CZ2018491A3

CZ2018491A3 - Precesní kapalinová turbína

Info

Publication number: CZ2018491A3
Application number: CZ2018-491A
Authority: CZ
Inventors: Miroslav SEDLÁČEK
Original assignee: P.F. - Economy consulting, spol. s r.o.
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-25
Also published as: CZ308256B6

Abstract

Precesní kapalinová turbína zahrnuje zásobník (8) kapaliny se vstupním otvorem (3) kapaliny a s výstupním otvorem (4) kapaliny. V zásobníku (8) kapaliny je mezi vstupním otvorem (3) kapaliny a výstupním otvorem (4) kapaliny uspořádána v základové desce (13) dýza (1). V dýze (1) je uspořádán bezlopatkový odvalovací rotor (2), tvořený tělesem rotačního tvaru s hřídelí (9). Odvalovací rotor (2) je uložen na přidržovacím zařízení (6) pro umožnění krouživého odvalování rotoru (2) po vnitřní stěně dýzy (1). Nad rotorem (2) je uspořádána vzduchová komora (10), která je na spodním konci otevřená. Do vzduchové komory (10) zasahuje hřídel (9) rotoru (2). Ve vzduchové komoře (10) je uspořádán generátor (7) elektrického proudu, který je mechanizmem (5) propojen s hřídelí (9) rotoru (2). Generátor (7) elektrického proudu je ve vzduchové komoře (10) uložen v kleci (12) upevněné k základové desce (13) dýzy (1).

Description

CZ 2018 - 491 A3

Precesní kapalinová turbína

Oblast techniky

Vynález se týká precesní kapalinové turbíny, zahrnující zásobník kapaliny se vstupním otvorem kapaliny a s výstupním otvorem kapaliny a v zásobníku kapaliny je mezi vstupním otvorem kapaliny a výstupním otvorem kapaliny uspořádána v základové desce dýza a v dýze je uspořádán bezlopatkový odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru s hřídelí, přičemž odvalovací rotor je uložen na přidržovacím zařízení pro umožnění krouživého odvalování rotoru po vnitřní stěně dýzy a nad rotorem je uspořádána vzduchová komora, která je na spodním konci otevřená, a do vzduchové komory zasahuje hřídel rotoru, přičemž ve vzduchové komoře je uspořádán generátor elektrického proudu, který je mechanizmem propojen s hřídelí rotoru.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy tekutinové stroje, které mají stator se vstupním otvorem kapaliny a s výstupním otvorem kapaliny a ve statoru je na přidržovacím zařízení uložen bezlopatkový odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru. Přidržovací zařízení je upraveno pro umožnění krouživého odvalování rotoru po vnitřní stěně statoru. Po přivedení tekutiny do statoru proudící tekutina způsobí, že se rotor dotkne vnitřní stěny statoru a začne se po vnitřní stěně statoru krouživě odvalovat. Alespoň část hřídele rotoru tedy koná precesní pohyb. Takové stroje se proto také někdy nazývají precesní stroje.

Z českého patentu CZ 284483 a z Evropského patentu EP 1015760 B1 je znám odvalovací tekutinový stroj, sestávající ze zásobníku tekutiny, opatřeného přítokem a nejméně jednou výstupní tryskou, přičemž v oblasti výstupní trysky je na přidržovacím zařízení uložen nejméně jeden odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru. Odvalovací rotor je uložen tak, že se může volně odvalovat podél vnitřní stěny výstupní trysky.

Na stejném principu pracují i tekutinové stroje podle Evropského patentu EP 1082538 Bl, podle českých patentů CZ 294708 a CZ 302361 a podle českých užitných vzoru CZ 7606, CZ 17908 a CZ 18890 .

Z českého patentu CZ 306587 je známa precesní kapalinová turbína, zahrnující zásobník kapaliny se vstupním otvorem kapaliny a s výstupním otvorem kapaliny. V zásobníku kapaliny je mezi vstupním otvorem kapaliny a výstupním otvorem kapaliny uspořádána dýza statoru a v dýze statoru je uspořádán bezlopatkový odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru. Odvalovací rotor je uložen na přidržovacím zařízení pro umožnění krouživého odvalování rotoru po vnitřní stěně dýzy statoru. Odvalovací rotor je mechanizmem propojen s generátorem elektrického proudu. V zásobníku kapaliny je nad rotorem uspořádána vzduchová komora, která je na spodním konci otevřená, a do vzduchové komory zasahuje hřídel rotoru. Ve vzduchové komoře je uspořádán generátor elektrického proudu, který je mechanizmem propojen s hřídelí rotoru.

Při připojování generátoru elektrické energie ke známé odvalovací, resp. precesní turbíně je pro správnou funkci takového soustrojí důležité správně nastavit vzájemnou polohu hřídele rotoru a hřídele generátoru. Tento problém žádná ze známých konstrukcí neřeší.

Podstata vynálezu

Uvedený problém řeší precesní kapalinová turbína, zahrnující zásobník kapaliny se vstupním otvorem kapaliny a s výstupním otvorem kapaliny a v zásobníku kapaliny je mezi vstupním otvorem kapaliny a výstupním otvorem kapaliny uspořádána v základové desce dýza a v dýze je

- 1 CZ 2018 - 491 A3 uspořádán bezlopatkový odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru s hřídelí, přičemž odvalovací rotor je uložen na přidržovacím zařízení pro umožnění krouživého odvalování rotoru po vnitřní stěně dýzy a nad rotorem uspořádána vzduchová komora, která je na spodním konci otevřená, a do vzduchové komory zasahuje hřídel rotoru, přičemž ve vzduchové komoře je uspořádán generátor elektrického proudu, který je mechanizmem propojen s hřídelí rotoru, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že generátor elektrického proudu je ve vzduchové komoře uložen v kleci, upevněné k základové desce dýzy.

Konstrukční úprava precesní kapalinové turbíny podle vynálezu umožňuje posouváním klece, nebo posouváním generátoru v kleci jednoduše nastavit vzájemnou polohu dýzy, hřídele rotoru a hřídele generátoru.

Pro ještě snazší nastavení polohy jsou mezi klecí a základovou deskou dýzy uspořádány nastavitelné spojky a/nebo je generátor elektrického proudu v kleci upevněn pomocí centrovacího mechanizmu.

Podle výhodných provedení má klec válcovitý tvar a/nebo průměr klece je na straně přivrácené k dýze větší než průměr na opačné straně.

Podle dalšího výhodného provedení je přidržovací zařízení připevněno ke kleci.

Podle ještě dalšího výhodného provedení je vzduchová komora uložena na kleci a/neboje připevněna k zásobníku kapaliny.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je schematicky zobrazen první příklad provedení precesní kapalinové turbíny podle vynálezu s výškově nastavitelnou klecí. Na obr. 2 je příklad provedení klece. Na obr. 3 je druhý příklad provedení precesní kapalinové turbíny podle vynálezu s odstupňovaným průměrem klece. Na obr. 4 je třetí příklad provedení precesní kapalinové turbíny podle vynálezu s rotorem zavěšeným na kleci. Na obr. 5 je čtvrtý příklad provedení precesní kapalinové turbíny podle vynálezu se vzduchovou komorou, zavěšenou na rámu. Na obr. 6 je pátý příklad provedení precesní kapalinové turbíny podle vynálezu se zmenšeným zásobníkem kapaliny.

Příklady uskutečnění vynálezu

Precesní kapalinová turbína podle obr. 1, zahrnující zásobník 8 kapaliny se vstupním otvorem 3 kapaliny a s výstupním otvorem 4 kapaliny. V zásobníku 8 kapaliny je mezi vstupním otvorem 3 kapaliny a výstupním otvorem 4 kapaliny uspořádána základová deska 13 a v ní dýza L V dýze 1 je uspořádán bezlopatkový odvalovací rotor 2 s hřídelí 9. Odvalovací rotor 2 muže mít jakýkoliv rotační tvar.

Odvalovací rotor 2 je uložen na přidržovacím zařízení 6. Přidržovací zařízení 6 může být tvořeno libovolným známým mechanizmem, který umožní krouživé odvalování rotoru 2 po vnitřní stěně dýzy 1. U provedení z obr. 1 je přidržovací zařízení 6 tvořeno tyčovitou podpěrou, která je pevně spojená se dnem rotoru 2 a na opačné straně je zakončena kulovým kloubem, uloženým v neznázoměné opěře.

Nad dýzou 1 je na základové desce 13 uspořádána klec 12, která nese generátor 7 elektrického proudu.

Klecí 12 se pro potřeby této přihlášky rozumí jakákoliv konstrukce, která umožňuje průtok kapaliny s pokud možno minimálními ztrátami.

-2CZ 2018 - 491 A3

Příklad takové klece 12 je zobrazen na obr. 2. Klec 12 má válcovitý tvar a je svařena z kovových prutů o průměru 10 mm. Vertikální pruty klece 12 jsou se základovou deskou 13 dýzy ]_ spojeny přes nastavitelné spojky 14, které umožňují výškové nastavení klece 12. Na horní straně má klec 12 centrovací mechanizmus 15 pro připojení generátoru 7 elektrického proudu.

Jako nastavitelné spojky 14 lze použít jakýkoliv známý mechanizmus pro výškové nastavení. Podobně centrovací mechanizmus 15 může být tvořen jakýmkoliv známým mechanizmem pro vycentrování generátoru 7 elektrického proudu.

Nad klecí 12 je pomocí distančních prvků 16 upevněna vzduchová komora 10. která je na spodním konci otevřená a je alespoň částečně ponořena do kapaliny, takže funguje na principu známého potápěčského zvonu či kesonu.

Do vzduchové komory 10 zasahuje hřídel 9 rotoru 2, který je mechanizmem 5 propojen s hřídelí 11 generátoru 7 elektrického proudu. Elektrický proud, vyráběný generátorem 7, je odváděn neznázoměnými vodiči elektrického proudu.

Mechanizmus 5, propojující odvalovací rotor 2 s generátorem 7 elektrického proudu, může být tvořen libovolným známým mechanizmem pro převod přece sního pohybu hřídele 9 odvalovacího rotoru 2 na rotační pohyb hřídele 11 generátoru 7 elektrického proudu, například schematicky zobrazeným klikovým mechanizmem.

Při montáži lze díky spolupůsobení nastavitelných spojek 14 a centravacího mechanizmu 15 nastavit optimální vzájemnou polohu dýzy j_, hřídele 9 rotoru 2 a hřídele 11 generátoru 7.

Do zásobníku 8 kapaliny se vstupním otvorem 3 přivádí kapalina, která protéká dýzou 1 a odtéká výstupním otvorem 4. Protékající kapalina způsobí, že se rotor 2 začne krouživě odvalovat po vnitřní stěně dýzy j. a osa 9 rotoru 2 tedy koná precesní pohyb.

Protože se podstatná část hřídele 9 rotoru 2 a kompletní mechanizmus 5 pohybují ve vzduchové komoře JO, není jejich pohyb brzděn protékající kapalinou. Navíc je generátor 7 elektrické energie uspořádán mimo kapalinu a nemusí tedy být příliš nákladně chráněn proti vniknutí vody, i když je umístěn pod vodní hladinou.

Provedení podle obr. 3 se od provedení podle obr. 1 liší tím, že průměr válcovité klece 12 je na straně přivrácené k dýze 1 větší než průměr na opačné straně a vzduchová komora 10 se svým spodním koncem opírá o klec 12. V tomto jednodušším provedení nemá klec na spodním konci nastavitelné spojky 14. avšak i toto provedení umožňuje podstatně jednodušší ustavení generátoru 7 elektrické energie než doposud známá provedení.

Odborníkům je zřejmé, že vedle popsaného kruhového průřezu může mít klec 12 v podstatě libovolný průřez, například čtvercový, trojúhelníkový apod.

Ostatní funkce tohoto provedení i všech dále popisovaných provedení jsou analogické funkci popsané s odkazy na provedení podle obr. 1.

Provedení podle obr. 4 se od provedení podle obr. 1 liší typem přidržovacího zařízení 6. Rotor 2 totiž není podepřen, nýbrž je zavěšen na přidržovacím zařízení 6, které je fixováno ke kleci 12. Konkrétní typ přidržovacího zařízení 6 není popsán, protože opět lze použít libovolný známý mechanizmus, který umožní krouživé odvalování rotoru 2 po vnitřní stěně dýzy 1.

Provedení podle obr. 5 se od provedení podle obr. 3 liší pouze tím, že vzduchová komora 10 není opřena o klec 12. nýbrž je zavěšena pomocí závěsů 18 na rámu 17 na horní straně zásobníku 8 kapaliny.

-3 CZ 2018 - 491 A3

Provedení podle obr. 6 je tzv. „tlaková turbína“, to znamená, že do zásobníku 8 kapaliny je kapalina přiváděna pod tlakem vstupním otvorem 3, přičemž turbína je vertikálně situovaná pod vodní hladinou a výtokový otvor 4 se nachází nad vstupním otvorem 3. Konstrukce jev podstatě stejná, jako u výše popsaných provedení. Liší se jen umístěním přidržovacího zařízení 6 a provedením zásobníku 8 kapaliny, který je podstatně menší a někdy se označuje jako rozvaděč. Zásobník 8 kapaliny je instalován na spodní straně turbíny a voda z něj postupuje k rotoru 2 směrem nahoru. Klec 12 i vzduchová komora 10 jsou uspořádány mimo zásobník 8 kapaliny. Přidržovacím zařízením 6, které umožňuje krouživé odvalování rotoru 2 po vnitřní stěně dýzy 1, je v tomto případě kloubové spojení hřídele 9 rotoru 2 a hřídele 11 generátoru 7. Stabilizační přepážka 19 slouží k zabránění víření kapaliny, která má za rotorem 2 u této „tlakové verze“ stále ještě značnou energii a mohla by vstupovat do vzduchové komory 10. Stabilizační přepážka 19 je instalovaná uvnitř klece 12 na úrovni spodní hrany vzduchové komory 10 a svojí plochou uzavírá celý vnitřní prostor klece 12, přičemž pro průchod hřídele 9 rotoru 2 je ve stabilizační přepážce 19 vytvořen otvor 20, jehož průměr je maximálně dvakrát větší, než jaký je průměr hřídele 9 rotoru 2.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Precesní kapalinová turbína, zahrnující zásobník (8) kapaliny se vstupním otvorem (3) kapaliny a s výstupním otvorem (4) kapaliny a v zásobníku (8) kapaliny je mezi vstupním otvorem (3) kapaliny a výstupním otvorem (4) kapaliny uspořádána v základové desce (13) dýza (1) a v dýze (1) je uspořádán bezlopatkový odvalovací rotor (2), tvořený tělesem rotačního tvaru s hřídelí (9), přičemž odvalovací rotor (2) je uložen na přidržovacím zařízení (6) pro umožnění krouživého odvalování rotoru (2) po vnitřní stěně dýzy (1) a nad rotorem (2) je uspořádána vzduchová komora (10), která je na spodním konci otevřená, a do vzduchové komory (10) zasahuje hřídel (9) rotoru (2), přičemž ve vzduchové komoře (10) je uspořádán generátor (7) elektrického proudu, který je mechanizmem (5) propojen s hřídelí (9) rotoru (2), vyznačující se tím, že generátor (7) elektrického proudu je ve vzduchové komoře (10) uložen v kleci (12), upevněné k základové desce (13) dýzy (1).

2. Precesní kapalinová turbína podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi klecí (12) a základovou deskou (13) dýzy (1) jsou uspořádány nastavitelné spojky (14).

3. Precesní kapalinová turbína podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že generátor (7) elektrického proudu je v kleci (12) upevněn pomocí centrovacího mechanizmu (15).

4. Precesní kapalinová turbína podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že klec (12) má válcovitý tvar.

5. Precesní kapalinová turbína podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že průměr klece (12) na straně přivrácené k dýze (1) je větší než průměr na opačné straně.

6. Precesní kapalinová turbína podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že přidržovací zařízení (6) je připevněno ke kleci (12).

7. Precesní kapalinová turbína podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vzduchová komora (10) je uložena na kleci (12) a/nebo je připevněna k zásobníku (8) kapaliny.