ГИДРОАГРЕГАТ Российский патент 1997 года по МПК F03B3/00 F03B11/00 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано на гидроэлектростанциях.

Известен гидроагрегат, содержащий электрогенератор с ротором, радикально-осевую вертикальную гидромашину, включающую рабочее колесо с диском и ободом, соединенный с последним полый вал, установленный в направляющем подшипнике, подпятник и отсасывающую трубу [авт. св. СССР N 1227827, кл. F 03 B 3/00, 1986]
Гидроагрегат имеет малую мощность и неэффективно использует водные ресурсы.

Известен наиболее близкий к описываемому гидроагрегат, содержащий электрогенератор с ротором, гидротурбину, включающую рабочее колесо с радиальными диском и ободом, полым валом и отсасывающую трубу [патент США N 1588528, кл. F 03 B 3/02, 1926]
Однако и этот агрегат имеет небольшую мощность.

Изобретение направлено на увеличение мощности гидроагрегата, наиболее эффективное использование гидроресурсов при одновременном упрощении его конструкции, снижении габаритов и веса.

Это достигается тем, что труба водовода присоединена к статору турбины по направлению оси колеса, а сливное устройство с отсасывающей трубой расположено с внешней стороны рабочего колеса в контакте с наружными диаметрами его диска и обода, рабочие лопатки гидротурбины расположены коаксиальными рядами на диске рабочего колеса. Гидроагрегат может быть снабжен направляющим аппаратом, лопатки которого расположены между коаксиальными рядами рабочих лопаток.

На фиг. 1 показан гидроагрегат, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Гидроагрегат содержит электрогенератор (на чертеже не показан), многоступенчатую центральную гидротурбину, включающую колесо с диском 1 и ободом 2, полый вал 3, внутренние 4 и внешние 5 ряды рабочих лопаток вогнуто-выпуклой формы, статор 6 с лопатками 7 направляющего аппарата 8, подшипник 9, трубу водовода 10, сливное устройство 11 и отсасывающую трубу 12.

Гидроагрегат работает следующим образом.

Поток воды от напорного водоема по трубе водовода 10 поступает в многоступенчатую центробежную турбину, натекая на диск 1 рабочего колеса, меняет направление движения и, разделившись на множество струй, протекающих в рабочих и направляющих каналах турбины и обтекающих вогнуто-выпуклые поверхности рабочих лопаток 4 и 5, лопаток 7 направляющего аппарата 8, движется от оси рабочего колеса вдоль его радиусов к периферии, одновременно вращаясь в рабочих каналах вместе с лопатками 4 и 5 колеса вокруг его оси, и далее через сливное устройство 11 по отсасывающей трубе 12 выводится из агрегата.

Вращение рабочего колеса производится суммарным усилием испытываемыми рабочими лопатками 4 и 5 от центробежных сил, развивающихся в струях воды при обтекании ими вогнуто-выпуклых поверхностей лопаток 4, 5 и 7, действующих вдоль радиусов кривизны этих поверхностей и от преобразования на рабочих лопатках 4 и 5 части кинетической энергии струй воды в механическую работу.

Центробежные силы, развивающиеся в объеме воды, находящейся в рабочих каналах и вращающейся вместе с рабочими лопатками 4 и 5 колеса вокруг его оси, действующие вдоль радиусов колеса, обеспечивают поддержание высокой скорости течения струй воды в рабочих и направляющих каналах турбины и возмещают потери скорости течения струй воды на преодоление внутренних сопротивлений каналов турбины и преобразование части кинетической энергии струй воды в механическую работу на рабочих лопатках.

Следовательно, обеспечивается увеличение мощности каждой последовательно расположенной ступени многоступенчатой турбины и гидроагрегата в целом.

Расположение на одном диске коаксиальными рядами рабочих лопаток 4 и 5 вместе с размещением между ними рядов лопаток 7 направляющего аппарата 8 многоступенчатой турбины упрощает ее конструкцию, снижает длину и вес.

Использование: гидроэнергетика. Сущность изобретения: труба водовода гидроагрегата присоединена к статору турбины по направлению оси рабочего колеса. Сливное устройство с отсасывающей трубой расположено с внешней стороны рабочего колеса в контакте с наружными диаметрами его диска и обода. Рабочие лопатки турбины расположены на диске коаксиальными рядами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидроагрегат, содержащий электрогенератор с ротором, гидротурбину, включающую рабочее колесо с радиальными диском и ободом, полым валом и отсасывающую трубу, отличающийся тем, что труба водовода присоединена к статору турбины по направлению оси рабочего колеса, а сливное устройство с отсасывающей трубой расположено с внешней стороны рабочего колеса в контакте с наружными диаметрами его диска и обода, рабочие лопатки турбины расположены коаксиальными рядами на диске. 2. Гидроагрегат, отличающийся тем, что он снабжен направляющим аппаратом, лопатки которого расположены между коаксиальными рядами рабочих лопаток.