RU106672U1

RU106672U1 - HYDRAULIC MACHINE SAMOILENKO

Info

Publication number: RU106672U1
Application number: RU2010140624/06U
Authority: RU
Inventors: Евгений Георгиевич Самойленко
Original assignee: Евгений Георгиевич Самойленко
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2011-07-20
Also published as: UA56377U

Abstract

1. Гидравлическая машина, включающая направляющий аппарат, снабженный приводом и установленный в водоводе перед турбинной камерой, выполненной в виде винтообразного полого цилиндра, в полости которого размещены лопасти рабочего колеса, разъемно закрепленные на его корпусе, установленном на валу, который размещен в подшипнике, а также отсасывающую трубу, отличающаяся тем, что направляющий аппарат выполнен в виде секторного затворного устройства, размещенного в камере на поворотной опоре. ! 2. Гидравлическая машина по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вторым секторным затворным устройством, расположенным симметрично первому относительно оси водовода, при этом оба устройства размещены так, что в положении «закрыто» затворы имеют общую линию сопряжения. 1. A hydraulic machine, including a guiding apparatus, equipped with a drive and installed in the conduit in front of the turbine chamber, made in the form of a helical hollow cylinder, in the cavity of which there are placed the impeller blades detachably mounted on its housing mounted on a shaft that is placed in the bearing, and also a suction pipe, characterized in that the guide apparatus is made in the form of a sector shutter device located in the chamber on a rotary support. ! 2. The hydraulic machine according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a second sector shutter device located symmetrically to the first relative to the axis of the conduit, both devices being placed so that in the closed position the shutters have a common interface line.

Description

Полезная модель относиться к гидроэнергетике, в частности к реактивным гидравлическим машинам, предназначенным для гидроэнергетических установок электрических станций, которые используют рабочую среду, например воду, в широком диапазоне низких напоров. Гидравлическая машина может быть использована как для выработки механической энергии, так и для осуществления подачи воды под давлением.The utility model relates to hydropower, in particular to jet hydraulic machines designed for hydropower installations of power plants that use a working medium, such as water, in a wide range of low heads. A hydraulic machine can be used both to generate mechanical energy, and to supply water under pressure.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату, является гидравлическая машина, включающая направляющий аппарат, снабженный приводом и установленный в водоводе перед турбинной камерой, выполненной в виде винтообразного полого цилиндра, в полости которого размещены лопасти рабочего колеса, разъемно закрепленные на его корпусе, установленном на валу, который размещен в подшипнике, а также отсасывающую трубу (см. патент Украины на полезную модель №52552, заявл. 29.03.2010 г., опубл. 25.08.2010 г., МПК⁹ F03B, 3/00, 3/12).Closest to the claimed technical solution according to the technical essence and the achieved result, is a hydraulic machine comprising a guiding apparatus, equipped with a drive and installed in the conduit in front of the turbine chamber, made in the form of a screw-shaped hollow cylinder, in the cavity of which are placed the impeller blades, which are detachably fixed to it the housing mounted on the shaft, which is placed in the bearing, as well as the suction pipe (see Ukrainian patent for utility model No. 52552, stated. March 29, 2010, published on 08/25/2010, PC ⁹ F03B, 3/00, 3/12).

В известной гидравлической машине направляющий аппарат выполнен в виде игольчатого затворного устройства, установленного перед турбинной камерой в напорном водоводе. Игольчатый направляющий аппарат приводится в движение с помощью привода, расположенного внутри направляющего аппарата, осуществляет регулирование расхода воды через турбину и выполняет роль затвора.In the known hydraulic machine, the guiding apparatus is made in the form of a needle shutter installed in front of the turbine chamber in a pressure conduit. The needle guide apparatus is driven by a drive located inside the guide apparatus, controls the flow of water through the turbine and acts as a shutter.

Недостатком известной гидравлической машины являются ограниченные функциональные возможности и пониженный коэффициент полезного действия (КПД). Это связано с тем, что при открытии игольчатого направляющего аппарата, он остается в единой конструкционной линии проточной части гидравлической машины и при этом оказывает некоторое гидравлическое сопротивление протекающей воде. Это приводит к снижению первичной потенциальной гидравлической энергии воды, которая определяет технологические условия работы гидравлической машины и ее технико-экономические характеристики. Кроме того, привод направляющего аппарата размещен в замкнутой полости, что ограничивает возможности его обслуживания и ремонта.A disadvantage of the known hydraulic machine is its limited functionality and reduced efficiency (Efficiency). This is due to the fact that when the needle guide apparatus is opened, it remains in a single construction line of the flowing part of the hydraulic machine and at the same time exerts some hydraulic resistance to the flowing water. This leads to a decrease in the primary potential hydraulic energy of water, which determines the technological conditions of the hydraulic machine and its technical and economic characteristics. In addition, the drive of the guide apparatus is placed in a closed cavity, which limits the possibilities of its maintenance and repair.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции гидравлической машины путем нового исполнения отдельных узлов, а также нового их взаимного расположения, благодаря чему повышается эффективность использования потенциальной гидравлической энергии потока воды, улучшаются условия эксплуатации гидравлической машины, что позволяет обеспечить расширение функциональных возможностей машины, а именно использовать ее в системах низкого напора воды с водоводами преимущественно прямоугольного сечения при обеспечении высокого КПД гидравлической машины.The utility model is based on the task of improving the design of a hydraulic machine by redesigning individual units, as well as their new relative positions, thereby increasing the efficiency of using the potential hydraulic energy of the water flow, improving the operating conditions of the hydraulic machine, which allows for expanding the functionality of the machine, namely use it in systems of low water pressure with water conduits of predominantly rectangular cross section, provided and high-efficiency hydraulic machine.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемой гидравлической машине, включающей направляющий аппарат, снабженный приводом и установленный в водоводе перед турбинной камерой, выполненной в виде винтообразного полого цилиндра, в полости которого размещены лопасти рабочего колеса, разъемно закрепленного на его корпусе, установленном на валу, который размещен в подшипнике, а также отсасывающую трубу, согласно полезной модели, новым является то, что направляющий аппарат выполнен в виде секторного затворного устройства, размещенного в камере на поворотной опоре.The problem is solved in that in the inventive hydraulic machine, including a guiding apparatus, equipped with a drive and installed in the water conduit in front of the turbine chamber, made in the form of a helical hollow cylinder, in the cavity of which are placed the blades of the impeller, detachably fixed to its body mounted on the shaft, which is located in the bearing, as well as the suction pipe, according to the utility model, new is that the guide device is made in the form of a sector shutter device located in camera on the rotary support.

Новым является также то, что гидравлическая машина дополнительно снабжена вторым секторным затворным устройством, расположенным симметрично первому относительно оси водовода, при этом оба устройства размещены так, что в положении «закрыто» имеют общую линию сопряжения.It is also new that the hydraulic machine is additionally equipped with a second sector shutter device located symmetrically to the first relative to the axis of the conduit, while both devices are placed so that in the closed position they have a common interface line.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the totality of essential features and the technical result achieved is as follows.

Выполнение направляющего аппарата в виде секторного затворного устройства, которое в компоновке гидравлической машины оказывает минимальное гидравлическое сопротивление потоку воды, а в положении «полностью открыто» оно находится за пределами потока и практически не создает гидравлическое сопротивление. Это дает возможность максимально использовать потенциальную гидравлическую энергию потока, улучшить гидродинамические характеристики проточной части гидравлической машины, а также повысить ее пропускную способность и КПД. Все это позволит расширить функциональные возможности гидравлической машины, благодаря чему ее можно использовать в водоводах с очень низким напором воды и при любом соотношении размеров прямоугольного сечения водовода. Кроме того, снабжение гидравлической машины вторым секторным затворным устройством, при эксплуатации его совместно с первым, позволяет осуществлять более плавное регулирование мощности гидравлической машины за счет обеспечения задаваемой величины расхода воды через турбинную камеру.The design of the guide apparatus in the form of a sector shutter, which in the layout of the hydraulic machine provides minimal hydraulic resistance to the flow of water, and in the "fully open" position it is outside the flow and practically does not create hydraulic resistance. This makes it possible to maximize the potential hydraulic energy of the flow, improve the hydrodynamic characteristics of the flowing part of the hydraulic machine, as well as increase its throughput and efficiency. All this will expand the functionality of the hydraulic machine, so it can be used in conduits with a very low water pressure and at any ratio of the sizes of the rectangular section of the conduit. In addition, the supply of a hydraulic machine with a second sector shutter device, when used in conjunction with the first, allows for a more smooth control of the power of the hydraulic machine by providing a specified amount of water flow through the turbine chamber.

Техническая сущность заявляемой гидравлической машины поясняется чертежами.The technical nature of the claimed hydraulic machine is illustrated by drawings.

На фиг.1 схематически показана гидравлическая машина;1 schematically shows a hydraulic machine;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;figure 2 is a view of figure 1;

на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 (положение затворного устройства - «открыто»);figure 3 is a section bB in figure 1 (the position of the shutter device is "open");

на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.1 (положение затворного устройства - «закрыто»);in Fig.4 section BB in Fig.1 (the position of the shutter device is "closed");

на фиг.5 - изображены первое и второе затворное устройство в водоводе гидравлической машины в положении «закрыто» (сечение Б-Б на фиг.1);figure 5 - shows the first and second shutter device in the conduit of the hydraulic machine in the "closed" position (section BB in figure 1);

на фиг.6 - изображены первое и второе затворное устройство в водоводе гидравлической машины в положении «открыто» (сечение Б-Б на фиг.1).figure 6 - shows the first and second shutter device in the conduit of the hydraulic machine in the "open" position (section BB in figure 1).

Гидравлическая машина включает направляющий аппарат 1, выполненный в виде секторного затворного устройства 2, которое размещено в замкнутой камере 3 и вращается в шарнирной опоре 4.The hydraulic machine includes a guide apparatus 1, made in the form of a sector shutter device 2, which is placed in a closed chamber 3 and rotates in a hinge support 4.

Гидравлическая машина может содержать второе секторное затворное устройство 2, которое установлено симметрично к первому, относительно оси водовода 5. При полном закрытии двух секторных затворных устройств 2, они имеют общую линию сопряжения, благодаря чему полностью перекрывается водовод 5.The hydraulic machine may contain a second sector shutter device 2, which is installed symmetrically to the first, relative to the axis of the conduit 5. When the two sector shutter devices 2 are completely closed, they have a common interface line, due to which the conduit 5 is completely blocked.

Турбинная камера 6 выполнена в виде двукратного винтообразного полого цилиндра. Секторное запорное устройство 2 снабжено приводным устройством 7 для его открытия или закрытия при подаче воды в турбинную камеру 6. Направляющий аппарат 1 установлен перед турбинной камерой 6 в напорном водоводе 5, который имеет прямоугольное сечение. Рабочее колесо 8 с помощью болтов закреплено на валу 9, который кинематически связан с внешней электрической машиной (не показана). Лопасти 10 рабочего колеса 8 размещены в полости винтообразного цилиндра турбинной камеры 6, выходной конец которой неразъемно соединен с отсасывающей трубой 11. Отсасывающая труба 11 выполнена прямоточной.The turbine chamber 6 is made in the form of a double helical hollow cylinder. The sector locking device 2 is equipped with a drive device 7 for opening or closing it when water is supplied to the turbine chamber 6. A guide apparatus 1 is installed in front of the turbine chamber 6 in the pressure conduit 5, which has a rectangular cross-section. The impeller 8 is bolted to a shaft 9, which is kinematically connected to an external electric machine (not shown). The blades 10 of the impeller 8 are placed in the cavity of the screw-shaped cylinder of the turbine chamber 6, the output end of which is inseparably connected to the suction pipe 11. The suction pipe 11 is made direct-flow.

Гидравлическая машина работает следующим образом.The hydraulic machine operates as follows.

Вода из напорного водовода 5 под давлением верхнего бьефа через открытое секторное затворное устройство 2 направляющего аппарата 1, установленное на шарнирной опоре 4, поступает в турбинную камеру 6. Расход подаваемой в турбинную камеру 6 воды регулируется с помощью привода 7, который поворачивает в сторону открытия или закрытия секторное затворное устройство 2, расположенное в замкнутой камере 3. В случае установки в камеру 3 дополнительного секторного устройства 2 (рис.5, 6) осуществляют синхронный поворот этих устройств в сторону их открытия или закрытия. Далее поток воды, двигаясь по винтовой полости турбинной камеры 6, по винтовой траектории проходит пространство между лопастями 10 рабочего колеса 8, выходит с другого конца винтовой турбинной камеры 6 и через отсасывающую трубу 11 попадает в нижний бьеф. Проходя через рабочее колесо 8, вода отдает ему энергию давления и скоростного напора, которая преобразуются в механическую энергию в виде вращающего момента на валу 9. Механическая энергия с рабочего колеса 8 через вал 9 передается на ротор электрической машины (не показана). В случае работы гидравлической машины в насосном режиме, механическая энергия передается на рабочее колесо 8, которое, вращаясь в обратном направлении, передает энергию реверсивному потоку воды.Water from the pressure conduit 5 under the pressure of the upstream through an open sector shutter device 2 of the guide apparatus 1, mounted on the hinge support 4, enters the turbine chamber 6. The flow rate of the water supplied to the turbine chamber 6 is controlled by the actuator 7, which turns to the open side or closing sector shutter device 2, located in a closed chamber 3. In the case of installation in the camera 3 additional sector device 2 (Fig. 5, 6) carry out a synchronous rotation of these devices in the direction of their opening or closing. Further, the water flow, moving along the helical cavity of the turbine chamber 6, along the helical path passes the space between the blades 10 of the impeller 8, leaves the other end of the screw turbine chamber 6 and through the suction pipe 11 enters the downstream. Passing through the impeller 8, the water gives it energy of pressure and pressure head, which is converted into mechanical energy in the form of torque on the shaft 9. Mechanical energy from the impeller 8 is transmitted through the shaft 9 to the rotor of an electric machine (not shown). In the case of the hydraulic machine in pumping mode, mechanical energy is transmitted to the impeller 8, which, rotating in the opposite direction, transfers energy to the reverse water flow.

Заявляемая гидравлическая машина является компактной и отличается высокой пропускной способностью и удельной мощностью, может соединяться с напорным водоводом прямоугольного сечения при любом соотношении его размеров. Благодаря этому возможно ее использование в широком диапазоне низких напоров воды, например от 1 до 50 м. Относительно малые габариты, а также возможность использования гидравлической машины в любой пространственной компоновке без увеличения ее строительной части позволяет также использовать заявляемую гидравлическую машину вместо сложных капсульных гидроагрегатов на низконапорных гидроэлектростанциях. При этом заглубление рабочего колеса относительно уровня нижнего бьефа, с целью исключения режима кавитации, не требует дополнительных строительных работ. Использование заявляемой гидравлической машины в составе гидроэнергетического оборудования гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих электростанций дает возможность эффективно использовать энергию малонапорных створов рек и строить электростанции с меньшими габаритами здания ГЭС.The inventive hydraulic machine is compact and has a high throughput and specific power, can be connected to a pressure conduit of rectangular cross section at any ratio of its sizes. Due to this, it can be used in a wide range of low water heads, for example, from 1 to 50 m. The relatively small dimensions, as well as the possibility of using a hydraulic machine in any spatial arrangement without increasing its construction part, also allows the use of the inventive hydraulic machine instead of complex capsule hydraulic units for low pressure hydroelectric power stations. At the same time, the deepening of the impeller relative to the level of the downstream, in order to exclude the cavitation regime, does not require additional construction work. The use of the inventive hydraulic machine as part of the hydropower equipment of hydroelectric power stations and pumped storage power plants makes it possible to efficiently use the energy of low-pressure river streams and build power plants with smaller dimensions of the hydroelectric building.

Промышленная применимость заявляемой гидравлической машины подтверждается возможностью ее производства на известном оборудовании, в условиях отечественного промышленного производства, с использованием известных материалов и приспособлений.The industrial applicability of the claimed hydraulic machine is confirmed by the possibility of its production on known equipment, in the conditions of domestic industrial production, using well-known materials and devices.

Claims

1. A hydraulic machine, including a guiding apparatus, equipped with a drive and installed in the conduit in front of the turbine chamber, made in the form of a helical hollow cylinder, in the cavity of which there are placed the impeller blades detachably mounted on its housing mounted on a shaft that is placed in the bearing, and also a suction pipe, characterized in that the guide apparatus is made in the form of a sector shutter device located in the chamber on a rotary support.

2. The hydraulic machine according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a second sector shutter device located symmetrically to the first relative to the axis of the conduit, both devices being placed so that in the closed position the shutters have a common interface line.