозными окнами 10. Эксцентрики 12 установлены в окнах 11. Золотники установлены на вкладышах 13. Полозы 15 размещены в К 1, Прокладки 16 и 17 установлены между вкладышами 13 и К 1, а также между эксцентриком 12 и К 1, Такое выполнение турбины позволит повысить ее КПД и пусковой момент. 3 ил.Изобретение относится к гидротурбинам и может быть использовано в турбостроении для преобразования кинетической энергии жидкой рабочей среды.Известна гидротурбина, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе вал с закрепленным на нем ротором. Ротор выполнен в виде полого цилиндра, внутренний радиус которого в два раза больше наружного. В нутренняя поверхность ротора жестко связана с валом посредством спиц, благодаря чему ротор вращается вместе с валом как единое целое, На наружной поверхности ротора выполнены лопатки.Передняя поверхность лопаток, воспринимающая давление подаваемой воды, выполнена плоской, а задняя поверхность является выпуклой в поперечном сечении. Нижние кромки обеих поверхностей лопаток находятся в непосредственной близости друг к другу (см. патент США М 4 467 217, кл. 03 В 7/00, 1984).Недостаток известной гидротурбины состоит в малой величине рабочего объема, что приводит к уменьшению количества рабочей среды и снижает КПД турбины,Наиболее близким техническим решением к заявленному устройству является гидравлический двигатель, включающий корпус с входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе вал с установленным на нем в подшипниковых опорах маховик со спицами, На цилиндрической поверхности маховика симметрично закреплены шарнирно упругие лопасти.Недостаток известного гидродвигателя заключается в относительно невысоком КПД,Целью изобретения является повышение КПД эа счет эффекта гидроаккумулирования и повышения пускового момента гидротурбины.Указанная цель достигается тем, что в гидротурбине, содержащей корпус с входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе вал с установленным на нем в подшипниках маховиком с симметрично закрепленными шарнирно на его наружной .цилиндрической поверхности лопатками, лопатки установлены в два ряда, обращены друг к другу и имеют возможность перемещения, каждая лопатка выполнена в виде клина, наклонная сторона которого обращена к входному патрубку, выполненному в виде сопла, маховик имеет кольцевую проточку по диаметральному сечению и сквозные окна для размещения лопаток, корпус выполнен с окнами, а турбина снабжена установленными в окнах корпуса эксцентриками, профиль которых совпадает с профилем кольцевой проточки маховика,вкладышем с закрепленными на нем золот 5 никами и установленными в корпусе полозами возврата лопаток в исходноеположение.Сравнительный анализ с прототипомпоказывает, что заявляемая гидротурбина10 имеет новые признаки, заключающиеся втом, что лопатки выполнены двухрядными,имеют возможность перемещения и выполнены в виде клина, обращенного наклоннойстороной к входному патрубку в виде сопла,15 маховик выполнен с кольцевой проточкойпо диаметральному сечению и сквознымиокнами для размещения лопаток, корпусимеет окна для установки в них эксцентриков с профилем, совпадающим спрофилем20 кольцевой проточки маховика, вкладыша сзакрепленными на нем золотниками, а вкорпусе установлены полозы возврата лопаток,25 Таким образом, заявляемая гидротурбина соответствует критерию "новизна".Сравнение заявленного решения нетолько с прототипом, но и другими техническими решениями из области турбострое 30 ния не позволило выявить заявленнойсовокупности существенных признаков, чтодает сделать вывод о соответствии его критерию "существенные отличия".На фиг.1 изображена гидротурбина; на35 фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 -маховик с закрепленными на нем лопатками.Гидротурбина содержит корпус 1 свходным 2 и выходным 3 патрубками. В кор 40 пусе 1 размещен вал 4 с установленными нанем в подшипниках 5 маховиком 6 с симметрично закрепленными шарнирно на его наружной поверхности лопатками 7. Лопатки7 установлены в два ряда, обращены узкой45 поверхностью друг к другу и имеют возможность поворота относительно роликов 8, накоторых они закреплены. Каждая лопатка 7выполнена в виде клина, наклонная сторонакоторого обращена к входному патрубку 2,50 имеющему вид сопла, Маховик 6 имеет кольцевую проточку 9 по диаметральному сечению и сквозные окна 10 для размещениялопаток 7. Корпус 1 также имеет окна 11, вкоторых установлены эксцентрики 12, проф 55 иль которых совладает с профилем кольцевой проточки 9 маховика 6, В окнах 11размещен вкладыш 13 с закрепленным нанем золотниками 14. В корпусе 1 установлены также полозы 15 возврата лопаток 7 висходное положение,10 15 маховика б каждая лопатка 7 совершает 30возвратно-поступательное перемещение 35 40 ну из составляющих усилий, которая на правлена в сторону вращения маховика 6.В свою очередь это приводит к повышению КПД турбины за счет снижения дополнительных энергозатрат на создание 50 Выходной патрубок 13 имеет вид выхлопного окна, предназначенного для сброса излишков жидкости в расширительный бак (не показан), Между вкладышем 13 и корпусом 1. а также между корпусом 1 и эксцентриком 12 установлен набор прокладок 16 и 17, толщиной 0,01 мм, обеспечивающий регулирование зазора для компенсации износа,Гидродвигатель работает следующим образом, Рабочая жидкость (вода) под давлением через входной патрубок 2 в виде сопла поступает внутрь корпуса 1 и попадает в кольцевуюпроточку 9 маховика6, установленного на валу 4 в подшипниках 5, При этом вкладыш 13 с закрепленными на нем золотниками 14 входит в кольцевую проточку 9 маховика 6,Маховик 6, лопатки 7, стенки корпуса 1 и сопла 2 образуют замкнутую полость с подвижной стенкой, выполняющую роль расширительной камеры, В результате повышения давления в расширительной камере маховик 6 начинает вращаться в направлении, указанном стрелкой Б. Поскольку каждый ролик 8, на котором закреплена лопатка 7, взаимодействует с эксцентриком 12, а последний - с кольцевой проточкой 9 маховика б, то при вращении параллельно оси маховика 6. При этом каждая из лопаток 7, имеющая форму клина, обращенного заостренной частью к соплу 2, при подходе к нему выводится из кольцевой проточки 9 маховика 6. пропуская мимо себя вкладыш 13 и не мешая вращению маховика 6.Золотники 6, закрепленные на вкладыше 13, уменьшают лобовое сопротивление при вращении маховика б. Выполнение лопаток 7 клиновыми позволяет за счет разложения усилия давления рабочей среды на наклонную поверхНость клина получить одпускового момента турбины.После описанного цикла начинается цикл гидроаккумулирования гобратной связи). Он осуществляется следующим образом, Между телом маховика б и клином каждой лопатки 7 образуются пустоты по всей кольцевой проточке 9 маховика 6. При подходе к вкладышу 13 эти пустоты запол 20 25 няются рабочей жидкостью, ранее затраченной на объемное вытеснение в предыдущем цикле. При этом лопатки 7 каждогоряда эа счет взаимодействия ролика 8 с эксцентриком 12, а последнего с корпусом 1,перемещаются клиньями навстречу другдругу и входят в расширительную камерувместе с рабочей жидкостью, ранее затраченной на объемное вытеснение, Эта рабочая среда производит повторную работу навращение маховика 6; Опять образуетсязамкнутая полость с подвижной стенкой,Клинья лопаток 7 при этом перемещаютсякак поршни в обратном направлении за счетповышения давления в замкнутой полости,При этом они двигаются параллельно осимаховика 6 друг от друга, производя работубез объемного вытеснения жидкости и обеспечивая вращениемаховикаб. КПД турбинывследствие этого значительно увеличивается. Полозы 12 обеспечивают возврат лопаток 7 в исходное положение.Учитывая эффект гидроаккумулирования (обратной связи) увеличить КПД турбины можно путем крепления к валу 4дополнительной массы для маховика б,Предложенная турбина может также работать и с газовой средой,По сравнению с прототипом предложенное техническое решение позволяетобеспечить значительное увеличение пускового момента турбина и повышение ее КПД,Формула изобретенияГидротурбина, содержащая корпус свходными и выходными патрубками, размещенный в корпусе вал и установленный навалу при помощи подшипников маховик сцилиндрической наружной поверхностью,на которой шарнирно и симметрично закреплены лопатки, о тл и ч а ю ща я с я тЕм.что входной патрубок выполнен в виде сопла, лопатки расположены в два ряда, обращены одна к другой и установлены свозможностью относительного перемещения, каждая лопатка выполнена в виде клина, наклонная поверхность которогообращена к входному патрубку, маховикснабжен кольцевой проточкой, расположенной в диаметральном сечении, и сквознымиокнами для размещения лопаток, корпус -окнами, а гидротурбина - установленнымив последних эксцентриками, профиль которых совпадает с профилем кольцевой проточки маховика, вкладышем сзакрепленными на нем золотниками и установленными в корпусе полозами возвраталопаток.1780552 Составитель В.ИсмагуТехред М,Моргентал ловРедактор Корректор Н,Ревская роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4445 ТиражВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва, Ж Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР