EP1629192A1 - Wasserradmotor - Google Patents

Wasserradmotor

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Publication number
EP1629192A1
EP1629192A1 EP04730786A EP04730786A EP1629192A1 EP 1629192 A1 EP1629192 A1 EP 1629192A1 EP 04730786 A EP04730786 A EP 04730786A EP 04730786 A EP04730786 A EP 04730786A EP 1629192 A1 EP1629192 A1 EP 1629192A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
wheel
level
axis
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04730786A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vladislav Krizik
Ján Macek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Botek Peter
Original Assignee
Botek Peter
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Botek Peter filed Critical Botek Peter
Publication of EP1629192A1 publication Critical patent/EP1629192A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • F03B1/02—Buckets; Bucket-carrying rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/80—Size or power range of the machines
    • F05B2250/82—Micromachines

Definitions

  • the technical solution relates to the conversion of the hydro-energetic watercourse potential into mechanical energy with the possibility of further energy conversion into another form.
  • the waterwheels with top drive take advantage of the potential water energy. It is about the beaker waterwheels rotating between the upper and lower water levels. The water flows into the cups from the upper water level and, by rotating the wheel under the effect of water weight, it flows out onto the uterus.
  • the working conditions of waterwheels with the top drive are: difference in water level heights from 3 to 12 m, water throughput from 0.3 to 1.0 mV 1 .
  • the waterwheels with middle and lower drive are shaped like a bucket. They have their axis of rotation above the lower water level and the waterwheel blades take away the energy from the water by wading in the lower water flow, which is caused by the inflow water from the upper water level.
  • the waterwheels with the middle drive are used e.g. T. the potential and z. T. the kinetic energy of the water flowing between the water wheel blades approximately in the plane of the water wheel rotation axis.
  • the Sagabienrad, Zuppingerrad and Piccardrad are representatives.
  • the waterwheels with the underdrive only use the kinetic energy of the water that flows tangentially between the waterwheel blades in the lower part of the waterwheel.
  • the Ponceletrad is representative.
  • the water wheel blades are flat or slightly curved in the plane that is vertical to the axis of rotation of the water wheel.
  • the working conditions of the waterwheels with the middle and underdrive are: The difference in the water level from 0.5 to 4.0 m, water throughput from 0.5 to 4.0 ms " .
  • the efficiency of all waterwheels ranges from 60 to 70%.
  • the simplicity and low price present the advantage of water wheels.
  • Low efficiency and small dimensions are the disadvantage of water wheels.
  • the shape of the shovel and the resistance from wading in the water cause the low efficiency.
  • the small capacity of factory conditions follows from the dependence of the size of the water wheel on the difference in the water level.
  • the water turbines are divided according to the way of utilizing water energy in constant-pressure turbines and positive-pressure turbines and according to the water flow direction in radial turbines, axial turbines, radial-axial turbines, diagonal turbines, tangential turbines, turbines with oblique and double flow.
  • the constant pressure turbines, Pelton turbine and bank turbine take away their kinetic energy from the water.
  • Pelton turbine is tangential.
  • the water is fed through the pressure pipeline with the nozzle at the end, where its pressure energy is converted into kinetic energy and the water flow splashes tangentially onto the space-shaped turbine blades, which are located on the rotor circuit of the turbine.
  • the turbine runner rotates in the air above the underwater level.
  • the axis of rotation can be horizontal and also vertical.
  • the factory conditions are: The difference in water level from 30 to 900 m, water flow from 0.02 to 1.0 mV 1 . The efficiency ranges up to 91%.
  • Bench turbine with double radial flow through the impeller has a horizontal axis of rotation.
  • the wheel blades take away kinetic energy from the water flowing out of the regulating flap, which can be shaken over the turbine wheel.
  • the factory conditions are: The difference in water level from 1.5 to 50 m, water flow from 0.02 to 1.5 mV 1 .
  • the efficiency ranges up to 85%.
  • the basic representatives of the water pressure turbines are: Kaplan turbine, Francis turbine and various modifications of them, e.g. B. so-called propeller or suction turbine.
  • Kaplan turbine is axial.
  • the factory conditions are: The difference of
  • Water level heights from 1.5 to 75 m, water throughput from 0.2 to 20 ms " .
  • the efficiency ranges from 88 to 95%.
  • Francis turbine is radial-axial.
  • the factory conditions are: The difference in water level from 10 to 400 m, water flow from 0.05 to 15 ms " .
  • the efficiency ranges from 88 to 95%.
  • Large scale of factory conditions and higher efficiency present the advantage of water turbines.
  • the complexity of the device and the high price are the disadvantage of the water turbines.
  • the essence of the technical solution is: The difference in water level from 10 to 400 m, water flow from 0.05 to 15 ms " .
  • the efficiency ranges from 88 to 95%.
  • Large scale of factory conditions and higher efficiency present the advantage of water turbines.
  • the complexity of the device and the high price are the disadvantage of the water turbines.
  • the essence of the technical solution is radial-axial. The factory conditions are: The difference in water level from 10 to 400 m, water flow from 0.05 to 15 ms " .
  • the efficiency ranges from 88 to 95%.
  • Large scale of factory conditions and higher efficiency present the advantage of water turbines.
  • the waterwheel motor for the energetic exploitation of the hydro-energetic water flow potential which consists of the outflow device, the discharge device, the wheel and the paddles attached to the wheel, which is rotatably inserted on the axis of rotation, combines the waterwheel advantages, simplicity and low price , with water turbine advantages, high efficiency and large extent of factory conditions.
  • the wheel rotating about its axis of rotation with attached pressure paddles has a position in relation to the discharge device such that all points of pressure paddles were greater or zero distance above the plane that is identical or lower and at the same time parallel to the plane that bounded the water-containing discharge device space from above ,
  • the axis of rotation of the wheel with the constant pressure blades can be vertical, horizontal or crooked.
  • the outflow device directs the water flow, which is caused by the hydro-energetic water potential, onto the fixed-pressure vanes attached to the wheel through their shape and through the position of their axis relative to the wheel with constant-pressure vanes.
  • the constant pressure vanes take away the kinetic energy from the water under the influence of the force of the water flowing on the constant pressure vanes and convert it into mechanical energy of the rotational movement of the wheel on which they are attached.
  • the constant pressure blades determine the conversion effect of kinetic water energy into mechanical energy by their shape, size, position in relation to the water flow, direction, path line and by the relative speed of their movement against the water flow.
  • the wheel Due to its construction, the wheel enables further energy transfer of its rotational movement, which is acquired by means of constant pressure blades from kinetic water energy, to other technical devices.
  • the water flow directed by the outflow device onto the constant pressure vanes of the wheel is aimed from the constant pressure vanes of the wheel after the release of kinetic energy by the fall towards the water level, which is identical or is lower and at the same time parallel to the plane which, from above, delimits the drainage space containing water and located under the wheel.
  • Fig. 1 shows the scheme of the essence of the technical solution of the water wheel motor.
  • Fig. 2 shows a small hydropower plant with the feed channel, the pressure shaft and the waterwheel motor with a horizontal axis of rotation.
  • Fig. 3 shows a small hydropower plant with the feed channel, the pressure shaft and the water motor with a vertical axis of rotation.
  • Fig. 4 shows a small hydropower plant with a feed channel, water slip and a water wheel motor with a horizontal axis of rotation.
  • Fig. 5 shows a small hydropower plant with the water level of the river dammed by the steel dam beam and with four individual water wheel motors with a horizontal axis of rotation.
  • Fig. 6 shows a small hydropower plant on the transition run dike of the
  • Fig. 7 shows the irrigation system on the jammed transition dyke with the
  • Fig. 8 shows a small hydropower plant on the water raid through the
  • the technical solution shown in Fig. 2 was used to construct a small hydroelectric power plant in the micro power plant category with a difference in water level from 2.8 m, water flow from 0.125 to 1.0 mV 1 and installed power of 22 kW.
  • the device according to Fig. 2 consists of the supply channel of the upper water level 3, the pressure shafts 12, the regulating outflow device 1, the float regulator 11 of the outflow device 1, from the constant pressure vanes 4 fastened to the wheel 5 with a horizontal axis of rotation 18, the outflow device 6, the friction gear 7, the generator 8, electrical part of the micro power plant 9, the supporting frame of the device 10.
  • the water is fed from the tapping point through the feed channel of the upper water level 3 into the pressure wells 12, where the water under the effect of liquid pressure of the water column created by the outflow device I in Direction of the axis 2_ of the outflow device 1 is sprayed onto the constant-pressure vanes 4 of the wheel 5, which leads to the torque on the wheel 5 which is fastened in a rotating manner about the horizontal axis of rotation 18 in the support frame 10 of the device.
  • the torque is transmitted from the wheel 5 through the friction gear 7 to the generator 8.
  • the water falls from the blades 4_ onto the water level which is identical to the level 21, which is identical to the level 19, or which is lower and at the same time parallel to the level 19, which delimits the water-containing drain device space 6 from above.
  • the electrical part 9 of the micro power plant secures the technical parameters required for switching on the generator 8_in the public power grid.
  • the float regulator 11 maintains a constant height of the upper water level 3 without intention of the water inflow in the feed channel.
  • the device according to Fig. 3 consists of the feed channel of the upper water level 3 ⁇ the pressure shafts 12, the control outflow device 1, the controller 11, the outflow device 1 with an optoelectronic water level sensor, the pressure vanes 4 fastened on the wheel 5 with a vertical axis of rotation 18, the outflow device 6, the transmission gear 7, the generator 8, the electrical part 9 of the micro power plant, the support frame 10 of the device.
  • the water is fed from the take-off point through the feed channel of the upper water level 3 into the pressure shafts 12, where the water splashes under the action of liquid pressure of the water column formed through the outflow device 1 in the direction of the axis 2 of the outflow device 1 onto the constant pressure blades 4 of the wheel 5, which leads to the torque on the wheel 5, which is fixed in rotation about the vertical axis of rotation 18 in the support frame 10 of the device.
  • the torque is transmitted from the wheel 5 through the transmission gear 7 to the generator 8.
  • the water rushes from Schautation 4 to the water level identical to level 21, which is identical to level 19, or which is lower and at the same time parallel to level 19, which delimits the water-containing drain device space 6 from above.
  • the electrical part 9 of the micro power plant secures the technical parameters required for switching on the generator 8 in the public power grid.
  • the regulator jj, the outflow device I with an optoelectronic water feature stops by the regulation the outflow device I constant height of the upper water level 3 without intention of the water inflow in the feed channel.
  • the technical solution shown in Fig. 4 was used to build a small hydroelectric power plant in the micro power plant category with the difference in water level heights of 14.0 m, water throughput of 0.035 to 0.28 mV 1 and installed power of 37 kW.
  • the device is designed with the intention of achieving the high water velocities at the outlet to the wheel so that the wheel speed corresponds to the required generator speed and the speed ratio is not necessary.
  • the device according to Fig. 4 consists of the supply channel of the upper water level 3, the water slip 15, the outflow device 1, the pressure vanes 4 fastened on the wheel 5 with a horizontal axis of rotation 18, the outflow device 6, the generator 8, electrical part 9 of the micro power plant ,
  • the water is fed from the take-off point through the feed channel of the upper water level 3 to the water slip 15, where the hydro-energetic water potential under the effect of gravity is converted into kinetic water energy by the fall in the water slip 15, the influence of which the water through the outflow device 1 in the direction of Axis 2 of the outflow device 1 is sprayed onto the constant-pressure vanes 4 of the wheel 5, which leads to the torque on the wheel 5, which is fastened rotating about the horizontal axis of rotation 18 in the support frame 10 of the device.
  • the torque is transmitted from the wheel 5 directly to the generator 8.
  • the electrical part 9 of the micro power plant secures the technical parameters required for switching on the generator 8 in the public power grid.
  • the device according to Fig. 5 consists of the congestion insulation of the stream and the upper water level 3, four outflow devices 1, the outflow device controller 11 with an optoelectronic water level sensor, four wheels 5 with fixed pressure vanes 4 and a horizontal axis of rotation 18, the outflow device 6, four Friction gears 7a, four transmission gears 7b, four generators 8, electrical part 9 of the micro power plant, the support frame 10 of the device.
  • the electrical part 9 of the micro power plant secures the technical parameters required for switching on the generator 8 in the public power grid.
  • the outflow device controller 11 with an optoelectronic water level sensor maintains a constant height of the upper water level 3 through the regulation of the outflow devices I without intention of the water inflow in order to dampen the flow of water.
  • the technical solution shown in Fig. 6 was used to construct a small hydroelectric power station on the transitional dike with a difference in water level of 3.1 m, a water throughput of 0.06 to 0.5 mV 1 and an installed power of 11 kW.
  • the device according to Fig. 6 consists of the water slip 15, the outflow device 1, the pressure vanes 4 attached to the wheel 5 with the vertical axis of rotation 18, the outflow device 6, the transmission gear 7, the generator 8, electrical part 9 of the micro power plant, the Support frame 10 of the device.
  • the transition run dyke affects the formation of damming from the upper surface 3 of the water, the water passes through the dike crown, where the hydro-energetic water potential under the effect of gravity is converted into kinetic water energy by the fall in the water slip 15, the influence of which the water through the outflow device 1 in the direction the axis 2 of the outflow device 1 is sprayed onto the constant pressure vanes 4 of the wheel 5, which leads to the torque on the wheel 5, which is fastened rotating about the vertical axis of rotation 18 in the support frame 10 of the device.
  • the torque is transmitted from the wheel 5 through the transmission gear to the generator 8.
  • the water falls from the blades 4 onto the level 21 identical water level, which is identical to level 19, or which is lower and at the same time parallel to level 19, which delimits the water-containing drain device space 6 from above.
  • the electrical part 9_ of the micro power plant secures the technical parameters required for switching the generator 8 on to the public power grid.
  • the designed technical solution on Fig. 7 was used to construct the irrigation system on the posture with the difference of the water level heights of 2.2 m, the water throughput of 2.2 mV 1 , with the displacement 30 m and the output of 100 lit./ s.
  • the device according to Fig. 7 consists of the pressure shafts 12, the outflow device 1 with the manual regulator ü the outflow device 1, the constant pressure vanes 4 attached to the wheel 5 with the horizontal axis of rotation 18, the outflow device 6, the water centrifugal pump 16 with the transmission 7 Suction pipe with the suction basket 17, the displacement pipe 14, the support frame 10 of the device.
  • the attitude influences the build-up of the accumulation of the upper water level 3, which is connected to the pressure wells L2, where the water splashes under the action of liquid pressure of the water column created by the outflow device 1 in the direction of the axis 2 of the outflow device 1 onto the constant pressure vanes 4 of the wheel 5 , which leads to the torque on the wheel 5, which is fixed in rotation about the horizontal axis of rotation 1_8 in the support frame 10 of the device.
  • the torque is transmitted from the wheel 5 through the transmission gear to the water centrifugal pump, which sucks the water out of the space of the dammed water level through the suction pipe with the suction basket 17 and urges it through the displacement pipe into the land irrigation system.
  • the device performance is regulated by the hand controller H of the outflow device 1.
  • the designed technical solution in Fig. 8 was used to construct the micro power plant on the existing raid dam beam of the river with the difference in water level heights of 3.0 m, the water throughput of 0.125 to 1.0 m 3 .s _1 and installed capacity of 22, 5 kW.
  • the device according to Fig. 8 consists of the directional conductor of the water flow, which fulfills the function of the outflow device 1, the pressure vanes 4 fastened on the wheel 5 with the horizontal axis of rotation 18, the Drain device 6, the belt drive 7, the generator 8, electrical part 9 of the micro power plant, movable support frame 10 of the device.
  • the raid dam beam influences the build-up of the accumulation from the upper surface 3 of the water, the water passes from the upper water surface 3 through the dam beam crown, where the hydro-energetic water potential is converted into kinetic water energy by the fall, the influence of which the water by the directional conductor fulfilling the function of the outflow device 1 in the direction of the axis 2 of the outflow device, the constant-pressure vanes 4 of the wheel 5 are sprayed, which leads to the torque on the wheel 5, which is fastened rotating about the horizontal axis of rotation 18 in the movable support frame K) of the device.
  • the torque is transmitted from the wheel 5 through the belt drive 7 to the generator 8.
  • the electrical part 9 of the micro power plant secures the technical parameters required for switching on the generator 8 in the public power grid.
  • Mechanical coupling of the movable support frame 10 of the device with the dam beam secures its opposite position so that the falling water leads into the directional conductor of the water flow that fulfills the function of the outflow device 1 without intention to the dam beam position.
  • the designed technical solution the waterwheel motor, can be used to technically drive the devices at the point where the hydro-energetic water potential is available to the extent of the required working conditions.

Landscapes

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Abstract

Der aus der sich vor dem Rad befundenen Ausflussvorrichtung und der sich unter dem an der Achse drehend eingesetzten Rad, auf dem die Gleichdruckschaufeln (4) befestigt sind, befundenen Abflussvorrichtung bestehende Wasserradmotor. Alle Punkte des Rades (5) und der Gleichdruckschaufeln (4) sind in grösserer oder Nullentfernung über der Ebene (21), die identisch oder niedriger und zugleich parallel mit der Ebene (19) ist, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflussvorrichtungsraum (6) begrenzt. Die Achse (2) der Ausflussvorrichtung (1) leitet auf die Gleichdruckschaufeln (4) und das Rad (5) hat vertikale, horizontale oder schiefe Rotationsachse (18).

Description

WASSERRADMOTOR
Bereich der Technik
Die technische Lösung betrifft die Verrichtung zur Umwandlung des hydroenergetischen Wasserlaufpotentials in mechanische Energie mit der Möglichkeit weiterer Energieumwandlung in eine andere Form.
Bisheriger Zustand der Technik
Gegenwärtig werden in der Welt viele Arten der Verachtungen zur Umwandlung des hydroenergetischen Wasserlaufpotentials in mechanische Energie mit der Möglichkeit weiterer Energieumwandlung in eine andere Form benutzt. Nach der Konstruktion und Weise der Energieumwandlung werden sie in Wasserräder und Wasserturbinen geteilt.
Es gibt Wasserräder mit dem Unter-, Mittel-, und Oberantrieb. Die Wasserräder mit Oberantrieb nützen die potentielle Wasserenergie aus. Es geht um die zwischen dem oberen und unteren Wasserspiegel rotierenden Becherwasserräder. Das Wasser fließt von oberem Wasserspiegel in die Becher ein und durch das Drehen des Rades unter der Wirkung von Wassergewicht fließt es auf den Uterwasserspeigel aus. Die Werkbedingungen von Wasserrädern mit dem Oberantrieb sind: Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 3 bis 12 m, Wasserdurchsatz von 0,3 bis 1,0 mV1.
Die Wasserräder mit Mittel- und Unterantrieb sind schaufeiförmig. Sie haben ihre Rotationsachse über dem unteren Wasserspiegel und die Wasserradschaufeln nehmen dem Wasser durch das Waten in unterem Wasserstrom, der durch das Zuflußwasser aus Oberwasserspiegel verursacht wird, die Energie weg. Die Wasserräder mit dem Mittelantrieb nützen z. T. die potentielle und z. T. die kinetische Energie des Wassers, das zwischen die Wasserradschaufeln ungefähr in der Ebene der Wasserradrotationsachse einfließt, aus. Das Sagabienrad, Zuppingerrad und Piccardrad sind Vertreter. Die Wasserräder mit dem Unterantrieb nützen nur kinetische Energie des Wassers, das in unterem Teil des Wasserrades tangential zwischen die Wasserradschaufeln einfließt, aus. Das Ponceletrad ist Vertreter. Die Wasserradschaufeln sind eben oder swach gebogen in der Ebene, die vertikal auf die Rotationsachse des Wasserrades ist. Die Werkbedingungen der Wasserräder mit dem Mittel- und Unterantrieb sind: Der Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 0,5 bis 4,0 m, Wasserdurchsatz von 0,5 bis 4,0 m s" . Die Wirkungsgrade aller Wasserräder bewegen sich von 60 bis 70 %. Die Einfachheit und niedriger Preis stellen den Vorteil der Wasserräder vor. Niedriger Wirkungsgrad und kleines Ausmaß sind der Nachteil der Wasserräder. Die Schaufelform und der Widerstand durch das Waten im Wasser verursachen den niedrigen Wirkungsgrad. Die kleine Kapazität von Werkbedingungen folgt aus der Abhängigkeit des Wasserradausmaßes von dem Unterschied der Wasserspiegelhöhen.
Die Wasserturbinen werden nach der Weise der ausnutzenden Wasserenergie in Gleichdruckturbinen und Überdruckturbinen und nach der Wasserdurchflußrichtung in Radialturbinen, Axialturbinen, Radial- Axial-Turbinen, Diagonalturbinen, Tangentialturbinen, Turbinen mit schiefem und mit doppeltem Durchfluß geteilt. Die Gleichdruckturbinen, Peltonturbine und Bänkiturbine, nehmen dem Wasser seine kinetische Energie weg.
Peltonturbine ist tangential. Das Wasser wird durch die Druckrohrleitung mit der Düse am Ende zugeleitet, wo seine Druckenergie in kinetische Energie umgewandelt wird und der Wasserstrom spritzt tangential auf die raumgeformten Turbinenschaufeln, die sich am Läuferkreis der Turbine befinden. Der Turbinenläufer rotiert in der Luft über dem Unterwasserspiegel. Die Rotationachse kann horizontal und auch vertikal sein. Die Werkbedingungen sind: Der Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 30 bis 900 m, Wasserdurchsatz von 0,02 bis 1,0 mV1. Der Wirkungsgrad bewegt sich bis 91 %.
Bänkiturbine mit dem doppelten radialen Durchfluß durch das Schaufelrad hat horizontale Rotationsachse. Die Radschaufeln nehmen kinetische Energie dem aus der Regulierklappe umrüttelbar über dem Turbinenrad herausfließenden Wasser weg. Die Werkbedingungen sind: Der Unterschied von Wasserspiegelhöhen von 1,5 bis 50 m, Wasserdurchsatz von 0,02 bis 1,5 mV1. Der Wirkungsgrad bewegt sich bis 85 %.
Die Grundvertreter der Wasserüberdruckturbinen sind: Kaplanturbine, Francisturbine und verschiedene Modifikationen von ihnen, z. B. sogenannte Propelleroder Saugturbine.
Kaplanturbine ist axial. Die Werkbedingungen sind: Der Unterschied der
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Wasserspiegelhöhen von 1,5 bis 75 m, Wasserdurchsatz von 0,2 bis 20 m s" . Der Wirkungsgrad bewegt sich von 88 bis 95 %.
Francisturbine ist radial-axial. Die Werkbedingungen sind: Der Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 10 bis 400 m, Wasserdurchsatz von 0,05 bis 15 m s" . Der Wirkungsgrad bewegt sich von 88 bis 95 %. Großer Ausmaß von Werkbedingungen und höherer Wirkungsgrad stellen den Vorteil der Wasserturbinen vor. Die Vorrichtungskompliziertheit und der hohe Preis sind der Nachteil der Wasserturbinen. Das Wesen der technischen Lösung
Die entworfene technische Lösung, der Wasserradmotor zur energetischen Ausnutzung des hydroenergetischen Wasserstrompotentials, die aus der Ausflußvorrichtung, der Abflußvorrichtung, dem Rad und den auf dem Rad, das drehbar an der Rotationsachse eingesetzt ist, befestigten Schaufeln besteht, verbindet die Wasserradvorteile, Einfachheit und niedriger Preis, mit Wasserturbinenvorteilen, hoher Wirkungsgrad und großer Ausmaß von Werkbedingungen.
Das um seine Rotationsachse rotierende Rad mit befestigten Gleichdruckschaufeln hat gegenüber der Abflußvorrichtung solche Stellung, daß alle Punkte von Gleichdruckschaufeln in größerer oder Nullentfernung über der Ebene, die identisch oder niedriger und zugleich parallel mit der Ebene ist, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum begrenzt, waren.
Die Rotationsachse des Rades mit den Gleichdruckschaufeln kann vertikal, horizontal oder schief sein.
Die Ausflußvorrichtung lenkt durch ihre Form und durch Stellung ihrer Achse gegenüber dem Rad mit Gleichdruckschaufeln den Wasserstrom, der durch das hydroenergetische Wasserpotential verursacht wird, auf die an dem Rad befestigten Gleichdruckschaufeln. Die Gleichdruckschaufeln nehmen dem Wasser unter dem Einfluß der Kraftwirkung des auf die Gleichdruckschaufeln fließenden Wassers die kinetische Energie weg und wandeln sie in mechanische Energie der Rotationsbewegung des Rades, auf dem sie befestigt sind, um. Die Gleichdruckschaufeln bestimmen durch ihre Form, Größe, Stellung gegenüber dem Wasserstrom, Richtung, Bahnlinie und durch Relativgeschwindigkeit ihrer Bewegung gegen dem Wasserstrom die Umwandlungswirkung kinetischer Wasserenergie in mechanische Energie.
Das Rad ermöglicht durch seine Konstruktion weitere Energieübertragung seiner Rotationsbewegung, die mittels Gleichdruckschaufeln aus kinetischer Wasserenergie erworben wird, auf andere technischen Vorrichtungen.
Der durch die Ausflußvorrichtung auf die Gleichdurckschaufeln des Rades gelenkte Wasserstrom zielt aus den Gleichdruckschaufeln des Rades nach der Abgabe von kinetischer Energie durch den Sturz auf den Wasserspiegel hin, der identisch oder niedriger und zugleich parallel mit der Ebene ist, die von oben den wasserbeinhaltenden und sich unter dem Rad befundenen Abflußvorrichtungsraum begrenzt.
Die Übersicht von Abbildungen auf den Zeichnungen
Auf der Abb. 1 ist die Scheme vom Wesen der technischen Lösung vom Wasserradmotor.
Auf der Abb. 2 ist kleines Wasserkraftwerk mit der Zuleitungsrinne, der Druckschacht und dem Wasserradmotor mit horizontaler Rotationsachse.
Auf der Abb. 3 ist kleines Wasserkraftwerk mit der Zuleitungsrinne, der Druckschacht und dem Wasseradmotor mit vertikaler Rotationsachse.
Auf der Abb. 4 ist kleines Wasserkraftwerk mit der Zuleitungsrinne, dem Wasserschlupf und dem Wasserradmotor mit horizontaler Rotationsachse.
Auf der Abb. 5 ist kleines Wasserkraftwerk mit dem durch den Stahldammbalken gestauten Wasserspiegel des Stromes und mit vier einzelnen Wasserradmotoren mit horizontaler Rotationsachse.
Auf der Abb. 6 ist kleines Wasserkraftwerk auf dem Übergangslaufdeich des
Wasserstromes mit dem Wasserradmotor mit verikaler Rotationsachse.
Auf der Abb. 7 ist Bewässerungsanlage auf dem gestauenden Übergangslaufdeich mit dem
Wasserradmotor mit horizontaler Rotationsachse.
Auf der Abb. 8 ist kleines Wasserkraftwerk auf dem Wasserüberfall durch den
Stahldammbalken des Stromes mit dem Wasserradmotor mit horizontaler Rotationsachse.
Beispiele der Verwirklichung
Die entworfene technische Lösung auf der Abb. 2 wurde zur Konstruktion kleines Wasserkraftwerks von Kategorie des Mikrokraftwerks mit dem Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 2,8 m, dem Wasserdurchsatz von 0,125 bis 1,0 mV1 und instalierter Leistung von 22 kW. Die Vorrichtung nach der Abb. 2 besteht aus der Zuleitungsrinne des oberen Wasserspiegels 3, der Druckschachte 12, der Regelausflußvorrichtung 1, dem Schwimmerregler 11 des Ausflußvorrichtung 1, aus den auf dem Rad 5 mit horizontaler Rotationsachse 18 befestigten Gleichdruckschaufeln 4, der Abfluß Vorrichtung 6, der Reibgetriebe 7, dem Generator 8, elektrischem Teil des Mikrokraftwerks 9, dem Tragrahmen der Vorrichtung 10.
Das Wasser wird aus der Abnahmestelle durch die Zuleitungsrinne des oberen Wasserspiegels 3 in die Druckschachte 12 zugeleitet, wo das Wasser unter der Wirkung von Flüssigkeitsdruck der entstandenen Wassersäule durch die Ausflußvorrichtung I in Richtung der Achse 2_von Ausflußvorrichtung 1 auf die Gleichdruckschaufeln 4 des Rades 5 spritzt, was zu dem Drehmoment an dem Rad 5 führt, das rotierend um die horizontale Rotationsachse 18 im Tragrahmen 10 der Vorrichtung befestigt ist. Das Drehmoment wird aus dem Rad 5 durch das Reibgetriebe 7 an den Generator 8 übertragen. Das Wasser stürzt aus den Schaufeln 4_auf den mit der Ebene 21 identischen Wasserspiegel, die mit der Ebene 19 identisch ist, oder die niedriger und zugleich parallel mit der Ebene 19 ist, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum 6 begrenzt. Der elektrische Teil 9 des Mikrokraftwerks sichert die für die Einschaltung des Generators 8_ins öffentliche Energieverbundnetz verlangten technischen Parametern. Der Schwimmerregler 11 hält durch die Regulation des Ausflußvorrichtung 1 konstante Höhe des oberen Wasserspiegels 3 ohne Absicht auf den Wasserzufluß in der Zuleitungsrinne.
Die entworfene technische Lösung auf der Abb. 3 wurde zur Konstruktion kleines Wasserkraftwerks von Kategorie des Mikrokraftwerks mit dem Unterschied der
Wasserspiegelhöhen von 2,0 m, dem Wasserdurchsatz von 0,25 bis 2,0 m s" und instalierter Leistung von 30 kW. Die Vorrichtung nach der Abb. 3 besteht aus der Zuleitungsrinne des oberen Wasserspiegels 3^ der Druckschachte 12, der Regelausflußvorrichtung 1, dem Regler 11, der Ausflußvorrichtung 1 mit optoelektronischem Wasserspiegelgeber, den auf dem Rad 5 mit vertikaler Rotationsachse 18 befestigten Gleichdruckschaufeln 4, der Abflußvorrichtung 6, dem Übersetzungsgetriebe 7, dem Generator 8, elektrischem Teil 9 des Mikrokraftwerks, dem Tragrahmen 10 der Vorrichtung.
Das Wasser wird aus der Abnahmestelle durch die Zuleitungsrinne des oberen Wasserspiegels 3 in die Druckschachte 12 zugeleitet, wo das Wasser unter der Wirkung von Flüssigkeitsdruck der entstandenen Wassersäule durch die Ausflußvorrichtung l in Richtung der Achse 2 von Ausflußvorrichtung 1 auf die Gleichdruckschaufeln 4 des Rades 5_spritzt, was zu dem Drehmoment an dem Rad 5 führt, das rotierend um die vertikale Rotationsachse 18 im Tragrahmen 10 der Vorrichtung befestigt ist. Das Drehmoment wird aus dem Rad 5 durch das Übersetzungsgetriebe 7 an den Generator 8 übertragen. Das Wasser stürzt aus den Schaufehl 4 auf den mit der Ebene 21 identischen Wasserspiegel, die mit der Ebene 19 identisch ist, oder die niedriger und zugleich parallel mit der Ebene 19 ist, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum 6 begrenzt. Der elektrische Teil 9 des Mikrokraftwerks sichert die für die Einschaltung des Generators 8 ins öffentliche Energieverbundnetz verlangten technischen Parametern. Der Regler jj, der Ausflußvorrichtung I mit optoelektronischem Wasserspielgeber hält durch die Regulation der Ausflußvorrichtung I konstante Höhe des oberen Wasserspiegels 3 ohne Absicht auf den Wasserzufluß in der Zuleitungsrinne.
Die entworfene technische Lösung auf der Abb. 4 wurde zur Konstruktion kleines Wasserkraftwerks von Kategorie des Mikrokraftwerks mit dem Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 14,0 m, dem Wasserdurchsatz von 0,035 bis 0,28 mV1 und instalierter Leistung von 37 kW. Die Vorrichtung ist mit der Absicht auf die erreichten großen Wassergeschwindigkeiten im Ausfluß an das Rad so entworfen, daß die Raddrehzahl der verlangten Generatordrehzahl übereinstimmt und die Drehzahlübersetzung ist nicht notwendig. Die Vorrichtung nach der Abb. 4 besteht aus der Zuleitungsrinne des oberen Wasserspiegels 3, dem Wasserschlupf 15, der Ausflußvorrichtung 1, den auf dem Rad 5 mit horizontaler Rotationsachse 18 befestigten Gleichdruckschaufeln 4, der Abflußvorrichtung 6, dem Generator 8, elektrischem Teil 9 des Mikrokraftwerks, der Tragkonstruktion der Rinne 13, dem Tragrahmen 10 der Vorrichtung.
Das Wasser wird aus der Abnahmestelle durch die Zuleitungsrinne des oberen Wasserspiegels 3 zum Wasserschlupf 15 zugeleitet, wo das hydroenergetische Wasserpotential unter der Wirkung von Schwerkraft durch den Sturz im Wasserschlupf 15 in kinetische Wasserenergie umgewandelt wird, deren Einfluß das Wasser durch die Ausflußvorrichtung 1 in Richtung der Achse 2 von Ausflußvorrichtung 1 auf die Gleichdruckschaufeln 4 des Rades 5 spritzt, was zu dem Drehmoment an dem Rad 5 führt, das rotierend um die horizontale Rotationsachse 18 im Tragrahmen 10 der Vorrichtung befestigt ist. Das Drehmoment wird aus dem Rad 5 direkt an den Generator 8 übertragen. Das Wasser stürzt aus den Schaufeln 4 auf den mit der Ebene 21 identischen Wasserspiegel, die mit der Ebene \9 identisch ist, oder die niedriger und zugleich parallel mit der Ebene 19 ist, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum 6 begrenzt. Der elektrische Teil 9 des Mikrokraftwerks sichert die für die Einschaltung des Generators 8 ins öffentliche Energieverbundnetz verlangten technischen Parametern.
Die entworfene technische Lösung auf der Abb. 5 wurde zur Konstruktion kleines Wasserkraftwerks mit dem Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 4,2 m, dem
Wasserdurchsatz von 0,375 bis 12 m "X .s" 1 und instalierter Leistung von 380 kW. Die Vorrichtung nach der Abb. 5 besteht aus dem Stauabdämmen des Stromes und des oberen Wasserspiegels 3, vier Ausflußvorrichtungen 1, dem Ausflußvorrichtungsregler 11 mit optoelektronischem Wasserspiegelgeber, vier Rädern 5 mit befestigten Gleichdruckschaufeln 4 und horizontaler Rotationsachse 18, der Abflußvorrichtung 6, vier Reibgetrieben 7a, vier Übersetzungsgetrieben 7b, vier Generatoren 8, elektrischem Teil 9 des Mikrokraftwerks, dem Tragrahmen 10 der Vorrichtung.
Unter der Wirkung von Flüssigkeitsdruck der entstandenen Wassersäule durch das Stauen des oberen Wasserspiegels 3 spritzt das Wasser durch die Ausflußvorrichtungen I in Richtung der Achsen 2 von Ausflußvorrichtungen 1 auf die Gleichdruckschaufeln 4 der Räder 5, was zu dem Drehmoment an den Rädern 5, die rotierend um die horizontale Rotationsachse 18 im Tragrahmen 10 der Vorrichtung befestigt sind, führt. Das Drehmoment wird durch die Reibgetrieben 7a und dann durch die Übersetzungsgetrieben 7b aus den Räder 5 an die Generatoren 8 übertragen. Das Wasser stürzt aus den Schaufeln 4 auf den mit der Ebene 21 identischen Wasserspiegel, die mit der Ebene 19 identisch ist, oder die niedriger und zugleich parallel mit der Ebene 19, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum 6 begrenzt, ist. Der elektrische Teil 9 des Mikrokraftwerks sichert die für die Einschaltung des Generators 8 ins öffentliche Energieverbundnetz verlangten technischen Parametern. Der Ausflußvorrichtungsregler 11 mit optoelektronischem Wasserspiegelgeber hält durch die Regulation der Ausflußvorrichtungen I konstante Höhe des oberen Wasserspiegels 3 ohne Absicht auf den Wasserzufluß zum Stauabdämmen des Stromes.
Die entworfene technische Lösung auf der Abb. 6 wurde zur Konstruktion kleines Wasserkraftwerks auf dem Übergangslaufdeich mit dem Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 3,1 m, dem Wasserdurchsatz von 0,06 bis 0,5 mV1 und instalierter Leistung von 11 kW. Die Vorrichtung nach der Abb. 6 besteht aus dem Wasserschlupf 15, der Ausfluß Vorrichtung 1, den auf dem Rad 5 mit vertikaler Rotationsachse 18 befestigten Gleichdruckschaufeln 4, der Abflußvorrichtung 6, dem Übersetzungsgetriebe 7, dem Generator 8, elektrischem Teil 9 des Mikrokraftwerks, dem Tragrahmen 10 der Vorrichtung.
Der Übergangslaufdeich beeinflußt Entstehung des Stauens vom Oberspiegel 3 des Wassers, das Wasser durch die Deichkrone übergeht, wo das hydroenergetische Wasserpotential unter der Wirkung von Schwerkraft durch den Sturz im Wasserschlupf 15 in kinetische Wasserenergie umgewandelt wird, deren Einfluß das Wasser durch die Ausflußvorrichtung 1 in Richtung der Achse 2 von Ausflußvorrichtung 1 auf die Gleichdruckschaufeln 4 des Rades 5 spritzt, was zu dem Drehmoment auf dem Rad 5 führt, das rotierend um die vertikale Rotationsachse 18 im Tragrahmen 10 der Vorrichtung befestigt ist. Das Drehmoment wird aus dem Rad 5 durch das Übersetzungsgetriebe auf den Generator 8 übertragen. Das Wasser stürzt aus den Schaufeln 4 auf den mit der Ebene 21 identischen Wasserspiegel, die mit der Ebene 19 identisch ist, oder die niedriger und zugleich parallel mit der Ebene 19 ist, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum 6 begrenzt. Der elektrische Teil 9_des Mikrokraftwerks sichert die für die Einschaltung des Generators 8 ins öffentliche Energieverbundnetz verlangten technischen Parametern.
Die entworfene technische Lösung auf der Abb. 7 wurde zur Konstruktion der Bewässerungsanlage auf der Haltung mit dem Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 2,2 m, dem Wasserdurchsatz von 2,2 mV1, mit der Verdrängung 30 m und der Leistung von 100 Lit./s. Die Vorrichtung nach der Abb. 7 besteht aus der Druckschachte 12, der Ausflußvorrichtung 1 mit dem Handregler ü der Ausflußvorrichtung 1, den auf dem Rad 5 mit horizontaler Rotationsachse 18 befestigten Gleichdruckschaufeln 4, der Abflußvorrichtung 6, der Wasserschleuderpumpe 16 mit dem Übersetzungsgetriebe 7, der Saugrohrleitung mit dem Saugkorb 17, der Verdrängungsrohrleitung 14, dem Tragrahmen 10 der Vorrichtung.
Die Haltung beeinflußt Entstehung des Stauens von oberem Wasserspiegel 3, derdurchfließend mit der Druckschachte L2 verbunden ist, wo das Wasser unter der Wirkung von Flüssigkeitsdruck der entstandenen Wassersäule durch die Ausflußvorrichtung 1 in Richtung der Achse 2 von Ausflußvorrichtung 1 auf die Gleichdruckschaufeln 4 des Rades 5 spritzt, was zu dem Drehmoment an dem Rad 5, das rotierend um die horizontale Rotationsachse 1_8 im Tragrahmen 10 der Vorrichtung befestigt ist, führt. Das Drehmoment wird aus dem Rad 5 durch das Übersetzungsgetriebe an die Wasserschleuderpumpe übertragen, die das Wasser aus dem Raum des gestauten Wasserspiegels durch die Saugrohrleitung mit dem Saugkorb 17 saugt und drängt es durch die Verdrängungsrohrleitung in das Landbewässerungssystem. Das Wasser stürzt aus den Schaufeln 4 auf den mit der Ebene 21 identischen Wasserspiegel, die mit der Ebene 19 identisch ist, oder die niedriger und zugleich parallel mit der Ebene 19 ist, die die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum 6 begrenzt. Die Vorrichtungsleistung wird durch den Handregler H der Ausflußvorrichtung 1 reguliert.
Die entworfene technische Lösung auf der Abb. 8 wurde zur Konstruktion des Mikrokraftwerks auf dem existierenden Überfalldammbalken des Stromes mit dem Unterschied der Wasserspiegelhöhen von 3,0 m, dem Wasserdurchsatz von 0,125 bis 1,0 m3.s_1 und instalierter Leistung von 22,5 kW. Die Vorrichtung nach der Abb. 8 besteht aus dem Richtleiter des Wasserstromes, der die Funktion der Ausflußvorrichtung 1 erfüllt, den auf dem Rad 5 mit horizontaler Rotationsachse 18 befestigten Gleichdruckschaufeln 4, der Abflußvorrichtung 6, dem Riemenantrieb 7, dem Generator 8, elektrischem Teil 9 des Mikrokraftwerks, beweglichem Tragrahmen 10 der Vorrichtung.
Der Überfalldammbalken beeinflußt Entstehung des Stauens vom Oberspiegel 3 des Wassers, das Wasser aus dem oberen Wasserspiegel 3 durch die Dammbalkenkrone übergeht, wo das hydroenergetische Wasserpotential durch den Sturz in kinetische Wasserenergie umgewandelt wird, deren Einfluß das Wasser durch den die Funktion der Ausflußvorrichtung 1 erfüllenden Richtleiter in Richtung der Achse 2 von Ausflußvorrichtung lauf die Gleichdruckschaufeln 4 des Rades 5 spritzt, was zu dem Drehmoment an dem Rad 5 führt, das rotierend um die horizontale Rotationsachse 18 in beweglichem Tragrahmen K) der Vorrichtung befestigt ist. Das Drehmoment wird aus dem Rad 5 durch den Riemenantrieb 7 an den Generator 8 übertragen. Das Wasser stürzt aus den Schaufeln 4 auf den mit der Ebene 2_1 identischen Wasserspiegel, die mit der Ebene 19 identisch ist, oder die niedriger und zugleich parallel mit der Ebene 19 ist, die die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum 6 begrenzt. Der elektrische Teil 9 des Mikrokraftwerks sichert die für die Einschaltung des Generators 8 ins öffentliche Energieverbundnetz verlangten technischen Parametern. Mechanische Kupplung des beweglichen Tragrahmen 10 der Vorrichtung mit dem Dammbalken sichert ihre Gegenstellung so, daß das stürzende Wasser in den die Funktion der Ausfiußvorrichtung 1 erfüllenden Richtleiter des Wasserstromes ohne Absicht auf die Dammbalkenstellung leitet.
Die industrielle Ausnutzbarkeit
Die entworfene technische Lösung, der Wasserradmotor, ist verwendbar zu technischem Antrieb der Vorrichtungen an der Stelle, wo das hydroenergetische Wasserpotential im Ausmaß der verlangten Werkbedingungen zur Verfügung steht.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Der Wasserradmotor, der aus der sich vor dem Rad befundenen Ausflußvorrichtung und aus der sich unter dem an der Achse drehend eingesetzten Rad, auf dem die Schaufeln befestigt sind, befundenen Abflußvorrichtung besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (4) Gleichdruckschaufeln sind.
2. Der Wasserradmotor, dem Anspruch 1 entsprechend, ist dadurch gekennzeichnet, daß alle Punkte des Rades (5) und der Gleichdruckschaufeln (4) in größerer oder Nullentfernung über der Ebene (21), die identisch mit der Ebene (19) oder niedriger und zugleich parallel mit der Ebene (19) ist, die von oben den wasserbeinhaltenden Abflußvorrichtungsraum (6) begrenzt, sind.
3. Der Wasserradmotor, dem Anspruch 1 entsprechend, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (2) der Ausfluß Vorrichtung (1) auf die Gleichdruckschaufeln leitet.
4. Der Wasserradmotor, dem Anspruch 1 entsprechend, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (5) vertikale, horizontale oder schiefe Rotationsachse (18) hat.
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