HU223940B1

HU223940B1 - Hidroreaktor, különösen vízturbina a víz kinetikus energiájának hasznosítására olyan helyeken, ahol villamos energia előállítása szempontjából jelentős mértékű áramlások vannak

Info

Publication number: HU223940B1
Application number: HU9802848A
Authority: HU
Inventors: António José Arsénio dos Santos Costa
Original assignee: António José Arsénio dos Santos Costa
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2005-03-29
Also published as: DE69825405D1; EP0924426A2; DE69825405T2; DK0924426T3; EP0924426B1; PT102088B; HUP9802848A2; EP0924426A3; BR9805181A; HU9802848D0; PT102088A; US6013955A; HUP9802848A3; ATE272791T1

Abstract

A találmány tárgya hidroreaktor hidraulikus erőforrásokhasznosítására, amelynek áramló vizet átengedő csatornája (1), ebbenelrendezett járókereke (2), a csatornát hordozó tartószerkezete,valamint a tartószerkezetet hordozó alapzata (22), továbbá hajtóművön(5, 6) és tengelykapcsolón át a járókerékhez kapcsolt generátora van;a tartószerkezetnek állórésze (15) és mozgórésze (16) van, az állórészcélszerűen négy vagy több, egymástól egyenlő távolságra elrendezetthidraulikus hengerrel (20) van összekapcsolva, a mozgórésznek (16)pedig az utóbbit az áramlási iránynak megfelelően beállítókormánylapátja (17) van; a csatornának (1) az áramlási iránybannövekvő külső átmérőjű és csökkenő belső átmérőjű, kompressziótelőidéző belépési kamrája (10), csökkenő külső átmérőjű és állandóbelső átmérőjű, a járókereket (2) befogadó középső zónája, valamint aközépső zóna és a csatorna (1) kilépési oldala között kialakítottvákuumkamrája (11) van. A találmány értelmében a vákuumkamrának (11)első, második és harmadik szakasza van; a csatorna (1) középsőzónájától a kilépési oldal felé eső első szakasz egy első átlagosnövekedési érték szerint növekvő belső átmérővel; az első szakasztól acsatorna (1) kilépési oldala felé eső második szakasz egy, az elsőnélnagyobb második átlagos növekedési érték szerint növekvő belsőátmérővel; a második szakasztól a csatorna (1) kilépési oldaláig tartóharmadik szakasz pedig egy, mind az elsőnél, mind a másodiknál kisebb,a csatorna (1) kilépési oldalánál nullához közelítő harmadik átlagosnövekedési érték szerint növekvő belső átmérővel rendelkezik. ŕ

Description

A találmány olyan, axiális átfolyású hidraulikus turbinára (hidroreaktorra) vonatkozik, amelynek segítségével hasznosítható a víz kinetikus energiája viszonylag mély folyók, torkolatok (folyódelták) esetében, és minden olyan helyen, ahol villamos energia előállítása szempontjából megfelelő mértékű áramlások vannak.

A hidraulikus energiaforrásokat hasznosító ismert rendszerek közül a jelen találmányhoz legközelebb álló megoldások a következő két PCT szabadalmi bejelentésből ismerhetők meg: PCT/HU90/00072 (WO 91/07587) és PCT/CA91/00066 (WO 92/15782).

A PCT/HU90/00072 (WO 91/07587) jelű szabadalmi leírás olyan berendezést ismertet a víz áramlási energiájának átalakítására, amely a mozgó víztömeg energiáját villamos energiává alakítja. Ez a berendezés legalább egy, a víz által meghajtott áramlási gépet, különösen vízturbinát (hidraulikus turbinát), továbbá villamos energiát előállító generátort, valamint a vízturbina és a generátor között alkalmazott energiaátviteli rendszert tartalmaz. Ennél a megoldásnál egy vízbe merített úszó test legalább egy áramlási csatornájában legalább egy, a víz által meghajtott turbina tengelyéhez kapcsolt, forgórendszerű hidraulikus szivattyút tartalmazó szivattyúzóegység van elrendezve. Az úszó testet megfelelő eszközök segítségével előre meghatározott tájolással rögzítik a felszíni vízben, éspedig lényegében stacionárius helyzetben. A forgórendszerű hidraulikus szivattyúk a rendszer alkotórészeit képezik, és hidraulikus nyomásforrást képeznek a hidraulikus energiaátviteli rendszer számára.

A PCT7CA91/00066 (WO 92/15782) jelű nyomtatvány olyan berendezést ismertet kinetikus energia kinyerésére szabad folyású vízáramból, amelynek segítségével az áramló vízből hasznos energia nyerhető. Ez a berendezés az áramló vízbe bemerített testtel rendelkezik, amelynek belépő- és kilépőoldallal rendelkező járata van. A kilépőoldal kifelé álló terelőelemmel van ellátva, amely gátolja a víznek a járat körüli áramlását, és ezzel megakadályozza, hogy a járatból kilépő víz által előidézett nyomáscsökkenés következtében visszáram jöjjön létre.

A találmány célja olyan hidroreaktor létrehozása villamos energia előállítására, amely nemcsak folyókban, hanem torkolatokban (folyódeltákban) is alkalmazható, ahol a tenger apályának és dagályának megfelelően változó az áramlás iránya. A találmány szerinti megoldás lényege olyan forgórendszer, amely vízbe merített felfüggesztett vezeték (csatorna) segítségével hasznosítja az áramló víz energiáját.

A feladat jelen találmány szerinti megoldása olyan hidroreaktor hidraulikus erőforrások hasznosítására, amelynek áramló vizet átengedő csatornája, ebben elrendezett járókereke, a csatornát hordozó tartószerkezete, valamint a tartószerkezetet hordozó alapzata, továbbá hajtóművön és tengelykapcsolón át a járókerékhez kapcsolt generátora van; a tartószerkezetnek állórésze és mozgórésze van, az állórész célszerűen négy vagy több, egymástól egyenlő távolságra elrendezett hidraulikus hengerrel van összekapcsolva, a mozgórésznek pedig az utóbbit az áramlási iránynak megfelelően beállító kormánylapátja van; a csatornának az áramlási irányban növekvő külső átmérőjű és csökkenő belső átmérőjű, kompressziót előidéző belépési kamrája, csökkenő külső átmérőjű és állandó belső átmérőjű, a járókereket befogadó középső zónája, valamint a középső zóna és a csatorna kilépési oldala között kialakított vákuumkamrája van; és amelynél a találmány értelmében a vákuumkamrának első, második és harmadik szakasza van; a csatorna középső zónájától a kilépési oldal felé eső első szakasz egy első átlagos növekedési érték szerint növekvő belső átmérővel; az első szakasztól a csatorna kilépési oldala felé eső második szakasz egy, az elsőnél nagyobb második átlagos növekedési érték szerint növekvő belső átmérővel; a második szakasztól a csatorna kilépési oldaláig tartó harmadik szakasz pedig egy, mind az elsőnél, mind a másodiknál kisebb, a csatorna kilépési oldalánál nullához közelítő harmadik átlagos növekedési érték szerint növekvő belső átmérővel rendelkezik.

A jelen találmányt a következő ismérvek különböztetik meg a WO 92/15782 jelű szabadalmi publikációban ismertetett megoldástól:

i) a vízbe merített, függesztett csatorna előnyös rögzítésmódja és különleges alakja (ezt a későbbiekben ismertetjük);

ii) a csatornát az alaptesthez rögzítő robusztus tartóelem; továbbá az, hogy iii) olyan, önálló forgórendszert képez, amely nemcsak folyók esetében alkalmas az áramlási energia hasznosítására, hanem folyódeltáknál (torkolatoknál) is, ahol változó az áramlás iránya.

A jelen találmányt a következő ismérvek különböztetik meg a WO 91/07587 jelű szabadalmi publikációban ismertetett megoldástól:

i) a csatorna kiképzése olyan, hogy a belső áramlás a belépéstől a kilépésig axiális, a turbina impellerében egy specifikus összefüggésnek megfelelő mértékben nagyobb a sebesség a csatornán kívüli áramlási sebességnél; továbbá az, hogy ii) olyan, önálló forgórendszert képez, amelyet nemcsak folyók esetében alkalmaz az áramlási energia hasznosítására, hanem folyódeltáknál (torkolatoknál) is, ahol változó az áramlás iránya.

A találmányt a következőkben kiviteli példa kapcsán ismertetjük. Az

1. ábra a példaként bemutatott hidroreaktornak a csatorna tengelye és a hordozó talpcsapágy tengelye által meghatározott A síkban vett hosszmetszete; a

2-6. ábrák a csatorna különféle nézetei és metszeteit mutatják; a

7-9. ábrák a tartószerkezet mozgórésze alaptestének különféle nézeteit és metszetei; a

10-12. ábrák a kormánylapát különféle nézeteit mutatják; a

13-15. ábrák az ellensúly különféle nézeteit mutatják; a

16-18. ábrák a tartószerkezet állórészének különféle nézetei; a

HU 223 940 Β1

19-21. ábrák a hidraulikus hengereket védő és beállító, fémből készült hengeres karmantyúk különféle nézetei; a

22-24. ábrák a turbina lapátkerekének (járókerekének) különféle nézeteit mutatják; a

25. ábra a turbina járókereke ideális forgási sebességét az áramlási sebesség függvényében szemléltető diagram; a

26. ábra a generátor tengelyére átvitt mechanikai energia ideális értékét az áramlási sebesség függvényében szemléltető diagram; és a

27. ábra a hálózatnak átadott villamos energia ideális értékét az áramlási sebesség függvényében szemléltető diagram.

Az 1-21. ábrák vonatkozásában a B síkot oly módon definiáljuk, hogy az merőleges az A síkra, és azt az 1 csatorna tengelyében metszi. A C sík párhuzamos a B síkkal, és fél hosszban metszi a tartószerkezet mozgórészének 16’ alaptestét az 1 csatornával összekötő 12,13 tartórudakat. A D sík a 17 kormánylapátot a tartószerkezet 16 mozgórésze 16’ alaptestének körvonalát követő vonal szerint metszi. Az E sík transzverzális irányban metszi a 18 ellensúlyt a tartószerkezet 16 mozgórészének 16’ alapteste lekerekített elülső élénél. Az F sík merőleges az A, B és C síkokra, és átmegy a csatorna belépőszakaszához közelebb eső 12 tartórudak, valamint a csatorna kilépőszakaszához közelebb eső 13 tartórúd közötti távolság felezőjén.

Mint az 1. ábrán látható, a bemutatott hidroreaktornak az áramló vizet vezető 1 csatornája van, amelyben 2 járókerék van elrendezve. Az 1 csatorna tartószerkezethez van erősítve, amelynek 22 talapzathoz erősített állórésze van. A 15 állórészt négy vagy több, egymástól azonos távolságban elrendezett 20 hidraulikus henger tartja. A 20 hidraulikus hengerek segítségével a szerkezet kiemelhető, illetve magassági helyzete változtatható. A tartószerkezet 16 mozgórésze az 1 csatornát közvetlenül hordozó 16’ alaptesttel, továbbá a szerkezetet az áramlás irányának megfelelően tájoló kormánylapáttal, valamint 18 ellensúllyal rendelkezik. Ez utóbbi azt a célt szolgálja, hogy a szerkezet mozgórészének súlypontját egy vonalba hozza a 22 talapzat tengelyével.

Mint a 2-6. ábrákon látható, az 1 csatorna forgástest alakú, és a csatorna külső átmérője a 2 járókereket tartalmazó legnagyobb átmérőjű szakasztól kiindulva a kilépőszakasz irányában kismértékben változik, éspedig oly módon, hogy az 1 csatorna tengelye, valamint az ezen szakasz külső felületét lineáris regresszióval közelítő egyenes által bezárt ε szög nem nagyobb 10°-nál, annak érdekében, hogy a lehetőség szerint elkerüljük a víz áramlásából eredő kavitációs hatás nyomán fellépő turbulenciát ezen felület mentén. Az 1 csatorna belső átmérője a belépőszakaszban csökkenő, egészen a 2 járókerékig. Az eddig tartó szakaszt 10 belépőkamrának nevezzük. Ezt egy állandó átmérőjű szakasz követi. Ebben van elhelyezve a 2 járókerék és annak tartóeleme. Végül egy kilépőszakasz következik, amelynek belső átmérője egészen a kilépési helyig nő. Ezt a szakaszt 11 vákuumkamrának nevezzük. A 11 vákuumkamra három részből áll, éspedig az állandó átmérőjű szakaszt közvetlenül követő kisebb átmérőjű szakaszból, amelyben a belső átmérő kismértékben változik, továbbá egy közbenső szakaszból, amelyben maximális mértékben változik a belső átmérő, és végül a kilépési helyet megelőző szakaszból, amelyben a változás mértéke majdnem nulla.

Az 1 csatorna külső átmérője a 10 belépőkamra tartományában a belső átmérő csökkenésével szimmetrikus meredekséggel nő addig a pontig, ahol a 2 járókerék el van rendezve. Ily módon fél ellipszisnek megfelelő szimmetrikus geometria mellett sima és könnyű vízleválás valósul meg. A belépőszakasz átmérője és az 1 csatornának a 2 járókeréknél vett belső átmérője közötti viszonyszám 2 és 3 között van, hogy az áramlási sebesség és a 2 járókeréknél mért vízsebesség között lényeges különbség legyen, továbbá annak érdekében, hogy a víz a csatorna 10 belépőkamrájában fellépő erős tölcsérhatás miatt hirtelen megnövekedő nyomás következtében le ne zárja a csatorna belépőoldalát. A külső átmérő a 2 járókerék helyétől a kilépőszakasz irányában lassan csökken, hogy ne alakulhasson ki turbulencia ebben a szakaszban a külső felület mentén az áramlásból eredő kavitációs hatás nyomán. Mint később látni fogjuk, az 1 csatorna tengelye és a külső felületet lineáris regresszióval közelítő egyenes által meghatározott ε szög célszerűen nem nagyobb 10°-nál.

A járókerék 3 tartóeleme fordított L alakú, és a lehető legkeskenyebbre van kiképezve, de azért elég nagyra ahhoz, hogy befogadja és védje a tengelyt és annak csapágyait, továbbá az 5, 6 lánckerekeket és a hajtóláncot. A fordított L alakú 3 tartóelem szárának (függőleges részének) hátoldala a turbulencia csökkentése érdekében élesre van kiképezve, homlokoldala viszont fél ellipszis profilú, hogy megkönnyítse a vízleválást. Az első két 5, 6 lánckerék közötti áttétel értéke 1, hogy a meghajtó 5 lánckerék átmérője, valamint a járókerék 3 tartóelemének vastagsága minél kisebb legyen. Ugyanakkor a 6 lánckerék és a 8 aszinkron generátor közötti összeköttetést 7 hajtómű és centrifugális tengelykapcsoló biztosítja. Az állandó átmérőjű szakaszon belül a járókerék 3 tartóelemének éles elülső oldala és a 11 vákuumkamra közötti távolság közelítőleg megegyezik a 2 járókerék és a 3 tartóelem teljes hosszával vagy valamivel nagyobb annál, hogy egyrészt legyen hely és idő a 11 vákuumkamrában kialakuló turbulencia lecsillapítására, és az ne érje el a járókerék 3 tartóelemét, másrészt létrejöhessen az adott szakaszban bekövetkező veszteségeket kompenzáló vákuum.

Az 1 csatornának a járókerék 3 tartóeleme alatti részénél zárt tér van kialakítva a 8 aszinkron generátor, a centrifugális tengelykapcsoló és a 7 hajtómű befogadására. Ezt a teret olyan, elfedett ajtóval kell lezárni, amely zárt helyzetében megbízható szigetelést biztosít a külső tér felé.

Az 1 csatorna három tartórúd segítségével a 16 mozgórész 16’ alaptestéhez van erősítve. Ezek közül két 12 tartórúd a belépési keresztmetszet felőli oldalon van elrendezve. Ezek mind a belépési kereszt3

HU 223 940 Β1 metszettől, mind az A síktól egyenlő távolságban vannak. A harmadik, az A síkra szimmetrikus 13 tartórúd a kilépési keresztmetszet felőli oldalon van elrendezve. A 13 tartórúdnak fél ellipszis alakú homlokprofilja van, hogy jó vízleválást biztosítson, hátoldala pedig a turbulencia csökkentése céljából élszerű kialakítású. A 13 tartórúdnak az 1 csatorna hossztengelyével párhuzamos irányban mért hosszát úgy választjuk meg, hogy kellőképpen szabad áramlás alakulhasson ki a homlokoldaltól a hátoldal felé. Azáltal, hogy nem egyetlen tartórudat alkalmazunk az alapzat tengelyében, vagy két tartórudat az A síkban (egyet a belépési keresztmetszet felőli oldalon és egyet a kilépési keresztmetszet felőli oldalon), nagyobb stabilitást érünk el.

A 10-12. ábrákon bemutatott 17 kormánylapát az A síkra nézve szimmetrikus kialakítású, és oly módon van a tartószerkezet 16 mozgórészének 16’ alaptestéhez csatlakoztatva, hogy elégséges, de nem túl nagymértékben transzponálja a szerkezet mozgórészének tehetetlenségi nyomatékét; és elég messze van elhelyezve az 1 csatorna kilépési keresztmetszetétől ahhoz, hogy az 1 csatorna kilépési élénél fellépő turbulencia csak minimális hatással legyen a szerkezet mozgórészének stabilitására.

A 13-15. ábrákon bemutatott 18 ellensúly az A síkra nézve szimmetrikus kialakítású, és összekötő rúd segítségével van a 16 mozgórész 16’ alaptestéhez kapcsolva. A 18 ellensúly olyan, elliptikus keresztmetszetű félívként van kialakítva, amely nem túl nagy, hogy ne legyen érzékeny a hullámhatásokra, továbbá nem túl vastag, hogy a vízleválás viszonylag sima legyen, és amelynek tömege úgy van megválasztva, hogy a mozgórész súlypontja egy vonalban legyen a 22 talapzat tengelyével.

Mint a 7-9. ábrákon látható, a tartószerkezet mozgórésze 16’ alaptestének külső felülete a kormánylapáttal ellentétes oldalon szimmetrikus a 17 kormánylapát irányára nézve, és a könnyebb vízleválás érdekében lekerekített éllel van ellátva; a 17 kormánylapát felőli oldalon pedig éles kialakítású, hogy ott minimális legyen a turbulencia. A 16’ alaptestnek a tartószerkezet 15 állórészéhez illeszkedő, két, különböző átmérőjű, a 22 talapzat tengelyével koaxiális hengeres felület által határolt belső ürege, valamint egy további, a 22 talapzat tengelyével ugyancsak koaxiális, hengeres ürege van, amelyek megfelelő módon el vannak szigetelve a külső tértől, hogy ne kapjanak nedvességet.

A tartószerkezetnek a 16-18. ábrákon bemutatott állórésze két, különböző átmérőjű, a 22 talapzat tengelyével koaxiális hengeres felület által meghatározott körgyűrű alakú, a tartószerkezet 16 mozgórészének külső üregébe szabályozottan illeszkedő peremmel rendelkezik. A perem felső oldalán óriás 14 golyóscsapágy van kialakítva a tartószerkezet 15 állórésze és mozgórésze közötti súrlódás minimalizálása érdekében. A perem felső oldalának külső szélei le vannak kerekítve. A szélek közötti tartomány fenékrészén meghatározott (az elektromos fázisok számának megfelelő) számú kör alakú pálya van kialakítva, amelyek jól szigetelő anyaggal vannak kibélelve. Itt jön létre az érintkezés a mozgórész 9 kábeleinek végeit képező, vezető anyagból készült 24 fémkefék, valamint az állórész 9 kábeleinek végeit képező, vezető anyagból készült 23 fémgyűrűk között. A tartószerkezet állórésze és mozgórésze közötti érintkezési felületeknél több forgó 26 tömítés van, hogy rendkívül megbízható szigeteléssel megakadályozzuk a nedvesség bejutását abba a térbe, ahol a villamos érintkezések létrejönnek. A tartószerkezet 15 állórészének a 22 talapzathoz illeszkedő alsó részén kúpos felület van kialakítva, amely szabályozottan illeszkedik a 22 talapzat üregébe. A tartószerkezet 15 állórésze négy vagy több, egymástól azonos távolságra levő 21 hidraulikus hengerrel van összekapcsolva, amelyek segítségével a szerkezet karbantartás céljából kiemelhető, illetve amellyel szabályozható a szerkezet magassági helyzete. A 22 talapzat ürege éleinek belső oldala 120° és 135° közötti értékű tompaszögnek megfelelően van kialakítva. így nem annyira érzékeny az áramlás húzóereje által kiváltott igénybevételekre, mint abban az esetben lenne, ha a belső sarkok derékszögű kialakításúak volnának. A 22 talapzat üregének felülete vékony fémréteggel van bevonva, hogy a tartószerkezet 15 állórésze ne érintkezzék közvetlenül a 22 talapzat cementanyagával. A 22 talapzat furatai fémből készült hengeres 19 karmantyúkkal vannak ellátva, amelyek egyrészt védelmet biztosítanak, másrészt beállítási lehetőséget nyújtanak a hidraulikus hengerek 20 szárai számára.

A 22-24. ábrák a turbina 2 járókerekét szemléltetik. Az egyszerűség kedvéért csak két 25 lapátot tüntettünk fel. A járókerék 25 lapátjai nem fedik át egymást, hanem szabad térköz van a szomszédos lapátok kontúrjai között a járókerék tengelyére merőleges síkban, hogy a víz könnyebben áramolhasson át. Ez a szabad térköz azonban nem túl nagy, hogy ne legyen jelentős energiaveszteség. A 2 járókerék 25 lapátjainak száma célszerűen hat és nyolc között van, hogy ne legyenek túl szélesek a 25 lapátok (ez nagy ellenállást okozna a vízáramlással szemben), de ne legyenek túl keskenyek se (ez jelentős energiaveszteséget okozna). Ennek megfelelően a 25 lapátok szélei által a járókerék tengelyére merőleges síkban bezárt Θ szög értéke valamivel kisebb, mint a 360° és a lapátok számának hányadosa. A 25 lapátoknak a Θ szög felezőjében vett vetülete a 2 járókerék tengelyétől vett mértékadó r távolságtól függetlenül egy állandó L hosszal jellemezhető. Míg a lapát egy kitüntetett pontjának a lineáris sebessége a tengelytől vett r távolságtól függ, tehát r csökkenésével csökken, a lapátok vízbe való becsapódásának szöge az r függvényében a következő összefüggéssel határozható meg:

A 25 lapátok vízbe való becsapódásának a(R) szöge a kerületi pontok mentén (R a 2 járókerék rádiusza) nem kisebb 45°-nál, hogy a járókerék olyan F_HT forgási frekvenciával üzemeljen, amely nem okoz túl nagy ellenállást az átfolyó vízzel szemben. A lapátok vízbe becsapódó 24 éle félig vagy teljesen lekerekített, hogy

HU 223 940 Β1 minél kisebb legyen az ellenállás. A járókerék 23 agyának homlokoldala félgömb alakú, hogy minél simább legyen a vízleválás. A 25 lapátok csupán a félig lekerekített 24 élekkel folytatólagos vékony rudak útján kapcsolódnak a 23 agyhoz. Ily módon a 23 agy körül nyílás jön létre, amelynek közelében a 25 lapátok becsapódási szöge megnő, ami megkönnyíti a 2 járókerék és az áramló víz közötti reakciót. A 25 lapátok élének ez a része, ahol nagyobb a becsapódási szög, majdnem egyenes, hogy minél kisebb legyen az ellenállás, és minél kedvezőbb legyen a reakció a 2 járókerék és az áramló víz között. A 25 lapátok a kilépési tartományban és a kerületi részen (a 2 járókerék tengelyétől legtávolabbi pontoknál) ívelt alakúak, hogy minél kisebb legyen a turbulencia, és kedvező legyen a vízáramlással szembeni reakció. A 23 agy átmérője megegyezik a járókerék 3 tartóeleme vízszintes ágának átmérőjével, tehát a két elem folytatólagos felületekkel van kiképezve, hogy csökkentsük a vázáramlás egyenetlenségeit.

A gyakorlatban mind a V_c áramlási sebesség, mind a 2 járókerék F_HT forgási frekvenciája változik. Ezért a villamos energia előállítására célszerű rövidre zárt forgórészű (például kalickás forgórésszel ellátott) 8 aszinkron generátort alkalmazni, öngerjesztéses üzemmódban (vagyis kompenzálva az előállított villamos áram aktív és reaktív komponenseit). Ezt az üzemmódot akkor érjük el, ha a tengely forgási frekvenciája nagyobb, mint az állórész forgó villamos mezejének frekvenciája, amely abból adódik, hogy az egyes állórésztekercsek villamos mezői fázisban el vannak tolva egymáshoz képest (ez megfelel a villamos hálózat villamos mezői 50 Hz vagy 60 Hz értékű F_e oszcillációs frekvenciájának), abban az esetben, ha tekercselésenként egy pólusa van a gépnek; és nagyobb az F_E/N_P értéknél abban az általános esetben, ha tekercselésenként N_P pólusa van a gépnek. A szokásos aszinkron gépeknek tekercselésenként 2, 3 vagy 4 pólusuk van.

A 25. ábra alapján megállapítható, hogy a 2 járókerék F_ht forgási frekvenciája lényegesen kisebb az F_E/N_P értéknél. Ezért olyan 7 hajtóművet kell alkalmazni, amely megfelelő áttételt biztosít a 2 járókerék és a 8 aszinkron generátor tengelye között. Egy elektromechanikus rendszer csak akkor kapcsolja rá az állórész tekercseit a villamos hálózatra, ha az F_HT N_CV szorzat értéke nagyobb az F_E/N_P hányadosnál (ahol N_cv a hajtómű áttételi tényezője), és lekapcsolja azokat, ha F_HTN_CV<F_E/N_P (motorüzemmód). A 2 járókerék tengelyének a 8 aszinkron generátor tengelyével centrifugális tengelykapcsoló útján történő összekapcsolását közvetlenül azt követően kell végrehajtani, amikor a aszinkron generátor tengelye felveszi a szinkron üzemmódnak megfelelő Q=F_e/N_p szögsebességet, ami lehetővé teszi, hogy a villamos hálózatból vett villamos energia segítségével lökés nélkül csatlakozzunk, és a 2 járókerék minden olyan esetben szabadon fusson, amikor az áramlási sebesség nem elégséges ahhoz, hogy villamos energiát tápláljunk be a villamos hálózatba. Ezért az állórész tekercseinek a villamos hálózattal való összekötését oly módon hajtjuk végre, hogy a forgórész forgási iránya megfeleljen a 2 járókerék forgási irányának.

Háromfázisú rendszer esetében az előállított villamos áram reaktív összetevőjének kompenzálása oly módon történhet, hogy kondenzátorokat alkalmazunk csillagelrendezésben, az alábbi kapacitásértékkel:

ahol L_ee az állórész tekercsek önindukciós együtthatója. Az előállított villamos áram aktív összetevőjének kompenzálása oly módon történhet, hogy változtatható értékű ellenállásokat (potenciométereket) alkalmazunk csillagelrendezésben. Ezeknek ellenállásértékeit az előállított villamos áram [l_E]_eff effektív értékének megfelelően a következő összefüggés szerint változtatjuk:

ahol [U_E]_eff a villamos energiát elosztó hálózat egyes fázisai közötti feszültség effektív értéke. Mivel az [l_E]_effértékek az S szliptől, tehát a 8 aszinkron generátor tengelyének Ω szögsebességétől függnek, az ellenállásértékeket Ω függvényében változtatjuk.

A berendezés (forgó tömítések stb. állapotának ellenőrzését és az üzemi adatok kinyerését távmérő rendszer segítségével kívülről végezhetjük.

A 9 kábeleket a folyó vagy torkolat medre alatt lefektetett földelt csövekben vezetjük ki.

Az alábbiakban a találmány szerinti hidroreaktor működését ismertetjük.

A víznek igen alacsony a υ kinetikus viszkozitása (nagyságrendben 10~⁶ m² s^_1), ami igen magas Reynolds-féie számot ad (a Reynolds-féle szám a víz mozgásával járó kinetikus energia és a víz intermolekuláris kötéseiből eredő viszkozitási energia viszonyszáma). Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag nem jön létre felületi határréteg, ha a víz sima sík felület mentén áramlik, vagyis a víz szinte tökéletesen ideális folyadéknak tekinthető (sík felület mentén haladó reális folyadékok esetében a felület közelében vékony film alakul ki, mivel a folyadéksebesség eloszlása a felületmenti súrlódási feszültségek miatt fellépő molekuláris diffúzió következtében nem egyenletes). Ha feltételezzük, hogy a csatorna két vége és a 2 járókerék sima felülettel (például műanyag rostokból készült bevonattal) van ellátva, és a 2 járókeréken való átáramlás sebessége lényegében megegyezik a csatorna belépőoldalán mért áramlási sebességgel, a V_HT sebességnek és az áramlási sebességnek a hányadosa fordítottan arányos a csatorna belépőoldali S_E keresztmetszetének és a csatorna 2 járókeréknél mért S_HT belső keresztmetszetének hányadosával.

ΜΟΜίτϊ^{m ,4>} ahol d_HT az 1 csatorna belső keresztmetszetének átmérője a 2 járókeréknél, d_E pedig az 1 csatorna belépési végnél mért keresztmetszetének átmérője. Az 1 csatorna falának homlokprofilja a belépőkamra tarto5

HU 223 940 Β1 mányában célszerűen szimmetrikus. A csatorna d_maxlegnagyobb külső átmérője a következő képlettel fejezhető ki d_E és d_HT függvényében ^dmax.⁼²(^dE^_dHT)^+dHT (5)

Az állandó V_c sebességgel mozgó folyadék A tartó- 5 mányához tartozó F_A tehetetlenségi erő a következő képlettel fejezhető ki, ha az A tartomány síkja merőleges a folyadék mozgási irányára:

F_A[kgfj=p[kgirr³]V_c ²[m²s-2]A[m²] (6) ahol p a folyadék sűrűsége (ennek értéke a víz eseté- 10 ben 1000 kgm^-3).

Ennek megfelelően a kifejtett nyomás vagy T lineáris feszültség értéke:

T [kgfm^-2]=p[kgm^-3]V_c ²[m²s-2] (7)

Ha ezt az 1 csatorna külső keresztmetszetének kül- 15 ső átmérőjénél alkalmazzuk, két összetevőt kaphatunk. Az egyik összetevő ennek az 1 csatorna külső felületére a maximális átmérőjű külső keresztmetszet és a kilépési keresztmetszet között vett vetülete, amelynek nagysága T cos(c) (ahol ε az a szög, amelyet az 20 1 csatorna külső felületének a vizsgált tartományban lineáris regresszióval megközelítő egyenes és az 1 csatorna tengelyével bezár), és iránya megegyezik az áramlás irányával; a másik összetevő pedig a vizsgált felületre merőleges, a csatorna külső felületétől a bel- 25 seje felé irányuló vetület, amelynek nagysága T-sin(e). Annak érdekében, hogy az 1 csatorna külső felületének felső része közelében ne alakuljon ki kavitáció, a második összetevőnek a függőleges irányra vett vetülete nem lehet nagyobb, mint a víz P_rei relatív nyomása 30 azon vízmélységnél, ahol az 1 csatorna külső felületének felső része elhelyezkedik (a víz relatív nyomása N*1 m mélységnél közelítőleg Ν*1000 kgf rrr²).

Az abszolút nyomás egy adott mélységnél a víz felszínén uralkodó P_atm légköri nyomás és az adott mély- 35 ségben mért relatív nyomás összege. Ha a második összetevőnek a függőleges irányra vett vetülete nagyobb a víz relatív nyomásánál, az 1 csatorna külső felületének felső részénél mért nyomás közelítőleg megegyezik a légköri nyomással (1 atm=10 330 kgf-nrr²), 40 amely általában kavitációt eredményez. Ezen hatás elkerülése érdekében az alábbi összefüggésnek kell megvalósulnia:

Tsin(e)cos(e)=~sin(2e)<P_Re| (8) 45

Meg kell jegyezni, hogy a nyomásnak a mélység növekedéséből eredő növekedése, valamint a mederrel való súrlódás miatt a valóságos áramlási sebesség és a feszültség a mélységgel csökken. Ezért az 1 csa- 50 torna külső felületének felső részét kis mélység esetén a vízfelszínhez közel (attól 0,5-1,5 m-re) helyezzük el, és ily módon a szerkezet mélységi helyzete egy, a hidraulikus hengerek hosszát a vízállástól függően változtató automatikus rendszer segítségével könnyen sza- 55 bályozható.

A (7), (8) összefüggések alapján, továbbá feltételezve, hogy a csatorna felső felülete 1 m mélységben van, az ε megengedett legnagyobb értéke 6° és 9° között van, ha 3 m/s, illetve 2,5 m/s áramlási sebességet 60 veszünk alapul. Nagyobb szögek esetében kavitációs hatás alakul ki. Megjegyezzük, hogy a mélység növekedésével az ε megengedhető legnagyobb értéke nő, ha referenciaként ugyanazt az áramlási sebességet vesszük alapul, mint amely fölött kavitációs hatás alakul ki. Ezen eredmények alapján, továbbá abból kiindulva, hogy 1 m mélységben 2,5 m/s az a maximális áramlási sebesség, amelynél még nem lép fel kavitációs hatás az 1 csatorna külső felületének felső része közelében, az ε megengedhető legnagyobb értéke 10°.

A 25 lapát egy meghatározott pontjának V_rot (r) lineáris forgási sebessége a 2 járókerék szimmetriatengelyétől mért r távolságtól függ. Mint már említettük, a 25 lapátoknak a Θ szöget metsző hosszanti síkra vett vetülete a 2 járókerék szimmetriatengelytől mért r távolságtól függetlenül állandó L értéknek felel meg. A 25 lapátoknak a szimmetriatengellyel koaxiális r sugarú hengeres felülettel vett metszéspontjainak egy transzverzális síkra eső vetületei Θ-r ívhossznak felelnek meg. A V_rot (r) lineáris forgási sebesség és a V_HTsebesség között az alábbi összefüggés van:

V_Ro,(r)=^V_HT (9)

A 2 járókerék V_rat (r) lineáris forgási sebessége a tengelytől számított r távolságban a következőképpen határozható meg a 2 járókerék F_HT forgási frekvenciája függvényében:

^VRot(^r)^=wHT'^r=^2KFHT^r (10)

Az előző két kifejezésnek megfelelően a 2 járókerék F_ht forgási frekvenciája a 2 járókeréken áthaladó víz V_HT sebességéből, továbbá a V_c áramlási sebesség függvényeként a (4) kifejezésnek megfelelően - implicit módon - a következő képlettel határozható meg:

F —^Q-_V ~_θ_. ^HT 2nL^HT 2kL (11)

Látható, hogy a 2 járókerék forgási frekvenciája ideális esetben egyenesen arányos a 2 járókeréken áthaladó víz V_HT sebességével (tehát implicit módon a V_c áramlási sebességgel), és a lapátok számának, illetve L hosszának növekedésével csökken. Az L és Θ értékeket tehát úgy kell megválasztani, hogy a 2 járókerék könnyen és megfelelő F_HT forgási frekvenciával forogjon, és ne képezzen nagy ellenállást a rajta átfolyó vízzel szemben.

Például egy olyan járókerék, amelynek hét lapátja van, ©=40°, R=0,5 m és L=0,35 m mellett, minden szempontból megfelel a vele szemben támasztott igényeknek. Ebben az esetben a(R)=45,66°. Az alábbi számításoknál ezeket az értékeket tekintjük referenciaértékeknek. A 25. ábra az ideális F_HT(V_C) jelleggörbéket mutatja 2; 2,5 és 3 értékű K_D esetére.

A 2 járókeréken egységnyi idő alatt átfolyó víz tömegéből nyert kinetikus energia, ha feltételezzük, hogy a 2 járókeréken átfolyó víz V_HT sebessége állandó:

SE_C dt

1őm,_/2 1 _l/2 ^{HT =}2^{μVht (12)}

HU 223 940 Β1 ahol μ a 2 járókeréken átfolyó víz tömegének középértéke. Ha figyelembe vesszük, hogy a víz sűrűsége megközelítőleg p=1 kg/dm³=1 kg/l, a következő összefüggést nyerjük:

₁ 5

Pht=^QhtVht (13) ahol Q_ht a 2 járókeréken átfolyó víz mennyisége, amely az alábbi összefüggésből határozható meg:

₂ 10

Qht =S_HT'V_HT= π-^·ν_ΗΤ (14)

A (4), (13) és (14) összefüggésekből tehát

M^kVV] = ^M^mf (15) 15 ha figyelembe vesszük, hogy 1 [m² m³ s^-3]=1 [m²-1000 kg_víz s~³]=1000[m² kg s^_3]= =1000 W=1 kW

Ez az az ideális eset, amikor a csatorna belépő- 20 kamrájának pereménél fellépő súrlódási veszteségeket nem vesszük figyelembe. Ha y_m jelöli az eredő mechanikai veszteségeket (a csatorna belépési kamrája pereménél, valamint a 2 járókeréknél, továbbá a transzmissziós eszközöknél fellépő súrlódás miatti energia- 25 veszteséget), a generátor tengelyére átvitt P_m mechanikai energia értéke a következő:

Pm~Ym PhT (1 θ)

A 26. ábra a P_HT (V_c) jelleggörbéket mutatja 2;

2,5 és 3 értékű K_D esetére. 30

A generátorüzemben működő aszinkron generátor P, belső teljesítményét a generátor tengelyére átvitt P_mmechanikai energia értéke a következő (generátorüzemben a forgórésztekercsek Joule-hatásból eredő villamos veszteségeivel csökkentett energia kerül átvi- 35 telre a forgórészről az állórészre):

ahol

(17) (18) a forgórész n=2nN_cvF_HT szögsebességének csúszási tényezője (N_cv a hajtómű áttétele) az állórész forgó villamos mezejének ö)=2kF_e szögsebességéhez képest (amely megfelel a villamos elosztóhálózat frekvenciájának). Generátorüzemben való működés esetén a csúszási tényező értéke negatív.

P = ^ω£ p - /γ p ¹ n-NP ^m np n_cv f_ht ^m

A (4), (11) és (17) összefüggésekből:

Pi=Ym-<t>-V²c (19) (20) ahol π² dt_T-L K*_{D F}4 θ N_CVN_P ^ε

A villamos hálózatba leadott villamos energia értéke oly módon határozható meg, hogy a P, értékből levonjuk az állórész vezetőiben a Joule-hatás miatt fellépő villamos veszteségeket. A 27. ábra a P, (V_c) jelleggörbéket mutatja 2; 2,5 és 3 értékű K_D esetén, ha a hajtómű áttételének és a tekercsenként! pólusszámnak a szorzata N_cv N_P=30.

Belátható, hogy a villamos hálózatba leadott villamos energia egy adott áramlási sebesség esetén a 2 járókerék formájától és méreteitől (szem előtt tartva a kialakítására vonatkozó fenti követelményeket), a csatornának, a 2 járókerékhez viszonyított méreteitől, továbbá a 7 hajtómű áttételi tényezőjének és a tekercsenként! pólusszámnak a szorzatától függ. Minél nagyobb a 7 hajtómű áttételi tényezőjének és a tekercsenként! pólusszámnak a szorzata, annál kisebb az előállított energia, viszont az idő annál nagyobb százalékában van energiatermelés. Ugyanakkor nehezebb a forgórész tehetetlenségi nyomatékának leküzdése is. Minél nagyobb a tekercsenként! pólusszám, annál kisebbnek kell lennie a 7 hajtómű áttételi tényezőjének, mivel így javul az energiatermelés, ugyanakkor könnyebb leküzdeni a forgórész tehetetlenségi nyomatékát.

A 25., 26. és 27. ábrák görbéinek pontosabb értelmezése érdekében az 1. táblázatban a V_c függvényében kiszámított F_ht, P_HT és P, számértékeket mutatunk be.

1. táblázat

		K_d=2			K_d=2,5			K_o=3
V_c(m/s)	Fht (Hz)	P_HT(kW)	Pj (kW)	Fht (Hz)	P_HT(kW)	Pi (kW)	Fht (Hz)	P_HT(kW)	Pi (kW)
⁰	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0,2	0,254	0,201	1,319	0,397	0,767	3,221	0,571	2,290	6,680
0,4	0,508	1,608	5,278	0,794	6,136	12,885	1,143	18,322	26,719
0,6	0,762	5,429	11,875	1,190	20,709	28,992	1,714	91,836	60,118
0,8	1,016	12,868	21,112	1,587	49,088	51,542	2,286	146,575	106,877
1	1,270	25,133	32,987	1,984	95,874	80,534	2,857	286,278	166,996
1,2	1,524	43,43	47,501	2,381	165,670	115,969	3,429	494,689	240,474
1,4	1,778	68,964	64,654	2,778	263,078	157,847	4	785,548	327,312

HU 223 940 Β1

1. táblázat (folytatás)

		K_D=2			K_d=2,5			K_D=3
V_c(m/s)	Fht(Hz)	P_HT(kW)	Pi (kW)	Fht (Hz)	P_HT(kW)	Pi (kW)	Fht (Hz)	P_HT(kW)	Pi (kW)
1,6	2,032	102,944	84,446	3,175	392,7	206,168	4,571	1172,596	427,509
1,8	2,286	146,575	106,877	3,571	559,137	260,131	5,143	1669,575	541,066
2	2,540	201,062	131,947	3,968	766,992	322,137	5,714	2290,226	667,983
2,2	2,794	267,614	159,656	4,365	1020,867	389,785	6,286	3048,291	808,259
2,4	3,048	347,436	190,004	4,762	1325,363	463,877	6,857	3957,511	961,895
2,6	3,302	441,734	222,991	5,159	1685,082	544,411	7,429	5031,627	1128,891
2,8	3,556	551,715	258,617	5,556	2104,627	631,388	8	6284,381	1309,891
3	3,810	678,586	269,881	5,952	2588,599	724,808	8,571	7729,514	1502,961
3,2	4,063	823,552	337,785	6,349	3141,6	824,67	9,143	9380,767	1710,036
3,4	4,317	987,820	381,329	6,746	3768,233	930,975	9,714	11251,88	1930,47
3,6	4,571	1172,596	427,51	7,143	4473,098	1043,723	10,286	13356,6	2164,264
3,8	4,825	1379,087	476,329	7,540	5260,799	1162,914	10,857	15708,66	2411,931
4	5,079	1608,499	527,789	7,937	6135,938	1288,547	11,429	18321,81	2671,931
4,2	5,333	1862,039	581,887	8,333	7103,115	1420,623	12	21209,79	2945,804
4,4	5,587	2140,912	638,624	8,730	8166,933	1559,142	12,571	24386,33	3233,036

Mint látható, egy meghatározott érték alatti áramlási sebességek esetében a villamos energia nagyobb a mechanikai energiánál, ami azt jelenti, hogy ilyenkor a villamos hálózatból energiát fogyaszt a hidroreaktor 30 (villamos motorként üzemel), meghatározott érték fölötti áramlási sebességek esetében pedig a villamos energia kisebb a mechanikai energiánál (generátorüzemmód). Az áramlási sebességnek azon küszöbértékét, amely alatt villamos energiát fogyaszt a berende- 35 zés (motorként üzemel), illetve amely fölött villamos energiát termel (generátorként üzemel), a (11) összefüggésből lehet közelítőleg meghatározni azzal, hogy

F_HT=F_E/(N_cv N_p). A V_c áramlási sebességre így kapott küszöbértékek 2; 2,5 és 3 értékű K_D mellett a következők: 1,3125 m/s, 0,84 m/s és 0,583 (3) m/s. Ezek összhangban vannak az 1. táblázat mechanikai és villamosenergia-értékeivel.

Mint említettük, az áramlási sebesség ezen küszöbértékei alatt a centrifugális tengelykapcsolót és az állórész tekercseit kikapcsoljuk. A 27. ábra jelleggörbéi tehát a villamos energia termelése szempontjából az említett küszöbértékek alatti „KI” és a fölötti „BE” szakaszokra oszthatók.

Claims

1. Hidroreaktor hidraulikus erőforrások hasznosítá- 45 sára, amelynek áramló vizet átengedő csatornája (1), ebben elrendezett járókereke (2), a csatornát hordozó tartószerkezete, valamint a tartószerkezetet hordozó alapzata (22), továbbá hajtóművön (5, 6) és tengelykapcsolón át a járókerékhez kapcsolt generátora van; 50 a tartószerkezetnek állórésze (15) és mozgórésze (16) van, az állórész célszerűen négy vagy több, egymástól egyenlő távolságra elrendezett hidraulikus hengerrel (20) van összekapcsolva, a mozgórésznek (16) pedig az utóbbit az áramlási iránynak megfelelően beállító 55 kormánylapátja (17) van; a csatornának (1) az áramlási irányban növekvő külső átmérőjű és csökkenő belső átmérőjű, kompressziót előidéző belépési kamrája (10), csökkenő külső átmérőjű és állandó belső átmérőjű, a járókereket (2) befogadó középső zónája, vala- 60 mint a középső zóna és a csatorna (1) kilépési oldala között kialakított vákuumkamrája (11) van; azzal jellemezve, hogy a vákuumkamrának (11) első, második és harmadik szakasza van; a csatorna (1) középső zónájától a kilépési oldal felé eső első szakasz egy első átlagos növekedési érték szerint növekvő belső átmérővel; az első szakasztól a csatorna (1) kilépési oldala felé eső második szakasz egy, az elsőnél nagyobb második átlagos növekedési érték szerint növekvő belső átmérővel; a második szakasztól a csatorna (1) kilépési oldaláig tartó harmadik szakasz pedig egy, mind az elsőnél, mind a másodiknál kisebb, a csatorna (1) kilépési oldalánál nullához közelítő harmadik átlagos növekedési érték szerint növekvő belső átmérővel rendelkezik.

2. Az 1. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) külső átmérője a járókereket (2) befogadó középső zóna tartományában a leg8

HU 223 940 Β1 nagyobb, és innen a kilépési oldal felé haladva oly módon csökken, hogy a csatorna (1) tengelye és a csatorna külső felületét lineáris regresszióval közelítő egyenes által bezárt szög (s) értéke nem nagyobb 10°-nál.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatornának (1) kör alakú keresztmetszetek által meghatározott külső felülete van.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatornának (1) a járókerék (2) tartóelemét (3) tartalmazó szakasz kivételével kör alakú keresztmetszetek által meghatározott belső felülete van.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti hidrareaktor, azzal jellemezve, hogy a csatornának (1) a járókereket (2) befogadó középső zónája lényegében állandó belső keresztmetszetű.

6. A 2-5. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a lényegében állandó belső keresztmetszetű középső zóna hossza közelítőleg megegyezik a járókerék (2) és a tartóeleme (3) együttes hosszával vagy kissé nagyobb annál.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a belépési kamránál (10) nagyobb térfogatú vákuumkamrája (11) van.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) belépési keresztmetszetének átmérője és a csatorna (1) járókereket (2) befogadó közelítőleg állandó keresztmetszetű középső zóna belső átmérőjének aránya 2 és 3 között van.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) belépési keresztmetszet (10) felőli oldala a járókereket (2) befogadó középső zónáig szimmetrikus kiképzésű és fél ellipszisnek megfelelő profillal rendelkezik,

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a járókeréknek (2) fordított L alakú tartóeleme (3) van, amelynek szára az elülső oldalon elliptikusán lekerekített, a hátulsó oldalon pedig élszerűen van kialakítva.

11. A 10. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartóelemben (3) és csatorna (1) falában egy-egy, egymással 1:1 áttétellel összekapcsolt lánckerék (5, 6) van elrendezve.

12. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) falában a járókerék (2) tartóeleme (3) alatt aszinkron generátort (8), centrifugális tengelykapcsolót és hajtóművet (7) befogadó tér van kialakítva.

13. A 12. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) oldalfala zárt helyzetében a külső tér felé megbízható szigetelést biztosító, nyitott helyzetében a generátortérbe utat engedő elfedett ajtóval van ellátva.

14. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatornát (1) a tartószerkezet mozgórészének (16) alaptestéhez (16’) kapcsoló, elülső oldalukon fél ellipszis alakú, hátulsó oldalukon élszerű profillal rendelkező tartórúdjai (12, 13) vannak.

15. A 14. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) és a tartószerkezet mozgórészének (16) alapteste (16') között normális vízáramlást megengedő hosszúságúra kiképzett tartórúdjai (12, 13) vannak.

16. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet mozgórészének (16) külső felülete az alapzat (22) tengelye és a csatorna (1) tengelye által meghatározott síkra nézve szimmetrikus kialakítású.

17. A 16. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a mozgórész (16) alaptestének (16’) külső felülete a kormánylapát (17) irányára nézve szimmetrikus kialakítású; továbbá a kormánylapáttal (17) ellentétes oldalon le van kerekítve, a kormánylapát (17) felőli oldalon pedig élszerűen van kialakítva.

18. A 16. vagy 17. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet mozgórészének (16) alapteste (16') a csatorna (1) tartószerkezetének állórészét (15) befogadó, két különböző átmérőjű, az alapzat (22) tengelyével koaxiális hengerfelület által határolt üreget tartalmaz.

19. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet mozgórészének (16) alapteste (16’) az alapzat (22) tengelyével koaxiális, kifelé vízzáróan szigetelt hengeres belső üreggel rendelkezik.

20. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) tengelyével egy vonalban elrendezett, a tartószerkezet mozgórészét az áramlási irányba beállítani képes méretű felülettel rendelkező kormánylapátja (17) van.

21. A 20. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) kilépési keresztmetszetétől a turbulencia elégséges mértékű csökkentéséhez szükséges távolságra elrendezett kormánylapátja (17) van.

22. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet súlypontjának az alapzat (22) tengelyével egy vonalba hozásához szükséges nagyságú tömeggel rendelkező ellensúlya (18) van.

23. A 22. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy ívelt, homlokoldalán elliptikus profilú ellensúlya (18) van.

24. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a csatorna (1) tartószerkezete állórészének (15) két, különböző átmérőjű, az alapzat (22) tengelyével koaxiális hengeres felület által határolt, a mozgórész (16) üregébe illeszkedő kör alakú pereme van.

25. A 24. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet állórészének (15) felső peremén golyókat befogadó pályaként kialakított golyóscsapágy (14) van kiképezve.

26. A 24. vagy 25. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet állórésze (15) felső peremének külső élei le vannak kerekítve.

27. A 24-26. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet állórészének (15) belső talpfelületén a mozgórész kábelei9

HU 223 940 Β1 nek (9) végeivel összekötött fémkefékkel (24) érintkező, az állórész kábeleinek (9) végeivel összekötött fémgyűrűket (23) befogadó, szigetelőanyaggal bélelt kör alakú hornyok vannak kialakítva.

28. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet állórészének (15) és mozgórészének (16) egymáshoz illeszkedő felületei között a nedvességnek a tartószerkezet állórészében kialakított, a villamos érintkezőket befogadó belső térbe való bejutását meggátló forgó tömítések (26) vannak.

29. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidrareaktor, azzal jellemezve, hogy az alapzat (22) üregének pereme a vízszintessel 120° és 135° közötti tompaszöget bezáró belső felülettel van ellátva.

30. A 29. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet állórésze (15) az alapzaton (22) felfekvő, az alapzat (22) üregébe illeszkedő kúpos alsó felülettel rendelkezik.

31. A 29. vagy 30. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy az alapzat (22) üregének felülete az állórészt (15) az alapzattól (22) elválasztó fémréteggel van bevonva.

32. A 24-28. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a tartószerkezet állórésze (15) négy vagy több, egymástól azonos távolságra elrendezett, a szerkezet kiemelésére, illetve a csatorna (1) magassági helyzetének változtatására alkalmas hidraulikus hengerrel (21) van ellátva.

33. A 29-32. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy az alapzat (22) a hidraulikus hengereket befogadó, védő és beállító, fémből készült hengeres karmantyúkkal (19) bélelt furatokkal van ellátva.

34. Az előző igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a járókerék (2) lapátjainak (25) tengelyirányú hosszmérete, vagyis a hosszirányra vett vetülete (L) a járókerék (2) tengelyétől mért távolságtól (r) függetlenül lényegében állandó.

35. A 34. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a lapátok (25) belépő szöge (a) és a járókerék tengelyétől vett távolság (r) között a következő összefüggés van:

ahol L a járókerék lapátjainak (25) a szögfelező síkra vett vetülete, és Θ az egyes lapátok két élének vetületei által a járókerék (2) tengelyére merőleges síkban vett vetületei által bezárt szög.

36. A 34. vagy 35. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a lapátok (25) belépőéleinek belépési szöge egyetlen ponton sem kisebb 45°-nál.

37. A 34-36. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a járókerék (2) lapátjai átfedés nélkül vannak elrendezve, vagyis a szomszédos lapátok (25) körvonalainak a járókerék tengelyére merőleges síkra vett vetületei között térköz van.

38. A 34-37. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy 6 és 8 közötti számú lapáttal (25) ellátott járókereke (2) van.

39. A 34-38. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a járókerék lapátjainak (25) belépőéle félkör alakú profillal (24) rendelkezik.

40. A 34-39. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a járókerék agyának (23) homlokoldala lekerekített kialakítású.

41. A 34-40. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a lapátok (25) csupán egy-egy, a félkör alakú profillal (24) rendelkező belépőéllel folytatólagos vékonyabb tag útján vannak az agyhoz (23) kapcsolva, vagyis a járókerék agya (23) körül a lapátok (25) belépési szögét az agy közelében megnövelő nyílás van.

42. A 34-41. igénypontok bármelyike szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a lapátok (25) agyhoz közeli, növelt belépési szögű éle közelítőleg egyenes vonalat követő kialakítású, az agytól távolabbi, kisebb belépési szögű éllel kialakított kilépési szakaszon pedig ívelt kialakítású.

43. A 10., 40. vagy 41. igénypont szerinti hidroreaktor, azzal jellemezve, hogy a járókerék agyának (23) átmérője megegyezik a járókerék tartóeleme (3) vízszintes szakaszának átmérőjével.