ПРИВОД РАБОЧЕГО ОРГАНА ЗАТВОРА ГИДРОТУРБИНЫ Российский патент 2005 года по МПК F03B15/02 

Изобретение относится к малой гидроэнергетике и может быть использовано в вертикальных гидротурбинах.

Известна конструкция привода клапана (рабочего органа) турбинного затвора, см. заявку № WО 9943954 от 02.09.1999. Привод включает систему гидроцилиндров, связанных с клапаном жесткими связями, т.е. для каждой связи установлен свой гидроцилиндр и конструкция имеет специальное устройство, устраняющее неравномерность перемещения штоков гидроцилиндров при перемещении клапана, т.е. перекос клапана. Размер гидроцилиндра по своей длине равен длине перемещения клапана затвора. Гидроцилиндры расположены над затвором, т.е. около основного оборудования гидроагрегата, что усложняет обслуживание как гидроцилиндров, так и основного оборудования. Общим с заявляемым техническим решением является то, что перемещение клапана осуществляется вдоль оси гидротурбины и направляется цилиндрической поверхностью неподвижной части гидротурбины.

Известен привод клапана (рабочего органа) затвора (прототип) (см. В.С.Квятковский, "Малые гидротурбины”, стр.171, Машгиз, 1950) с механическим редуктором. Привод состоит из многозвеньевой системы жестких рычагов, которая соединяет клапан затвора с механическим приводом и звенья которой связаны между собой шарнирами.

Общим с заявляемым техническим решением является то, что перемещение клапана осуществляется вдоль оси гидротурбины и направляется цилиндрической поверхностью неподвижной части гидротурбины, а также наличие опорных шарниров и звена в системе рычагов, объединяющего остальные и связанного с приводом рабочего органа затвора.

Недостатком такой конструкции является то, что при подъеме клапана затвора рычаги уводят его с оси турбины и за клапаном нарушается осесимметричность потока, что снижает эффективность работы турбины. Кроме того, громоздкость такой системы из-за возможности заеданий обуславливает медленное перемещение рабочего органа затвора и затвор невозможно использовать для избежания угона ротора гидроагрегата при сбросах нагрузки генератора. Усложняется общая компоновка оборудования, его монтаж и условия эксплуатации. Конструкция турбины теряет свою конкурентоспособность. В современных турбинах такая система не применяется.

Техническим результатом заявляемого решения является:

- упрощение конструкции затвора путем устранения его многозвенности,

- сохранение осесимметричности потока,

- повышение защищенности гидроагрегата от разгона за счет быстрого перемещения рабочего органа затвора для перекрытия проточного тракта,

- улучшение условий эксплуатации привода.

Технический результат достигается тем, что в приводе рабочего органа затвора вертикальной гидротурбины, включающем приводное устройство, кинематические связи между этим устройством и рабочим органом затвора, узел объединения связей и опорные шарниры, связи выполнены гибкими и для каждой из них по крайней мере одним опорным шарниром задано направление вдоль оси приводного устройства.

Действие этого привода основано на том, что вес рабочего органа затвора и обтекающая его вода всегда обеспечивают натяжение гибких связей, а перемещение рабочего органа затвора направляется цилиндрической поверхностью неподвижной части гидротурбины. Предлагаемая конструкция обеспечивает перемещение клапана затвора вдоль оси гидротурбины без нарушения осесимметричности потока, а также упрощает конструкцию привода за счет того, что устраняет его многозвенность. Применение таких связей позволяет обеспечить быстрое перемещение рабочего органа затвора для перекрытия проточного тракта, устраняя тем самым разгон ротора при сбросах нагрузки на генераторе, т.е. затвор может выполнять запорные функции направляющего аппарата.

Для уменьшения хода тяги привода рабочего органа затвора рабочий орган затвора связан с приводным устройством через полиспаст. Для удобства эксплуатации привода приводное устройство расположено на расстоянии от основного гидротурбинного оборудования.

Сущность заявляемого технического решения поясняется примером конкретного исполнения, показанном на фиг.1 (размещение привода в гидротурбине) и на фиг.2 (план привода рабочего органа затвора гидротурбины), где

1 - рабочий орган затвора;

2 - неподвижная часть гидротурбины;

3 - гидротурбина;

4 - приводное устройство;

5 - гибкие связи;

6 - ролик;

7 - узел объединения связей;

8 - полиспаст.

Рабочий орган 1 затвора перемещается вдоль цилиндрической поверхности неподвижной части 2 гидротурбины 3 с помощью приводного устройства 4, с которым он связан гибкими связями 5. Ролики 6 в качестве шарниров обеспечивают необходимые трассы гибких связей 5 между рабочим органом 1 затвора и приводным устройством 4. Узел 7 объединяет все гибкие связи на один трос, который и связан с приводным устройством 4. На участке между узлом 7 и приводным устройством 4 для уменьшения его хода установлен полиспаст 8, позволяющий увеличить перемещение рабочего органа 1 затвора от перемещения тяги приводного устройства 4. Приводное устройство 4 располагается в стороне от основного гидротурбинного оборудования, что обеспечивает доступность к нему во время его эксплуатации.

Заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", т.к. оно может быть осуществлено с помощью известных средств и методов, что подтверждается примером конкретного выполнения, представленным на фиг.1 и 2.

Заявляемое изобретение соответствует критерию “новизна”, т.к. при проведении патентных исследований не выявлено решение, которому присущи все признаки независимого пункта формулы заявленного изобретения.

Заявляемое изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”, т.к. не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками и направленные на достижение указанного нами технического результата, а также в существующих источниках информации не подтверждена известность влияния заявленных отличительных признаков на достигаемый технический результат:

- упрощение конструкции затвора путем устранения его многозвенности,

- сохранение осесимметричности потока,

- повышение защищенности гидроагрегата от разгона за счет быстрого перемещения рабочего органа затвора для перекрытия проточного тракта,

- улучшение условий эксплуатации привода.

Привод рабочего органа затвора гидротурбины предназначен для перекрытия проточного тракта вертикальной гидротурбины. Привод включает приводное устройство, кинематические связи между этим устройством и рабочим органом затвора, узел объединения связей и опорные шарниры. Причем привод выполнен с возможностью перемещения рабочего органа затвора вдоль неподвижной цилиндрической поверхности гидротурбины. При этом связи выполнены гибкими и для каждой из них, по крайней мере, одним опорным шарниром задано направление вдоль оси приводного устройства. Приводное устройство расположено в стороне от основного гидротурбинного оборудования на расстоянии, обеспечивающем удобство обслуживания, а рабочий орган затвора связан с приводным устройством через полиспаст. Конструкция привода позволяет упростить конструкцию затвора, сохранить осесимметричность потока, повысить защищенность гидроагрегата от разгона за счет быстрого перемещения рабочего органа затвора для перекрытия проточного тракта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Привод рабочего органа затвора вертикальной гидротурбины, включающий приводное устройство, кинематические связи между этим устройством и рабочим органом затвора, узел объединения связей и опорные шарниры, причем привод выполнен с возможностью перемещения рабочего органа затвора вдоль неподвижной цилиндрической поверхности гидротурбины для перекрытия проточного тракта, отличающийся тем, что связи выполнены гибкими и для каждой из них по крайней мере одним опорным шарниром задано направление вдоль оси приводного устройства.2. Привод по п.1, отличающийся тем, что приводное устройство расположено в стороне от основного гидротурбинного оборудования на расстоянии, обеспечивающем удобство обслуживания, а рабочий орган затвора связан с приводным устройством через полиспаст.