Гидроагрегат

 

Использование: в устройствах для преобразования энергии потока. Сущность изобретения: спиральные лопасти 5 расположены по всей длине вдоль корпуса 4 турбины 3 и имеют свободные концы, выведенные за пределы корпуса 4. Шаг спирали лопасти 5 увеличивается от оголовка 8 к концевику 9. Корпус 4 выполнен обтекаемым и имеет минимальную положительную плавучесть, составляющую 1,1 - 1,15. Концентрация потока осуществляется при помощи внешнего экрана. Турбина 3 связана с опорой через шарнир и преобразователь энергии. Вал 1 выполнен многозвенным, звенья соединены шарнирами. 7 з. п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в устройствах для преобразования энергии потока.

Известен гидроагрегат, содержащий установленные на валу преобразователь энергии, имеющий корпус с лопастями и связанный с напорной стороны с опорой, причем корпус выполнен криволинейным, ориентированным вдоль потока, а лопасти со спиральной закруткой относительно оси корпуса.

Недостатками этого гидроагрегата являются низкая эффективность отбора энергии потока, обусловленная ограниченной площадью лопастей и площадью их экспонирования в потоке, а также неблагоприятные условия эксплуатации, связанные с закреплением устройства на опоре, расположенной под водой и размещением преобразователя энергии в корпусе, находящемся в воде.

Изобретение позволяет увеличить мощность гидроагрегата путем повышения эффективности отбора энергии потока, повысить надежность путем улучшения условий эксплуатации.

Это достигается тем, что в гидроагрегате, содержащем установленные на валу преобразователь энергии и турбину, имеющую корпус с лопастями и связанную с напорной стороны с опорой, причем корпус выполнен криволинейным, ориентированным вдоль потока, а лопасти со спиральной закруткой относительно оси корпуса и расположены по всей длине корпуса, ориентированы вдоль его длинной части и имеют свободные концы, выведенные за пределы концевой части корпуса, при этом связь турбины с опорой осуществлена посредством соединения корпуса с концом вала, а преобразователь энергии размещен на втором конце вала, связанном с опорой, корпус может быть выполнен грушевидным, или овоидальным, или эллипсоидальным, или комбинированным, лопасти могут быть выполнены с нарастающим шагом спирали от оголовка к концевику, а вал может быть выполнен составным и снабжен по крайней мере одним обеспечивающим при несоосности его звеньев передачу крутящего момента шарниром, гидроагрегат может содержать дополнительно не менее одной турбины, шарнирно соединенной с другими турбинами, и может быть снабжен внешними концентрирующими гидропоток экранами, а плавучий корпус может быть выполнен с минимальной положительной плавучестью, составляющей 1,1-1,15, при этом вал может быть выполнен из жестких звеньев, образующих гибкую цепь, передающую крутящий момент.

На фиг. 1 изображен гидроагрегат, вид сбоку; на фиг.2 турбина; на фиг.3 гидроагрегат с двумя гидротурбинами и концентрирующими энергию экранами, вид сверху; на фиг. 4 узел соединения концевиков валов колес с редуктором и преобразователем энергии; на фиг.5 вариант соосного решения преобразователя энергии; на фиг. 6 вариант несоосного решения преобразователя энергии; на фиг. 7 составной вал, образующий из жестких звеньев гибкую цепь, передающую крутящий момент; на фиг.8 турбины, поперечное сечение; на фиг.9 то же, вариант с разнонаправленным вращением турбин.

Гидроагрегат содержит установленные на валу 1 преобразователь 2 энергии и турбину 3, имеющую корпус 4 с лопастями 5 и связанную с напорной стороны 6 с опорой 7, причем корпус 4 выполнен криволинейным, ориентированным вдоль потока, а лопасти 5 со спиральной закруткой относительно оси корпуса 4 и расположены по всей длине корпуса 4, ориентированы вдоль его длинной части и имеют свободные концы, выведенные за пределы концевой части корпуса 4, при этом связь турбины 3 с опорой 7 осуществлена посредством соединения корпуса 4 с концом вала 1, а преобразователь 2 энергии размещен на втором конце вала, связанном с опорой 7. Корпус 4 может быть выполнен грушевидным, или овоидальным, или эллипсоидальным, или комбинированным, лопасти 5 могут быть выполнены с нарастающим шагом спирали от оголовка 8 к концевику 9, вал 1 может быть выполнен составным и снабжен, по крайней мере одним обеспечивающим при несоосности его звеньев передачу крутящего момента шарниром 10, гидроагрегат может содержать дополнительно не менее одной турбины 3, шарнирно соединенной с другими турбинами 3, и может быть снабжен внешними концентрирующими гидропоток экранами 11, а плавучий корпус 4 выполнен с минимальной положительной плавучестью, составляющей 1,1-1,15, и вал 1 может быть выполнен из жестких звеньев, образующих гибкую цепь, передающую крутящий момент.

Устройство работает следующим образом.

Набегающий поток воздействует на лопасти 5 турбины 3, вращая ее и связанный с ней вал 1, передавая вращающий момент преобразователю 2 энергии. Удлиненные спиральные лопасти 5 турбины 3, ориентированные вдоль длинной части корпуса 4 и имеющие свободные концы, выведенные за пределы концевой части корпуса 4, позволяют осуществить эффективный отбор энергии потока за счет достаточно большой площади экспонирования лопастей 5 в потоке и улучшения гидродинамических условий на выходе из турбины 3. Дополнительный эффект улучшения гидродинамических качеств гидроагрегата достигается за счет погружения удлиненных лопастей 5 путем выполнения корпуса 4 с минимальной плавучестью и концентрации энергии потока, поступающего на лопасти 5 турбины 3 с корпусом 4, имеющим улучшенные качества обтекаемости, обусловленные его формой (грушевидной, или овоидальной, или эллипсоидальной, или комбинированной), а также вследствие воздействия на поток концентрирующих экранов 11. Выводу отработанного потока с турбины 3 способствует нарастающий шаг спирали лопастей 5 турбины 3 в направлении от оголовка 8 к концевику 9 корпуса 4. Связь турбины 3 с опорой 7, осуществленная посредством соединения корпуса 4 с концом вала 1 и размещения преобразователя 2 энергии на втором конце вала 1, связанном с опорой 7, позволяет расположить опору 7 и преобразователь 2 энергии над уровнем воды и, таким образом, улучшить условия эксплуатации и повысить надежность.

В случае выполнения гидроагрегата многоступенчатым шарнирное соединение турбин 3 и выполнение вала 1 составным с обеспечением при несоосности его звеньев передачи крутящего момента посредством шарнира 10, а также выполнение вала 1 из жестких звеньев, образующих гибкую цепь, передающую крутящий момент, позволяет повысить надежность, исключая разрушение устройства от деформации в потоке.

Формула изобретения

1. Гидроагрегат, содержащий установленные на валу преобразователь энергии и турбину, имеющую корпус с лопастями и связанную с напорной стороны с опорой, причем корпус выполнен криволинейным, ориентированным вдоль потока, а лопасти выполнены со спиральной закруткой относительно оси корпуса, отличающийся тем, что лопасти расположены по всей длине корпуса, ориентированного вдоль его длинной части, и имеют свободные концы, выведенные за пределы концевой части корпуса, при этом связь турбины с опорой осуществлена посредством соединения корпуса с концом вала, а преобразователь размещен на втором конце вала, связанным с опорой.

2. Гидроагрегат по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен грушевидным, или овоидальным, или эллипсоидальным, или комбинированным.

3. Гидроагрегат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что лопасти выполнены с нарастающим шагом спирали от оголовка к концевику.

4. Гидроагрегат по пп. 1 3, отличающийся тем, что вал выполнен составным и снабжен по крайней мере одним обеспечивающим при несоосности его звеньев передачу крутящего момента шарниром.

5. Гидроагрегат по пп. 1 4, отличающийся тем, что он содержит дополнительно не менее одной турбины, шарнирно соединенной с другими турбинами.

6. Гидроагрегат по пп. 1 5, отличающийся тем, что плавучий корпус выполнен с минимальной положительной плавучестью 1,1 1,15.

7. Гидроагрегат по пп. 1 6, отличающийся тем, что он снабжен внешними концентрирующими гидропоток экранами.

8. Гидроагрегат по пп. 1 7, отличающийся тем, что вал выполнен из жестких звеньев, образующих гибкую цепь, передающую крутящий момент.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9