CZ9377U1 - Pohon s kombinovanou turbinou - Google Patents

Description

Technické řešení se týká turbosoustrojí, především soustavy vodní turbíny a pohonu generátoru elektrického proudu.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známy pohony s turbínami, kde turbína má pevné rozváděči kolo, které může být nastavitelné, a oběžné kolo, které může mít též nastavitelné lopatky a které pohání jedinou pohonnou vazbou generátor elektrického proudu, nebo i jiný mechanizmus. Pohony, kde se nereguluje nastavení nejen oběžného kola, ale ani rozváděcího kola, dosahují nízké účinnosti. Regulace s nastavováním rozváděčích lopatek na nerotujícím rozváděcím kole bývá konstrukčně náročná, protože obsahuje velký počet pohyblivých součástek a zpravidla také velký počet otočných uložení, náročných na těsnění a mazání. Obecně bývají potíže s regulací zejména tehdy, je-li třeba udržovat stálý výkon a/nebo otáčky oběžného kola s ohledem na generátor či jiný poháněný stroj.

Podstata technického řešení

Podstatná část nevýhod ve vytčené oblasti se odstraňuje, jednodušší konstrukce, zachování či zlepšení možností regulace a zachování nebo zvýšení účinnosti se dosahuje pohonem s kombinovanou turbínou podle předkládaného technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že turbína obsahuje rotačně uložené oběžné kolo s oběžnými lopatkami a souose s nimi rotačně uložené rozváděči kolo srozváděcími lopatkami, přičemž oběžné lopatky a rozváděči lopatky jsou nastaveny do šroubovic navzájem opačného smyslu. Taková turbína může mít výhodně oběžné kolo umístěno za rozváděcím kolem. Obě kola mohou s výhodou být provedena jako vrtule, případně se stavitelnými lopatkami. Výhodné je dále uložit rozváděči kolo a oběžné kolo na hřídelích, kde prvý hřídel je proveden jako trubka a druhý hřídel je v prvém hřídeli rotačně uložen. Pohon je vhodné konstruovat tak, že oběžné kolo je spojeno pohonnou vazbou s prvním generátorem a rozváděči kolo je spojeno pohonnou vazbou s druhým generátorem. Případně může být výhodné provést pohon tak, že oběžné kolo a rozváděči kolo jsou spojeny pohonnou vazbou s rozdělovači převodovkou, která je dále spojena pohonnou vazbou se samostatným generátorem.

Přehled obrázků na výkrese

Zařízení podle tohoto technického řešení je znázorněno na výkrese, kde na obr. 1 je patrné ve svislém částečném řezu provedení se dvěma generátory, na obr. 2 je pak ve svislém částečném řezu provedení s rozdělovači převodovkou a jedním, samostatným generátorem.

Příklady provedení technického řešení

V příkladném provedení je znázorněna vrtulová turbína s rotujícím rozváděcím kolem 2 a oběžným kolem L Na obr. 1 je patrné, jak bylo již řečeno, provedení se dvěma generátory.

V potrubí 9 jsou uloženy souose oběžné kolo 1 s oběžnými lopatkami 11 a rozváděči kolo 2 s rozváděcími lopatkami 21. Oběžné kolo 1 je upevněno na prvém hřídeli 3, který je rotačně uložen v trubkovitém druhém hřídeli 4, který nese rozváděči kolo 2. Hřídele 3, 4 jsou svislé, dole uložené v ložisku 17 pevně spojeném se stěnami potrubí 9, nahoře jsou hřídele 3, 4 uloženy prostřednictvím druhého hřídele 4 ve stojce 12 skříně 13. Skříň 13 obsahuje řemenici 14, sloužící

-1 CZ 9377 U1 k napojení pohonu druhého generátoru 6 a dále spojku 15, sloužící k napojení prvního generátoru

5. Řemenice 14 je uložena na druhém hřídeli 4, zatímco spojka 15 je spojena s prvním hřídelem 3.

Na obr. 2 je patrné provedení se samostatným generátorem 8, spojeným s hřídeli 3 a 4 přes rozdělovači převodovku 10. Rozdělovači převodovka 10 je upravena pro stálý převodový poměr mezi otáčkami prvního a druhého hřídele 3, 4, nebo v jiných provedeních tento poměr může být stupňovitě či plynule měnitelný. Podle toho je provedeno nastavení rozváděčích lopatek 21 a oběžných lopatek 11 navzájem, znázorněno je pevné nastavení, ale je možno konstruovat i nastavení za chodu proměnlivé.

ío Funkce zařízení je následující. Voda se přivádí potrubím 9 na rozváděči lopatky 21, kde se předává část kinetické energie otáčejícímu se rozváděcímu kolu 2 a současně se mění směr proudění do šroubovice. Voda podruhé mění směr na oběžných lopatkách 11, kde roztáčí oběžné kolo 1. Poměr otáček rozváděcího kola 2 a oběžného kala 1 se nastaví buď poměrem sklonu rozváděčích lopatek 21 a oběžných lopatek 11, nebo poměrem zátěže na prvém generátoru 5 a na druhém generátoru 6. V provedení se samostatným generátorem 8 se upraví poměr otáček pomocí nastavení převodového poměru mezi otáčkami prvního hřídele 3 a druhého hřídele 4. Je možné i uspořádání s diferenciální rozdělovači převodovkou 10, kde není nastaven pevný převodový poměr, ale stálý momentový poměr mezi prvním hřídelem 3 a druhým hřídelem 4.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle popsaného technického řešení lze využít především jako turbosoustrojí pro výrobu elektrické energie, ale také jako pohon jiných zařízení. Zařízení lze též využít k testování poměrů proudění, tvaru a nastavení lopatek rozváděcího i oběžného kola, a to zejména ve verzi se dvěma generátoiy, které mohou být nahrazeny měřicími brzdami, apod. Je třeba konstatovat, že zařízení podle tohoto technického řešení se neomezuje jen na vodní turbíny, ale může být modifikováno i na turbíny plynové.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Pohon skombinovanou turbínou vyznačující se tím, že turbína obsahuje rotačně uložené oběžné kolo (1) s oběžnými lopatkami (11) a souose snimi rotačně uložené rozváděči kolo (2) srozváděcími lopatkami (21), přičemž oběžné lopatky (11) a rozváděči

   30 lopatky (21) jsou nastaveny do šroubovic navzájem opačného smyslu.
2. 2. Pohon podle nároku 1, vyznačující se tím, že turbína má oběžné kolo (1) uloženo za rozváděcím kolem (2).
3. 3. Pohon podle nároků la2, vyznačující se tím, že rozváděči kolo (2) i oběžné kolo (1) jsou provedeny jako vrtule, případně se stavitelnými lopatkami (11,21).

   35
4. 4. Pohon podle nároků laž3, vyznačující se tím, že rozváděči kolo (2) a oběžné kolo (1) jsou uloženy na hřídelích, kde první hřídel (3) je proveden jako trubka, zatímco druhý hřídel (4) je v prvním hřídeli (3) rotačně uložen.
5. 5. Pohon podle nároků laž4, vyznačující se tím, že oběžné kolo (1) je spojeno pohonnou vazbou s prvním generátorem (5) a rozváděči kolo (2) je spojeno další pohonnou

   40 vazbou s druhým generátorem (6).

   -2CZ 9377 U1
6. 6. Pohon podle nároků laž4, vyznačující se tím, že oběžné kolo (1) a rozváděči kolo (2) jsou spojeny pohonnou vazbou s rozdělovači převodovkou (10), která je dále spojena pohonnou vazbou se samostatným generátorem (8).