Гидротурбина

(51) 03 7/00 (2011.01) 03 11/04 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ других агрегатов. Сущность изобретения гидротурбина, состоящая из корпуса, вихревой камеры, инжектора, конической осевой турбины с несколькими спиралеобразными лезвиями образующими каналы,сливной емкости,подводящего и отводного водоводов, снабжена дополнительной с несколькими спиральными лезвиями турбиной размещенной в вихревой камере соосно конической осевой турбины, каналы которой переходят в патрубки с форсунками на концах. При этом дополнительная турбина имеет форму конуса или геперболоида или параболоида или яйца, а спиральные лезвия изготовлены отдельно из меди,снабжены спиральными вкладышами и закреплены на турбинах при помощи планшайб.(72) Лысенко Виктор Степанович Кулжабаев Бауржан Джамалбекович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный педагогический университет им. Абая Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Инновационный патент РК 21232, 2009(57) Изобретение относится к гидроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии потока воды в водоводах для привода электрогенераторов, теплогенераторов, насосов и Изобретение относится к гидроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии потока воды в водоводах для привода электрогенераторов, теплогенераторов, насосов и других агрегатов. Известны конструкции гидротурбин (турбинное оборудование для малой энергетики Отраслевой каталог. М. 2001, - с. 51), которые имеют корпус,подводной и отводной водоводы и установленную на подшипниковых опорах турбину с периферийными лопастями. Недостатком этих гидротурбин является то, что при взаимодействии потока воды с лопастями турбины возникает интенсивная кавитация, которая приводит к эрозии материала лопастей и негативно влияет на структуру воды. Известна вихревая гидротурбина, которая выполнена в форме конуса со спиральными лезвиями и вкладышами, переходящими у основания в лопасти (Инновационный патент РК 23032, 15.10.2010 г.). Спиральные лезвия и вкладыши изготовлены отдельно, установлены попарно в определенном количестве и закреплены на конусе турбины при помощи планшайб. Недостатком этой гидротурбины является то, что в вихревой камере возникает турбуленция потока воды, что приводит к потерям энергии потока. Наиболее близким аналогом, то есть прототипом является гидротурбина (Инновационный патент РК 21232, опублик. 15.05.2009, бюл.5), состоящая из корпуса, вихревой камеры цилиндрической или конической формы, завихрителя (инжектора),сливной емкости, подводящего и отводного водоводов,конической осевой турбины с несколькими спиралеобразными лезвиями в виде штопора переходящими в лопасти. Недостатком этой гидротурбины является также возникающая в вихревой камере турбуленция потока воды, которая приводит к потерям энергии потока. Задача изобретения является устранение турбуленции потока воды в вихревой камере и тем самым повышения эффективности преобразования энергии потока. Поставленная задача решена за счет того, что гидротурбина, состоящая из корпуса, вихревой камеры, инжектора, конической осевой турбины с несколькими спиралеобразными лезвиями образующими каналы,сливной емкости,подводящего и отводного водоводов, снабжена дополнительной с несколькими спиральными лезвиями турбиной размещенной в вихревой камере соосно конической осевой турбины, каналы которой переходят в патрубки с форсунками на концах. При этом дополнительная турбина имеет форму конуса или геперболоида или параболоида или яйца, а спиральные лезвия изготовлены отдельно из меди,снабжены спиральными вкладышами и закреплены на турбинах при помощи планшайб. В связи с тем, что гидротурбина снабжена дополнительной турбиной, размещенной в вихревой камере, подаваемый через инжектор поток воды равномерно распределяется в винтовых каналах между спиральными лезвиями и за счет сил поверхностного сцепления в каналах и равномерного уменьшения размера каналов и их радиуса разгоняет турбину,передовая ей кинетическую энергию потока. Далее лишенный кинетической энергии и уплотненный поток воды попадает в пазы между спиральными лезвиями основной турбины, где он за счет центробежных сил и сужающихся каналов ускоряется и с большой скоростью выбрасывается через вихревые форсунки,обеспечивая дополнительный крутящий момент на турбине. Сборочный чертеж гидротурбины представлен на фиг. 1. На фиг. 2 изображено сечение А-А фиг. 1 инжектора зоны ввода потока воды в турбину. На фиг. 3 - фрагмент сечения Б - Б фиг. 1. Гидротурбина (фиг. 1) состоит из корпусов 1 и 2,подшипниковых опор 3 и 4, в которых установлен вал 5 с жестко закрепленными на нем конусными турбинами 6 и 7, а также сливной емкости 8. Корпус 2 (фиг. 2) изготовлен за одно с инжектором 9 с входным отверстием 10 и имеет фланец 11 для крепления напорного водовода (на фигуре не показан). Конусная турбина 6 снабжена конусновинтовыми лезвиями 12 и вкладышами 13, которые закреплены на турбине 6 при помощи верхней 14 и нижней 15 планшайб. Нижняя планшайба 15 снабжена уплотнениями 16 и имеет сообщающиеся с каналами 17 турбины 6 выходные каналы 18(фиг.3), переходящие в патрубки 19 с вихревыми форсунками 20 на концах. Конусная турбина 7 также снабжена конусновинтовыми лезвиями 21 и вкладышами 22, которые закреплены на турбине 7 при помощи планшайб 23 и 24. Турбина 7 может иметь другую форму тела вращения, например геперболоида, параболоида,форму яйца и другие. Из-за очевидности возможности изготовления турбины 7 в виде других форм тел вращения рисунки не приводятся. Конусно - винтовые лезвия 12 и 21, а также вкладыши 13 и 22 могут быть выполнены из меди. Это позволяет снизить гидравлическое сопротивление в конусно-винтовых каналах. Сливная емкость 8 предназначена для сбора и вывода отработанной воды в сливной водовод (не показан), который крепится к турбине при помощи фланца 25. Гидротурбина работает следующим образом. Вода из напорного водовода (не показан),присоединенного к турбине при помощи фланца 11,под давлением подается в инжектор 9, где ускоряется и через отверстие 10 попадает и равномерно распределяется в винтовых каналах между спиральными лезвиями 21 и за счет сил поверхностного сцепления в каналах и равномерного уменьшения размера каналов и их радиуса разгоняет турбину,передовая ей кинетическую энергию потока. Далее лишенный кинетической энергии и уплотненный поток воды попадает в каналы между спиральными лезвиями 12 основной турбины, где он за счет центробежных сил увеличивающегося радиуса и сужения каналов 2 ускоряется и с большой скоростью выбрасывается через форсунки 20, обеспечивая дополнительный крутящий момент на турбине. Отработанная вода из сливной емкости 8 попадает в сливной водовод (не показан), который присоединен к гидротурбине фланцем 25. Скорость вращения турбины и передача мощности потребителям(электрогенератор,теплогенератор, насос, турбокомпрессор и другие) от вала отбора мощности 5 осуществляется известными способами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Гидротурбина, состоящая из корпуса,вихревой камеры, инжектора, конической осевой турбины с несколькими спиралеобразными лезвиями образующими каналы, сливной емкости,подводящего и отводного водоводов,отличающаяся тем, что снабжена дополнительной с несколькими спиральными лезвиями турбиной размещенной в вихревой камере соосно конической осевой турбины, каналы которой переходят в патрубки с форсунками на концах. 2. Гидротурбина по п.1 отличающаяся тем, что дополнительная турбина имеет форму конуса или гиперболоида или параболоида или яйца. 3. Гидротурбина по п.1 отличающаяся тем, что спиральные лезвия изготовлены из меди отдельно,снабжены спиральными вкладышами и закреплены на турбинах при помощи планшайб.