RU2544402C1 - Hydraulic turbine - Google Patents
Hydraulic turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544402C1 RU2544402C1 RU2013143279/06A RU2013143279A RU2544402C1 RU 2544402 C1 RU2544402 C1 RU 2544402C1 RU 2013143279/06 A RU2013143279/06 A RU 2013143279/06A RU 2013143279 A RU2013143279 A RU 2013143279A RU 2544402 C1 RU2544402 C1 RU 2544402C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- turbine
- water
- stator
- buckets
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к области производства электрической энергии.The invention relates to hydropower, and in particular to the field of electric energy production.
Известное устройство по патенту RU 2162914 наиболее близко подходит к предлагаемому решению.The known device according to the patent RU 2162914 is closest to the proposed solution.
Известное устройство включает напорный водовод с водозабором в реке и затвором. Напорный водовод имеет уклон, меньший уклона дна реки, и соединяет водозабор с промежуточным резервуаром, из которого берет начало напорный водовод активной турбины, связанной с валом генератора. В промежуточном резервуаре между вводом напорного водовода и входом в водовод турбины установлен успокоитель потока, выполненный в виде стенки с отверстиями. Каждый ковш рабочего колеса турбины выполнен в виде двух расходящихся под углом гнутых желобов и закреплен на рабочем колесе с возможностью поворота вокруг оси своего крепления. Известное устройство позволяет уменьшить емкость промежуточного уравнительного резервуара без нарушения процессов его наполнения и опорожнения и повысить эффективность активных ковшовых турбин при их использовании для получения электроэнергии от малых рек.A known device includes a pressure head conduit with a water intake in the river and a gate. The pressure water conduit has a slope smaller than the slope of the river bottom and connects the water intake to the intermediate reservoir, from which the pressure water conduit of the active turbine connected with the generator shaft originates. In the intermediate tank between the inlet of the pressure head conduit and the inlet to the turbine conduit, a flow damper is installed, made in the form of a wall with holes. Each turbine impeller bucket is made in the form of two bent gutters diverging at an angle and mounted on the impeller with the possibility of rotation around its mounting axis. The known device allows to reduce the capacity of the intermediate surge tank without disturbing the processes of filling and emptying it and to increase the efficiency of active bucket turbines when used to generate electricity from small rivers.
Недостатками известного устройства являются наличие промежуточного уравнительного резервуара, наличие сопловой системы подачи воды и успокоителя потока, в котором перемещаются ковши, преодолевая сопротивление воды.The disadvantages of the known device are the presence of an intermediate surge tank, the presence of a nozzle water supply system and a flow damper in which the buckets move, overcoming the water resistance.
Задачей изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков и разработка конструкции проточного тракта турбины, и рабочего колеса турбины и ковшей с привязкой к проточному тракту.The objective of the invention is to remedy the above disadvantages and to develop the design of the flow path of the turbine, and the impeller of the turbine and buckets with reference to the flow path.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что гидротурбина включает водовод, соединенный с верхним и нижним кожухами, внутри которых расположено рабочее колесо, с установленными равномерно на диске ковшами, выполненными из неразъемно-соединенных друг с другом двух одинаковых металлических листов с образованием между ними угла меньше 180° и ребра жесткости с противоположной стороны, причем в центре каждого листа выполнено сквозное отверстие, а вал рабочего колеса турбины расположен на правой и левой скрепленных между собой железобетонных опорах колонн статора, уплотнительные стенки которого, внутренние поверхности кожухов и кольца, закрепленные на колоннах статора и закрывающие диск колеса, формируют канал прямоугольного сечения тороида.The essence of the proposed device lies in the fact that the hydraulic turbine includes a water conduit connected to the upper and lower casings, inside which there is an impeller, with buckets mounted uniformly on the disk, made of two identical metal sheets that are inseparably connected to each other with an angle less than between them 180 ° and stiffeners on the opposite side, with a through hole in the center of each sheet, and the turbine impeller shaft located on the right and left fastened together reinforced concrete supports of the stator columns, the sealing walls of which, the inner surfaces of the casings and the rings mounted on the stator columns and covering the wheel disk, form a channel of rectangular cross-section of the toroid.
Устройство иллюстрируется следующими чертежами:The device is illustrated by the following drawings:
фиг.1 - схема гидротурбинной установки; figure 1 - diagram of the turbine installation;
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 - section aa in figure 1;
фиг.3 - схема соединения ковшей с рабочим колесом;figure 3 - connection diagram of the buckets with the impeller;
фиг.4 - вид Б на фиг.2;figure 4 is a view of B in figure 2;
фиг.5 - вид В на фиг.2.5 is a view In figure 2.
Заявляемое устройство состоит из следующих элементов:The inventive device consists of the following elements:
На фиг.1-2 представлены: 1 - водовод, 2 - рабочее колесо турбины, 3 - верхний кожух рабочего колеса, 4 - ковш, 5 - вал рабочего колеса, 6 - нижний кожух, 7 - левая колона статора, 8 - правая колона статора, 9 - уплотняющая стенка, 10 - ограждение водосброса, 11 - кольцо.Figure 1-2 presents: 1 - water conduit, 2 - turbine impeller, 3 - upper impeller casing, 4 - bucket, 5 - impeller shaft, 6 - lower casing, 7 - left stator column, 8 - right column stator, 9 - sealing wall, 10 - spillway guard, 11 - ring.
На фиг.3-5 представлены: 12 - соединительная шпилька.Figure 3-5 presents: 12 - connecting pin.
Устройство работает следующим образом. Вода из верхнего бьефа по водоводу 1 подводится к рабочему колесу турбины и из него выпускается в нижний бьеф.The device operates as follows. Water from the upper pool through the water conduit 1 is supplied to the turbine impeller and is discharged from it into the lower pool.
В рабочем колесе 2 (фиг.1-2) турбины энергия воды преобразуется в механическую энергию вращения вала рабочего колеса 5, от которого приводится во вращение ротор электрогенератора, преобразующий механическую энергию в электрическую (на фигуре не приведен).In the impeller 2 (Fig.1-2) of the turbine, the energy of the water is converted into mechanical energy of rotation of the shaft of the impeller 5, from which the rotor of the electric generator is converted into rotation, converting mechanical energy into electrical energy (not shown in the figure).
Основными элементами турбинной установки являются рабочее колесо турбины 2, насаженное на вал рабочего колеса 5 и вращающееся между кожухами 3 и 6, закрывающими рабочее колесо с наружной стороны, и кольцами 11 с внутренней стороны, которые закрывают поверхности диска рабочего колеса. Рабочее колесо 2 устанавливается выше уровня воды в нижнем бьефе.The main elements of the turbine installation are the impeller of the
Рабочее колесо 2 (фиг.1-2) состоит из диска с ковшами 4. Рабочая поверхность ковша 4 (см. фиг.3-5) выполнена из двух одинаковых листов, соединенных под углом меньше 180°, с образованием в месте соединения ребра жесткости. Для соединения ковша с рабочим колесом служит шпилька 12, приваренная с краю в месте соединения листов, перпендикулярно их кромке. Ковши устанавливаются равномерно по окружности колеса.The impeller 2 (Fig.1-2) consists of a disk with
Между кожухами 3 и 6, уплотнительными стенками 9 и кольцами 11, прикрепленными к колоннам статора, образуется канал прямоугольного сечения для прохождения ковшей 4. При натекании струи на рабочую поверхность ковша 4 происходит преобразование энергии воды в механическую энергию вращения рабочего колеса 2 турбины. Вода, попадая из водовода на рабочую поверхность ковша, перемещается вместе с ним к водосбросу.Between the
Для отвода излишней воды в ковшах предусмотрены сквозные отверстия, расположенные в центральной части образующих его листов. При выталкивании воды к водосбросу ребро жесткости ковша 4 рассекает поток воды, снижая вероятность возникновения гидроударов. Ковши 4, освободившись от воды, перемещаются по каналу прямоугольного сечения, но уже в свободном пространстве без воды. Таким образом, образуется непрерывный тороидальный канал прямоугольного сечения для прохождения ковшей 4 рабочего колеса 2. Кольца 11 закрывают пространство канала прямоугольного сечения от излишней воды, которая может поступать к плоскости диска рабочего колеса 2.To drain excess water in the buckets, through holes are provided located in the central part of the sheets forming it. When pushing water to the spillway, the stiffener of the
Ковши 4 крепятся к краю диска рабочего колеса 2 с помощью шпилек 12, приваренных к ковшам.
Основание гидротурбины состоит из левой и правой железобетонных колонн статора 7 и 8. На опорах этих конструкций монтируется вал рабочего колеса турбины с выходом на электрогенератор. Между колоннами 7 и 8 монтируется канал прямоугольного сечения, сформированный уплотнительными стенками 9, кольцами 11 и кожухами 3 и 6. Железобетонные колонны соединены между собой и с кожухами гидротурбины болтовыми соединениями.The base of the hydraulic turbine consists of left and right reinforced concrete columns of the
Таким образом, достоинством предлагаемого устройства является компактность гидротурбины в связи с тем, что используется канал прямоугольного сечения. Для устранения гидравлических ударов по ковшу о струю воды предусмотрены отверстия и ребро жесткости, образованное поверхностями ковша.Thus, the advantage of the proposed device is the compactness of the hydraulic turbine due to the fact that a rectangular channel is used. To eliminate hydraulic shock to the bucket against the stream of water, holes and a stiffener formed by the surfaces of the bucket are provided.
Предполагаемая гидротурбина по сравнению с существующими конструктивно проста и дешева в изготовлении и эксплуатации и предназначена для мини-ГЭС. В результате повышается мощность гидротурбины за счет более полного использования энергии воды в предлагаемом цилиндрическом канале с прямоугольным сечением.The proposed hydraulic turbine is structurally simple and cheap to manufacture and operate compared to existing ones and is designed for a mini-hydroelectric power station. As a result, the power of the turbine increases due to a more complete use of water energy in the proposed cylindrical channel with a rectangular cross section.
Для вращения рабочего колеса используются следующие виды энергии воды:The following types of water energy are used to rotate the impeller:
1) энергия давления
2) потенциальной энергии z=z1-z2, где z1 - уровень верхнего бьефа воды, z2 - уровень нижнего бьефа воды;2) potential energy z = z 1 -z 2 , where z 1 is the level of the upper pool of water, z 2 is the level of the lower pool of water;
3) кинетической энергии
Турбина обеспечивает превращение энергии воды в энергию вращения вала при низких и средних напорах и предназначена для привода электрогенератора ГЭС и других машин и механизмов.The turbine provides the conversion of water energy into shaft rotation energy at low and medium pressures and is designed to drive a hydroelectric generator and other machines and mechanisms.
Технический результат использования изобретения заключается в следующем:The technical result of using the invention is as follows:
1. Увеличение мощности ввиду более полного использования энергии потока воды из-за конструктивных особенностей ковша и канала прямоугольного сечения тороидальной формы.1. The increase in power due to a more complete use of the energy of the water flow due to the design features of the bucket and the rectangular channel of the toroidal shape.
2. Простота конструкций и компактность ввиду исключения узлов: промежуточного уравнительного резервуара, сопловой системы подачи воды и успокоителя потока.2. Simplicity of designs and compactness due to the exclusion of nodes: intermediate equalization tank, nozzle water supply system and flow damper.
3. Повышение долговечности гидротурбины ввиду отсутствия при работе гидроударов.3. Increased durability of the hydraulic turbine due to the lack of water hammer during operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143279/06A RU2544402C1 (en) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | Hydraulic turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143279/06A RU2544402C1 (en) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | Hydraulic turbine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2544402C1 true RU2544402C1 (en) | 2015-03-20 |
RU2013143279A RU2013143279A (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53286567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143279/06A RU2544402C1 (en) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | Hydraulic turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2544402C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU56082A1 (en) * | 1938-02-21 | 1939-11-30 | А.В. Толмачев | Hydro turbine installation |
WO1999056017A2 (en) * | 1998-04-24 | 1999-11-04 | Universal Electric Power Corp. | High torque impulse turbine |
RU2162914C2 (en) * | 1998-09-08 | 2001-02-10 | Ушаков Григорий Германович | Damless hydro-electric station with intermediate reservoir |
CN201835968U (en) * | 2010-11-11 | 2011-05-18 | 高升荣 | Delivery gate mill wheel |
KR20130018223A (en) * | 2011-02-10 | 2013-02-20 | 흐시엔-밍 린 | Power generating apparatus |
-
2013
- 2013-09-24 RU RU2013143279/06A patent/RU2544402C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU56082A1 (en) * | 1938-02-21 | 1939-11-30 | А.В. Толмачев | Hydro turbine installation |
WO1999056017A2 (en) * | 1998-04-24 | 1999-11-04 | Universal Electric Power Corp. | High torque impulse turbine |
RU2162914C2 (en) * | 1998-09-08 | 2001-02-10 | Ушаков Григорий Германович | Damless hydro-electric station with intermediate reservoir |
CN201835968U (en) * | 2010-11-11 | 2011-05-18 | 高升荣 | Delivery gate mill wheel |
KR20130018223A (en) * | 2011-02-10 | 2013-02-20 | 흐시엔-밍 린 | Power generating apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013143279A (en) | 2015-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10202960B2 (en) | Systems and methods for hydroelectric systems | |
US20120313375A1 (en) | Rotational force generating device and a centripetally acting type of water turbine using the same | |
KR20130011881A (en) | Hydroelectric power generator with spiral waterway | |
CN107381683A (en) | A kind of filter for being used for muddy sewage in hydroelectric generation | |
CA2752343A1 (en) | Water wheel | |
RU2544402C1 (en) | Hydraulic turbine | |
KR101256823B1 (en) | Small hydro-power device | |
CN203239485U (en) | Bulb through-flow turbine used for micro waterhead power station | |
DE202009010280U1 (en) | Hydroelectric power plant to use the wave energy of the oceans | |
JP6464492B2 (en) | Small hydro turbine | |
KR101376254B1 (en) | Rotating power increasing device for water-wheel of hydroelectric power generation apparatus | |
JP2015140802A (en) | Hydraulic generating equipment | |
CN208235464U (en) | A kind of novel vertical shaft energy dissipator | |
CN104989579A (en) | Novel water conservancy steam power generation turbine | |
JP3174549U (en) | Watermill equipment | |
KR101932965B1 (en) | device for hydro-electric | |
KR101389054B1 (en) | Hhydrodynamic machine including monolithic structure casing system | |
CN217002124U (en) | Horizontal water turbine and water resource utilization device using same | |
WO2015053734A1 (en) | Energy device | |
CN106013339A (en) | Water absorption tube underwater combined blade vortex-eliminating device | |
CN109973281B (en) | Intelligent and efficient water turbine volute for hydroelectric generation device | |
KR100569610B1 (en) | Water gravity turbine of spiral construction | |
RU2146336C1 (en) | Hydraulic turbine with water input | |
KR20130063567A (en) | Turbine to produce electricity | |
KR102134630B1 (en) | Inverted small hydraulic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150925 |