Водяное колесо Советский патент 1987 года по МПК F03G3/00 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при создании водяных колес для преобразования энергии разности давлений в электроэнергию в широком диапазоне напоров.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1 изображено предлагаемое водяное колесо, разрез по оси его водоводов; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - нолая спица, выполненная в виде канала МГД-генератора, обилий вид.

Водяное колесо содержит кожух 1 с подводя П1им и отводяш,им водоводами 2 и 3 соответственно высокого и низкого давления и установленный в кожухе 1 ротор 4 с радиально расположенными лопатками 5. 15 ния ротора 4 в зону высокого давления по- Водоводы 2 и 3 расположены соосно, а ло- падают соседние камеры 7, а противополож10

камеры 7 ротора 4. В зоне высокого давления вода давит на эластичную перегородку 8, что приводит к выдавливанию электропроводной жидкости 15 из внутренней герметичной полости 10 через полые спицы 11 в аналогичную полость 10, расположенную симметрично относительно оси 12 ротора 4 и находяш.уюся в зоне низкого давления отводящего водовода 3. Перераспределение жидкости 15, имеюшей удельный вес, отличный от удельного веса воды, между нроти- воположными полостями 10 приводит к возникновению на роторе 4 момента весового дебаланса, под действием которого ротор 4 приводится во враш,ение. По мере враще20

30

патки 5 ротора 4 в плоскости, перпендикулярной оси последних, установлены с минимальным зазором относительно кожуха

Iи снабжены боковыми стенками 6, обра- зуюш,ими с лопатками 5 камеры 7, в каждой из которых размещена эластичная перегородка 8, герметично разделяющая камеру 7 на наружную и внутреннюю полости 9 и 10 соответственно. Для удобства монтажа водяного колеса к кожуху 1 прикреплена 25 известным образом крышка 13. Полые спицы 11 являются опорным и несущим элементом водяного колеса, так как они выполнены из прочного материала, соединены жестко между собой в месте контакта, а

к крайним в осевом направлении спицам

IIприкреплена ось 12. Спицы 11 выполнены в виде каналов 14 МГД-генератора. Внутренние герметичные нолости 10 и полые спицы 11, попарно их соединяющие, заполнены электропроводной жидкостью 15 с удельным весом, отличным от удельного веса воды, и симметрично расположены относительно оси 12 ротора 4. Токосъемные элементы МГД-генератора выполнены в виде электродов 16, установленных на противоположных стенках 17 каналов 14. На остальных стенках 18 каналов 14 установлены постоянные магниты 19 МГД-генератора, магнитное поле которых перпендикулярно спицам 11 и прямой, соединяющей соседние электроды 16 противоположных стенок 17. Стенки 17 и 18 спиц 11 выпатнены перфорированными и снабжены закрепленными в местах 20 перфорации изоляционными прокладками 21, которыми электроизолиро- вана внутренняя поверхность каналов 14, а электроды 16 и постоянные магниты 19 установлены в прокладках 21. Электроды 16 посредством проводников 22 соединены с выпрямителем 23, который в свою очередь соединен с нагрузкой 24.

Водяное колесо работает следующим образом.

Вода под давлением подается в подводящий водовод 2, по которому поступает в кожух 1, попадая в наружную полость 9

35

40

45

50

55

ные камеры 7 перемещаются в зону низкого давления; в результате перераспределения жидкости 15 между полостями 10 этой и последующих пар камер 7 момент весового дебаланса ротора 4 возобновляется и поддерживается его непрерывное вращение. После того, как противоположные камеры 7 поменяются местами, жидкость 15 в полой спице 11, соединяющей полости 10 этих камер 7, движется в противоположном направлении относительно стенок 17 и 18 этой спицы 11. Возвратное перемещение электропроводной жидкости 15 по спицам 11 через сосредоточенное магнитное ноле постоянных магнитов 19 вызывает возникновение переменного электрического напряжения на электродах 16, которое передается проводниками 22 на выпрямитель 23. Последний передает выпрямленный электрический ток нагрузке 24, имеющей сопротивление RK- На фиг. 3 обозначены векторы: V - скорость жидкости 15, индукция магнитного поля магнитов 19, I - электрический ток в канале 14.

Предлагаемое водяное колесо может быть использовано в качестве своеобразной надстройки к обычной гидроэлектростанции для повышения суммарного КПД преобразования механической энергии жидкости в электроэнергию.

Формула изобретения

1. Водяное колесо, содержащее кожух с подводящим и отводящим соосными водоводами соответственно высокого и низкого давления и установленный в кожухе ротор с радиально расположенными лопатками, причем последние в плоскости, перпендикулярной оси водоводов, установлены с минимальным зазором относительно кожуха и снабжены боковыми стенками, образующими с лопатками камеры, в каждой из которых размгщена эластичная перегородка, герметично разделяющая камеру на наружную и внутреннюю полости, симметрично расположенные относительно оси ротора

5 ния ротора 4 в зону высокого давления по- падают соседние камеры 7, а противополож0

камеры 7 ротора 4. В зоне высокого давления вода давит на эластичную перегородку 8, что приводит к выдавливанию электропроводной жидкости 15 из внутренней герметичной полости 10 через полые спицы 11 в аналогичную полость 10, расположенную симметрично относительно оси 12 ротора 4 и находяш.уюся в зоне низкого давления отводящего водовода 3. Перераспределение жидкости 15, имеюшей удельный вес, отличный от удельного веса воды, между нроти- воположными полостями 10 приводит к возникновению на роторе 4 момента весового дебаланса, под действием которого ротор 4 приводится во враш,ение. По мере враще0

0

5

5

0

5

0

5

ные камеры 7 перемещаются в зону низкого давления; в результате перераспределения жидкости 15 между полостями 10 этой и последующих пар камер 7 момент весового дебаланса ротора 4 возобновляется и поддерживается его непрерывное вращение. После того, как противоположные камеры 7 поменяются местами, жидкость 15 в полой спице 11, соединяющей полости 10 этих камер 7, движется в противоположном направлении относительно стенок 17 и 18 этой спицы 11. Возвратное перемещение электропроводной жидкости 15 по спицам 11 через сосредоточенное магнитное ноле постоянных магнитов 19 вызывает возникновение переменного электрического напряжения на электродах 16, которое передается проводниками 22 на выпрямитель 23. Последний передает выпрямленный электрический ток нагрузке 24, имеющей сопротивление RK- На фиг. 3 обозначены векторы: V - скорость жидкости 15, индукция магнитного поля магнитов 19, I - электрический ток в канале 14.

Предлагаемое водяное колесо может быть использовано в качестве своеобразной надстройки к обычной гидроэлектростанции для повышения суммарного КПД преобразования механической энергии жидкости в электроэнергию.

Формула изобретения

1. Водяное колесо, содержащее кожух с подводящим и отводящим соосными водоводами соответственно высокого и низкого давления и установленный в кожухе ротор с радиально расположенными лопатками, причем последние в плоскости, перпендикулярной оси водоводов, установлены с минимальным зазором относительно кожуха и снабжены боковыми стенками, образующими с лопатками камеры, в каждой из которых размгщена эластичная перегородка, герметично разделяющая камеру на наружную и внутреннюю полости, симметрично расположенные относительно оси ротора

внутренние герметичные полости попарно соединены между собой полыми спицами, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, спицы выполнены в виде каналов МГД-генератора, причем спицы и сообщенные с ними полости заполнены электропроводной жидкостью с удельным весом, отличным от удельного веса воды.

2. Колесо по п. 1, отличающееся тем, что токосъемные элементы МГД-генератора выполнены в виде электродов, установленных на противоположных стенках каналов, на остальных стенках каналов установлены постоянные магниты МГД-генератора, магнитное поле которых перпендикулярно спицам и прямой, соединяющей соседние электроды противоположных стенок, а внутренняя поверхность каналов электро- изолирована.

3. Колесо по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что стенки спиц выполнены перфори- рованными и снабжены закрепленными в местах перфорации изоляционными прокладками, а электроды и постоянные магниы установлены в последних.

Изобретение от1 осится к гидромашиностроению. Изобретение позволяет повысить КПД. Перераспределение электронровод- ной жидкости (ЭЖ) 15, имеющей уд. вес, отличный от уд. веса воды, между противоположными полостями 10, сооби1.енными посредством полы.х спиц 1 никновению на роторе 4 1, приводит к воз- мо.мента весового дебаланса. Под действием последнего ротор 4 приводится во вращение. В результате перераспределения ЭЖ 15 между патос- тями 10 перемещающихся пар камер 7 момент весового дебаланса на роторе 4 возобновляется и поддерживается непрерывное вранхение последнего. Возвратное перемещение ЭЖ 15 по спицам 11, выполненным в виде каналов МГД-генератора, через сосредоточенное магнитное поле постоянных магнитов вызывает возникновение переменного электрического напряжения на электродах. ПoCv eдниe устаноатены на противоположных стенках каналов, а постоянные магниты МГД-генератора, магнитное поле которых перпендикулярно спицам и прямой, соединяющей соседние электроды противоположных стенок, установлены на остальных стенках каналов. Стенки спиц 11 выполнены перфорированны.ми и- снабжены закрепленными в местах перфорации изоляционными прокладками, а электроды и магниты установлены в последних. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. iO сл со ьо 05

lit 11

13

23