CS198171B2 - Hydraulic engine - Google Patents

Description

Vynález se týká hydraulických strojů tvořených soustavou čerpadla a turbiny a určených к přenosu energie.

V tomto průmyslovém oboru se stále zvětšuje poptávka po velkých strojích a po používání stále větších vodních spádů. V důsledku tohoto tlaku dospěl vývoj klasických hydraulických strojů uvedeného typu na hranici ekonomicky přípustných a mechanicky možných rozměrů.

Podstatou vynálezu je hydraulický stroj, který je tvořen soustavou čerpadla a turbiny, jejichž kola jsou naklínována na tentýž hřídel, a který je opatřen prostředky pro odvodňování a' zavodňování prostoru, ve kterém se otáčí kolo čerpadla, popřípadě oběžné kolo turbiny, a pro oddělení tohoto prostoru od prostoru, který je ve styku s vodou pomocí sběracího potrubí umístěného vpředu a potrubí umístěných vzadu, přičemž sběrací potrubí je připojeno alespoň dvěma částečnými spirálami к čerpadlu a alespoň dvěma částečnými spirálami к turbině a vinutí částečných spirál čerpadla má opačný smysl vzhledem к vinútí částečných spirál turbiny a kola čerpadla a oběžná kola turbiny jsou vytvořena pro stejný smysl otáčení.

Částečné spirály čerpadla a částečné spirály turbiny jsou spojeny s výhodou po dvo2 jících pomocí rozvětveného potrubí. Spojení částečných spirál čerpadla a/nebo částečných spirál turbiny se sběracím potrubím, spojeným s vodní nádrží, nebo s potrubími spojenými s tímto sběracím potrubím, jsou umístěna ve střední rovině, procházející obvodem kola čerpadla, a/nebo ve střední rovině procházející obvodem oběžného kola turbiny.

Takto řešený hydraulický stroj podle vynálezu je v plném souladu se snahou zvyšovat dále jednotkové výkony čerpadel a vodní spády a umožňuje další vývoj v tomto směru. Odstraňuje tak překážky, které tomuto dalšímu vývoji stojí v cestě při řešení podle známého stavu techniky.

Hydraulický stroj podle vynálezu přináší pro výrobu pracovních jednotek o velmi vysokém výkonu nebo pracovních jednotek pro velmi vysoké vodní spády následující hlavní výhody oproti známým řešením: zejména zmenšení objemu částečných spirál vzhledem.к objemu odpovídající jediné spirálové skříně, dále snížení mechanických namáhání vyplývajících z působení tlaku vody v částečných spirálách ve srovnání s mechanickými namáháními vyvolávanými stejným tlakem vody v jediné spirálové skříni, konečně zmenšení objemu vody při zavodňování a odvodňování, kdy uzávěry jsou . zaváděny do potrubí, . které spojují částečné spirály - . se - sběracím potrubím umístěným 'mezi hydraulickým - strojem· a vodní nádrží.; Tyto tři uvedené výhody se uplatňují tím více, čím větší je počet částečných spirál.

Další · výhody hydraulického stroje podle vynálezu · spočívají v celkovém snížení mechanických namáhání jeho konstrukčních prvků, což umožňuje použití slabších plechů a usnadňuje svářecí práce. Možnost vhodného rozdělení částečných spirál - na jednotlivé totožné prvky navíc umožňuje zhospodárnění výroby.· Problémy spojené s dopravou a - montáží na stanovišti jsou pak samozřejmě u těchto jednotlivých prvků menší než tam, kde se dopravují a montují celé spirálové skříně, které jsou daleko těžší a zabírají větší prostor.

Použití hydraulického stroje - podle vynálezu odstraňuje problémy spojené se spouštěním' čerpadla, které omezuje - přípustné jednotkové výkony pro určité typy soustavy turbiny a čerpadla, a to - - buď vzhledem k složitosti a nákladům pomocných zařízení, nebo vzhledem k poruchám elektrické sítě, které jsou při spouštění čerpadla vyvolávány. - Vynález je blíže vysvětlen v následujícím, popise na příkladech provedení s odvoláním na -připojené - výkresy, ' ve kterých - - značí: obr. 1 pohled na část hydraulického stroje podle prvního provedení - vynálezu, částečně v podélném řezu, obr.- 2 řezy rovinami II—II a III—III z obr. - 1, obr. 3 celkový pohled na hydraulický stroj podle obr, - 1 a 2, obr. 4 celkový - pohled - na další. - variantu · provedení -.vynálezu, obr. - 5 celkový pohled - na třetí- variantu provedení - . vynálezu, obr. - -6 celkový pohled- na . . čtvrtou - variantu provedení - vynálezu, obr. 7 celkový pohled - na_pátou - variantu . provedení vynálezu, obr.- - .8 šestou variantu, provedení . 'vynálezu.

Hydraulický . stroj znázorněný na obr. - 1 má - jednostupňové čerpadlo se čtyřmi - částečnými - spirálami 5, které zastupují běžnou spirálovou - skříň, - a jednostupňovou turbinu, - která - - má čtyři částečné spirály 4.

Z obr. - - 2 je patrno, - že - smysl - vinutí - částečných- spirál - - 5 čerpadla - je opačný - vzhledem· - ke smyslu - vinutí částečných spirál - 4 turbiny. - Středový úhel příslušný- - pro - každou. z nich - odpovídá - 90°.

Hřídel 2 hydraulického stroje - - je svislý a je- - připojen -k alternátoru 1 -(obr. - 3) - umístěnému - na·-.- konci .hřídele 2, nad- - tímto hydraulickým' -strojem. Alternátor 1 může - ovšem být umístěn'- i na druhém konci -hřídele 2.

Kolo - - 8 čerpadla -a oběžné kolo 7 turbiny jsou, naklínovány na hřídeli 2 svými sacími hrdly,- -.která . . směřují v opačném - smyslu.- Následkem toho - - jspu - orientovány, i sací kole4 no 8 čerpadla a sací . trouba 3 turbiny .. do opačných směrů. - Lopatky kola 8 - čerpadla . a oběžného kola 7 turbiny jsou . zakřiveny pro, stejný smysl otáčení. Mezi kolem 8 čerpadla a oběžným kolem 7 turbiny je uloženo vodicí ložisko 11. Kolo 8 čerpadla - - je uloženo na konci hřídele 2.

Turbina má . lopatkový - věnec s - pevnými lopatkami 9. Tyto. lopatky 9 mohou být nahrazeny částečně - nebo zcela ostruhami 15, které oddělují od - sebe částečné .-spirály 4 turbiny.

Podobně - má čerpadlo pevné' - 'lopatky 12 difuzoru, které mohou být též .- - nahrazeny částečně nebo zcela ostruhami·- 16 oddělujícími od sebe částečné spirály - 5 čerpadla.

Turbina - - -má - - dále - rozváděči lopatky 10, které jsou - natáčivé a ovládané běžným - mechanismem.- - Je též - možné, aby - i - mezi kolem 8 čerpadla a jeho částečnými - spirálami 5 byl umístěn natáčivý difuzor.

Šoupátkový uzávěr 14 umožňuje oddělovat vnitřní prostor, ve kterém - se otáčí - kolo 8 čerpadla, od vnitřního prostoru. jeho . částečných spirál 5, přičemž tento- prostor je - ve styku s vodou pomocí sběracího potrubí - spojujícího hydraulický stroj s vodní nádrží.

Další uzávěr 13 stejného. typu umožňuje oddělit vnitřní prostor, ve kterém se otáčí oběžné kolo- 7 turbiny, od . vnitřního prostoru jejích částečných spirál 4, přičemž tento prostor - je. taktéž spojen - s vodní nádrží, která . je umístěna před hydraulickým strojem. Tento uzávěr - 13 je umístěn mezi oběžným kolem 7 turbiny a rozváděcími . lopatkami 10 turbiny, avšak může být též uložen mezi rozváděcími lopatkami 10 turbiny a lopatkami 9 lopatkového věnce.

Rozváděči- věnec turbiny, . sestávající- z natáčivých rozváděčích - lopatek 10, - - může - nahrazovat uzávěr - 13 turbiny.

Ovládáním. - jednotlivých . výše - -uvedených · uzávěrů a známých zařízení - k zavodňování a odvodňování . - je . umožňováno, . aby- hydraulický stroj pracoval - jako turbina, . - kdy- kolo 8 čerpadla .- - je odvodněno, nebo . jako čerpadlo, kdy je odvodněno oběžné kolo - 7 turbiny, čímž - jsou takto - zamezeny ztráty - probubláváním.

Tento - hydraulický stroj je - spouští . vždy za podmínek, - kdy pracuje jako - turbina. Jeho - alternátor 1 (obr, . 3) . - je poté zanechán zapojený na elektrickou síť bez . ohledu . na, způsob práce hydraulického - stroje . a - též - bě-. hem změny -způsobu - jeho práce, což - - je umožněno. . zakřivením lopatek kola 8 - čerpadla a oběžného. kola 7 turbiny pro - jednotný ..smysl otáčení.

Uspořádání - hydraulického . - stroje znázorněného- na - obr. 1, 2 a 3 může, být různě konstrukčně - obměněno. . Jednotlivé . konstrukční obměny se od . sebe. v . - podstatě - - liší -uložením kol na . hřídeli, směrem . .jejich sacích - hrdel, a umístěním alternátoru vzhledem ke kolu čerpadla- a k oběžnému kolu turbiny.

. U první konstrukční obměny, která je znázorněna na obr. 4 jako druhé provedení vynálezu, jsou kolo 8 čerpadla a oběžné kolo 7 turbiny naklínována na hřídeli 2 tak, že jejich sací hrdla směřují v opačném smyslu. Proto též sací koleno 6 čerpadla a sací trouba 3 turbiny směřují v opačném smyslu. Alternátor 1 je uložen mezi kolem 8 čerpadla a oběžným kolem 7 turbiny.

U třetího provedení vynálezu, znázorněného na obr. 5, je kolo 8 čerpadla a oběžné kolo 7 turbiny naklínováno na hřídeli 2 tak, že jejich sací hrdla směřují к sobě. Totéž platí i pro sací koleno 6 čerpadla a sací troubu 3 turbiny. Alternátor 1 je umístěn na konci hřídele 2, a to buď na straně turbiny, nebo na straně čerpadla.

U čtvrtého provedení vynálezu, znázorněného na obr. 6, jsou kolo 8 čerpadla a oběžné kolo 7 turbiny naklínována na hřídeli 2 tak, že jejich sací hrdla směřují к sobě. Totéž platí i pro sací koleno 6 čerpadla a sací troubu 3 turbiny. Alternátor 1 je umístěn mezi kolem 8 čerpadla a oběžným kolem 7 turbiny.

U pátého provedení vynálezu, znázorněného na obr. 7, jsou kolo 8 čerpadla a oběžné kolo 7 turbiny naklínovány na hřídeli 2 tak, že jejich sací hrdla směřují ve stejném smyslu. I sací koleno 6 čerpadla a sací trouba 3 turbiny směřují proto v tomtéž smyslu. Alternátor 1 je umístěn na konci hřídele 2, buď na straně turbiny, nebo na straně čerpadla.

U šestého provedení vynálezu, znázorněného na obr. 8, jsou kolo 8 čerpadla a oběžné kolo 7 turbiny naklínována na hřídeli 2 tak, že jejich sací hrdla směřují ve stejném smyslu. Ve stejném smyslu tudíž směřují i sací koleno 6 čerpadla a sací trouba 3 turbiny. Alternátor 1 je uložen mezi oběžným kolem 7 turbiny a kolem 8 čerpadla.

U všech těchto konstrukčních obměn hydraulického stroje podle vynálezu je možno použít známých uspořádání, a to jak pro volbu umístění vodicích ložisek hřídele 2, tak pro průchod tohoto hřídele 2 sacím kolenem В čerpadla a sací troubou 3 turbiny, nebo pro umístění kola 8 čerpadla a/nebo oběžného kola 7 turbiny na konci hřídele, jestliže to konstrukce vyžaduje.

⁶

Hřídel 2 hydraulického stroje může být svislý, vodorovný nebo šikmý.

Kola čerpadla a turbiny mohou být radiální, diagonální nebo axiální.

Turbina a/nebo čerpadlo tvořící hydraulický stroj podle vynálezu mohou být též vícestupňové.

Počet částečných spirál 5, 4 čerpadla a turbiny může být libovolný. Tento počet může být u čerpadla a u turbiny různý.

I tvar částečných spirál může být libovolný. Jejich průřez může být symetrický, jak je znázorněno na obr. 1, nebo bočně zakřivený. Částečné spirály mohou být rozděleny po obvodu kola, tvoříce mezi sebou stejné nebo nestejné úhly vinutí.

Částečné spirály 5 čei^padla a částečné spirály 4 turbiny mohou být rozděleny na několik stejných nebo nestejných prvků, které jsou spolu svařeny během montáže na stanovišti nebo jsou spolu spojeny přírubami a šrouby nebo jakýmkoli jiným způsobem.

Částečné spirály 5 čerpadla a/nebo částečné spirály 4 turbiny, jakož i potrubí je prodlužující mohou být připojeny jakýmkoli způsobem к sběracímu potrubí spojujícímu hydraulický stroj s vodní nádrží, částečné spirály 5 čerpadla mohou být uspořádány ve vrstvě ležící ve střední rovině II—II na obr. 2, které prochází obvodem kola 8 čerpadla, přičemž spojení těchto částečných spirál 5 s potrubím spojeným se sběracím potrubím jsou umístěna taktéž v této střední rovině II—II.

Podobně 1 částečné spirály 4 turbiny mohou být uspořádány v druhé vrstvě, ležící nad vrstvou první a umístěné ve střední rovině III—III (obr. 2), která prochází obvodem oběžného kola 7 turbiny, přičemž spojení těchto částečných spirál 4 s potrubím spojeným se sběracím potrubím jsou umístěna taktéž v této střední rovině III—III.

Je možno taktéž spojovat částečné spirály 5 čerpadla a částečné spirály 4 turbiny po dvojicích pomocí rozvětvených potrubí.

Uzávěr 14 čerpadla a/nebo uzávěr 13 turbiny mohou být nahrazeny jakýmkoli jiným typem uzávěru, vloženým mezi částečné spirály 5 čerpadla a/nebo částečné spirály 4 turbiny a sběrací potrubí spojující hydraulický stroj s vodní nádrží.

Ί pRedmět

Claims (3)

pRedmět

1. Hydraulický - stroj, který je tvořen soustavou čerpadla a turbiny, jejichž kola jsou naklínována na tentýž hřídel, a který je opatřen prostředky pro odvodňování a zavodňování prostoru, ve kterém se otáčí kolo čerpadla, popřípadě oběžné kolo- turbiny, a pro Oddělení tohoto prostoru od prostoru, který je ve styku s vodou pomocí sběracího _ potrubí umístěného vpředu a potrubí umístěných vzadu, vyznačený tím, že sběrací potrubí je připojeno alespoň dvěma - částečnými spirálami (5) k čerpadlu a alespoň dvěma částečnými spirálami (4) k turbině, a že vinutí částečných spirál (5) čerpadla má opačný smysl vzhledem k vinutí částečných spirál - (4) turbiny a kola vynalezu (8) čerpadla a oběžná kola (Ί) turbiny jsou vytvořena pro stejný -smysl otáčení.

2. Hydraulický stroj podle bodu 1, vyznačený tím, že částečné spirály - (5) čerpadla a částečné - spirály (4) turbiny jsou spojeny po dvojicích pomocí - rozvětveného potrubí.

3. Hydraulický stroj podle bodů 1 a - 2, vyznačený tím, že spojení částečných spirál (5) čerpadla a/nebo. částečných spirál (4) turbiny se sběracím potrubím, spojeným s vodní nádrží nebo s potrubími spojenými s tímto sběracím potrubím, jsou - umístěna ve střední rovině, procházející obvodem kola (8) čerpadla, a/nebo ve střední rovině procházející obvodem oběžného kola (Ί) turbiny.