RU154299U1

RU154299U1 - HYDRAULIC UNIT RECTANGULAR VAN

Info

Publication number: RU154299U1
Application number: RU2015102912/06U
Authority: RU
Inventors: Юрий Арсентьевич Чашков; Роман Юрьевич Чашков
Original assignee: Юрий Арсентьевич Чашков; Роман Юрьевич Чашков
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2015-08-20

Abstract

Гидроагрегат прямоточный лопастной, содержащий неподвижный статор и вращающийся ротор, отличающийся тем, что ротор выполнен полым, на его внутренней поверхности радиально закреплены лопасти, повернутые под углом к оси вращения и соединенные в центре для прочности, концы ротора выходят через подшипниковые узлы статора и вращаются в подшипниках соединительных муфт с сальниками для предотвращения протечек, а выходящий конец ротора закреплен в опорном подшипнике основания для компенсации осевого усилия на него от давления рабочего потока на лопасти.Direct-flow vane hydroelectric unit containing a stationary stator and a rotating rotor, characterized in that the rotor is hollow, blades are radially fixed on its inner surface, rotated at an angle to the axis of rotation and connected in the center for strength, the ends of the rotor go out through the bearing units of the stator and rotate in bearings of couplings with oil seals to prevent leaks, and the outgoing end of the rotor is fixed in the support bearing of the base to compensate for the axial force on it from the pressure of the working stream on the blade.

Description

Полезная модель гидроагрегат прямоточный лопастной относится к области гидромашиностроения и может быть использован для малых и средних ГЭС. Гидроагрегат по конструкции представляет электрогенератор с полым ротором, внутри которого закреплены под углом к оси вращения лопатки. Прохождение потока воды через ротор заставляет его вращаться и магнитное поле, образованное полюсами ротора, возбуждает электрический ток в статоре.A utility model of a direct-flow paddle hydraulic unit belongs to the field of hydraulic engineering and can be used for small and medium-sized hydroelectric power stations. The hydraulic unit by design represents an electric generator with a hollow rotor, inside of which are fixed at an angle to the axis of rotation of the blades. The passage of a stream of water through the rotor makes it rotate and the magnetic field formed by the poles of the rotor excites an electric current in the stator.

Ближайшим техническим прототипом является гидротурбина с внешним приводом, патент №2132965, содержащая неподвижный корпус, рабочее колесо с лопастями, установленными на внутренней поверхности обода, размещенное с зазором относительно корпуса. Обод размещен в кольцевой выемке корпуса, на смежных поверхностях корпуса с ободом размещены поддерживающие ролики, а концы лопастей рабочего колеса свободно размещены относительно друг друга в центральной части горловины рабочего колеса, при этом на внешней поверхности обода установлено зубчатое колесо, кинематически связанное с приводным валом электрогенератора. Такая конструкция гидротурбины имеет недостатки. Это потери в зубчатой передаче, расходы на ее изготовление, монтаж и эксплуатацию, дополнительная сложность изготовления, монтажа и технического обслуживания закрытых узлов зубчатой передачи, поддерживающих роликов и подшипников. Усиленный износ задних опорных роликов по сравнению с передними, что приводит к неравномерному износу зубчатой передачи.The closest technical prototype is a,, containing a fixed housing, an impeller with blades mounted on the inner surface of the rim, placed with a gap relative to the housing. The rim is placed in the annular recess of the housing, supporting rollers are placed on adjacent surfaces of the housing with the rim, and the ends of the impeller blades are freely placed relative to each other in the central part of the impeller neck, while on the outer surface of the rim there is a gear wheel kinematically connected to the drive shaft of the generator . Such a turbine design has disadvantages. These are losses in the gear transmission, the costs of its manufacture, installation and operation, the additional complexity of the manufacture, installation and maintenance of closed gear assemblies, supporting rollers and bearings. The increased wear of the rear support rollers compared to the front, which leads to uneven wear of the gear transmission.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание простого компактного гидроагрегата с повышенной эффективностью работы путем исключения механической зубчатой передачи от рабочего колеса на генератор, роликов и поддерживающих узлов, корпуса турбины.The technical result of the proposed utility model is the creation of a simple compact hydraulic unit with increased work efficiency by eliminating the mechanical gear transmission from the impeller to the generator, rollers and supporting units, turbine housing.

Технический результат предлагаемой полезной модели достигается тем, что гидроагрегат прямоточный лопастной, используя то же физическое взаимодействие с рабочим телом, как и в прототипе, имеет простую конструкцию, благодаря которой проявляются значительные преимущества:The technical result of the proposed utility model is achieved by the fact that the hydraulic unit is a direct-flow paddle, using the same physical interaction with the working fluid as in the prototype, has a simple design, due to which significant advantages are manifested:

- при одинаковых напорах воды выходная мощность больше, т.к. нет потерь на зубчатую передачу и ролики;- at the same pressure of water, the output power is greater, because no losses on gears and rollers;

- меньшие размеры и масса, меньшие трудозатраты из-за отсутствия наружного корпуса турбины, зубчатой передачи и узлов с поддерживающими роликами;- smaller size and weight, less labor due to the lack of an outer turbine housing, gear transmission and nodes with supporting rollers;

Конструктивно модель представляет электрогенератор с полым ротором, выполняющим роль рабочего колеса. К внутренней поверхности ротора прикреплены радиально лопасти под углом к оси вращения, внутренние концы которых соединены вместе в геометрической оси вращения. Такая жесткая конструкция, обладая меньшей массой по сравнению с лопастными роторами турбин, закрепленных одним концом, позволяет работать при высоких скоростях и давлениях проходящего внутри потока. Размеры лопастей, их форма, угол поворота зависят от напора потока и мощности гидроагрегата. По наружной поверхности ротора закреплены полюса возбуждения как у электрогенераторов для создания вращающегося магнитного поля, а сам ротор вращается в подшипниковых узлах корпуса статора. Выступающие из корпуса статора цилиндрические концы ротора вращаются в соединительных муфтах 6 с уплотнениями для предотвращения протечек рабочего потока. Одна муфта крепится к входному трубопроводу 5 или к регулирующему устройству, если оно есть. Вторая муфта крепится к отсасывающей трубе 11. Такой гидроагрегат может работать в любом положении от вертикального до горизонтального в зависимости от подводящего водовода без изменения самой конструкции, при этом меняется крепление опорного подшипника выходящего конца ротора.Structurally, the model represents an electric generator with a hollow rotor that acts as an impeller. Blades are radially attached to the inner surface of the rotor at an angle to the axis of rotation, the inner ends of which are connected together in the geometric axis of rotation. Such a rigid structure, having a lower mass in comparison with the blade rotors of the turbines fixed at one end, allows you to work at high speeds and pressures passing inside the stream. The dimensions of the blades, their shape, rotation angle depend on the pressure of the flow and the power of the hydraulic unit. On the outer surface of the rotor, excitation poles are fixed like those of electric generators to create a rotating magnetic field, and the rotor itself rotates in the bearing units of the stator housing. The cylindrical ends of the rotor protruding from the stator housing rotate in the couplings 6 with seals to prevent leakage of the working stream. One clutch is attached to the inlet pipe 5 or to the control device, if any. The second coupling is attached to the suction pipe 11. Such a hydraulic unit can operate in any position from vertical to horizontal, depending on the supply conduit without changing the design itself, while changing the mounting of the thrust bearing of the outgoing end of the rotor.

На чертеже представлен предлагаемый гидроагрегат вертикального крепления в разрезе.The drawing shows the proposed hydraulic unit of vertical mounting in section.

Гидроагрегат содержит неподвижный корпус статора Электрогенератора, внутри которого вращается в подшипниках 4 полый ротор 7 с полюсами 3 и токосъемными кольцами (не показаны) для регулирования напряженности вращающегося магнитного поля и, следовательно, выходной мощности гидроагрегата. На внутренней поверхности ротора - цилиндра закреплены лопасти 12, соединенные в центре для жесткости конструкции. Корпус статора закреплен на фундаменте 8 для принятия нагрузки всей массы электрогенератора основанием 9. Ротор вращается в подшипниковых узлах статора 4, выходной нижний конец вращается в упорном подшипнике 10 на основании гидроагрегата для восприятия осевого усилия потока на лопасти. Проходящий внутри ротора рабочий поток охлаждает весь гидроагрегат и улучшает температурный режим его эксплуатации.The hydraulic unit contains a fixed housing of the stator of the Generator, inside of which the hollow rotor 7 with poles 3 and slip rings (not shown) rotates in bearings 4 to control the strength of the rotating magnetic field and, therefore, the output power of the hydraulic unit. On the inner surface of the rotor - cylinder fixed blades 12, connected in the center for structural rigidity. The stator housing is mounted on the foundation 8 to accept the load of the entire mass of the generator base 9. The rotor rotates in the bearing units of the stator 4, the output lower end rotates in the thrust bearing 10 on the base of the hydraulic unit to absorb the axial force of the flow on the blades. The working stream passing inside the rotor cools the entire hydraulic unit and improves the temperature regime of its operation.

Гидроагрегат работает следующим образом. Рабочий поток воды проходит по водоводу через регулирующее устройство, через соединительную муфту 6, предохраняющую от протечек в машинный зал, попадает внутрь цилиндра - ротора на лопасти и приводит его во вращение, проходит через нижнюю соединительную муфту в отсасывающую трубу 11. При вращении ротора появляется вращающееся магнитное поле полюсов, возбуждающее в статоре электрический ток. Изменяя силу тока, проходящего через токосъемные кольца и полюса, можно менять выходную мощность гидроагрегата при постоянной скорости вращения ротора, сохраняющейся с помощью регулирующего устройства.The hydraulic unit operates as follows. The working flow of water passes through the water conduit through the regulating device, through the connecting sleeve 6, which prevents leakage to the engine room, enters the rotor cylinder on the blades and rotates it, passes through the lower connecting sleeve to the suction pipe 11. When the rotor rotates, a rotating the magnetic field of the poles, exciting an electric current in the stator. By changing the strength of the current passing through the slip rings and poles, it is possible to change the output power of the hydraulic unit at a constant rotor speed, which is maintained using a control device.

Claims

Direct-flow paddle hydraulic unit containing a stationary stator and a rotating rotor, characterized in that the rotor is hollow, blades are radially mounted on its inner surface, rotated at an angle to the axis of rotation and connected in the center for strength, the ends of the rotor exit through the stator bearing units and rotate in bearings of couplings with oil seals to prevent leakage, and the outgoing end of the rotor is fixed in the support bearing of the base to compensate for the axial force on it from the pressure of the working flow on the blade.