RU188371U1

RU188371U1 - Low pressure hydraulic turbine

Info

Publication number: RU188371U1
Application number: RU2018146883U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Волков; Александр Гаврилович Парыгин; Артем Вячеславович Рыженков; Алексей Анатольевич Дружинин
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-04-09

Abstract

Полезная модель относится к области гидроэнергетики, может использоваться при создании гидроагрегатов для низконапорных малых и микроГЭС на равнинных водотоках и гидротехнических сооружениях и обеспечивает увеличение разности окружной составляющей абсолютной скорости потока на входе в лопастной аппарат и на выходе из него, при этом повышается КПД гидравлической низконапорной пропеллерной турбины за счет дополнительного повышения уровня совершаемой ею удельной работы. Низконапорная гидравлическая турбина содержит проточную часть [1], ограниченную статором [2], ротор [3], соединенный с цилиндрическим корпусом [4] рабочего колеса с закрепленным на нем лопастным аппаратом [5] и связанным механически с валом [6]. На наружной поверхности свободной части L цилиндрического корпуса [4] рабочего колеса нанесено гидрофильное покрытие. Цилиндрический корпус [4] рабочего колеса, помещенный в проточную часть [1], ограниченную статором [2], вращается вместе с ротором [3], получая вращающий момент от лопастного аппарата [5], и посредством жесткой механической связи обеспечивает передачу крутящего момента на вал [6]. При этом наружная поверхность свободной части L цилиндрического корпуса рабочего колеса имеет гидрофильное покрытие, обеспечивающее повышенную адгезию жидкости к твердой поверхности. Интенсификация действия сил вязкого трения со стороны гидрофильной поверхности цилиндрического корпуса [4] на поток, движущийся вдоль его поверхности в направлении к лопастному аппарату [5], приводит к дополнительному увеличению его отклонения перед входом в лопастной аппарат [5], особенно вблизи этой поверхности (область б). 2 ил.The utility model relates to the field of hydropower, can be used to create hydraulic units for low-pressure small and micro-hydroelectric power stations on flat water streams and hydraulic structures and provides an increase in the difference in the peripheral component of the absolute flow velocity at the inlet and outlet of the blade apparatus, while the efficiency of the hydraulic low-pressure propeller increases turbines due to an additional increase in the level of specific work performed by it. A low-pressure hydraulic turbine contains a flow part [1] bounded by a stator [2], a rotor [3] connected to a cylindrical casing [4] of the impeller with a vane apparatus [5] fixed to it and mechanically connected to the shaft [6]. A hydrophilic coating is applied on the outer surface of the free part L of the cylindrical impeller housing [4]. The cylindrical housing [4] of the impeller, placed in the flow part [1], limited by the stator [2], rotates together with the rotor [3], receiving torque from the blade apparatus [5], and by means of a rigid mechanical connection ensures the transmission of torque to shaft [6]. Moreover, the outer surface of the free part L of the cylindrical housing of the impeller has a hydrophilic coating, providing increased adhesion of the liquid to a solid surface. The intensification of the action of viscous friction forces from the side of the hydrophilic surface of the cylindrical body [4] on the flow moving along its surface towards the vane apparatus [5], leads to an additional increase in its deflection before entering the vane apparatus [5], especially near this surface ( area b). 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области гидроэнергетики и может использоваться при создании гидроагрегатов для низконапорных малых и микроГЭС на равнинных водотоках и гидротехнических сооружениях.The utility model relates to the field of hydropower and can be used to create hydropower units for low-pressure small and micro hydroelectric power stations on flat watercourses and hydraulic structures.

Из уровня техники известна низконапорная пропеллерная турбина (патент CZ 292197 В6, 14.08.2002, F3B 3/12, F3B 3/04), содержащая статор, в камере которого расположен ротор, соединенный с цилиндрическим корпусом рабочего колеса, закрепленным на валу, выведенном за пределы проточной части. На цилиндрическом корпусе рабочего колеса установлен лопастной аппарат, содержащий, по меньшей мере, две одинаковых рабочих лопасти с центральным углом раскрытия α в проекции на плоскость вращения ротора не более 125°, равномерно размещенных по окружности с углом установки β менее 25°.The prior art low-pressure propeller turbine (patent CZ 292197 B6, 08/14/2002, F3B 3/12, F3B 3/04), containing a stator, in the chamber of which there is a rotor connected to a cylindrical impeller housing mounted on a shaft output for flow part limits. On the cylindrical casing of the impeller, a vane apparatus is installed, containing at least two identical working blades with a central opening angle α in the projection onto the plane of rotation of the rotor no more than 125 °, evenly spaced around the circumference with an installation angle β less than 25 °.

Недостатком данного технического решения является низкая удельная работа, совершаемая пропеллерной турбиной.The disadvantage of this technical solution is the low specific work performed by the propeller turbine.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина (патент РФ 175269, опубл. 29.11.2017 МПК F03B 3/04, F03B 3/12, F03B 17/06), которая в камере статора содержит ротор, соединенный с цилиндрическим корпусом рабочего колеса, закрепленным на валу и выведенным за пределы проточной части. При этом лопастной аппарат рабочего колеса асимметрично установлен на цилиндрическом корпусе так, что последний имеет осевое удлинение, равное, по меньшей мере, диаметру цилиндрического корпуса рабочего колеса и вращающегося вместе с ротором, на котором он закреплен.The closest in technical essence to the claimed utility model is a hydraulic low-pressure propeller turbine (RF patent 175269, publ. 11/29/2017 IPC F03B 3/04, F03B 3/12, F03B 17/06), which contains a rotor in the stator chamber connected to a cylindrical impeller housing mounted on the shaft and extended outside the flow part. In this case, the blade apparatus of the impeller is asymmetrically mounted on the cylindrical body so that the latter has an axial elongation equal to at least the diameter of the cylindrical body of the impeller and rotates together with the rotor on which it is mounted.

Недостатком настоящей гидравлической низконапорной пропеллерной турбины является не в полной мере эффективная удельная работа, определяющаяся невысокой окружной составляющей скорости потока на выходе из лопастного аппарата.The disadvantage of this hydraulic low-pressure propeller turbine is not fully effective specific work, determined by the low peripheral component of the flow rate at the outlet of the blade apparatus.

Технической задачей заявляемой полезной модели является увеличение разности окружной составляющей абсолютной скорости потока на входе в лопастной аппарат и на выходе из него.The technical task of the claimed utility model is to increase the difference in the circumferential component of the absolute flow velocity at the inlet of the blade apparatus and at the outlet of it.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение КПД гидравлической низконапорной пропеллерной турбины за счет дополнительного повышения уровня совершаемой ею удельной работы.The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency of a hydraulic low-pressure propeller turbine due to an additional increase in the level of specific work performed by it.

Это достигается тем, что известная низконапорная гидравлическая турбина, содержащая проточную часть, ограниченную статором, и расположенным в ней цилиндрическим корпусом рабочего колеса, ротор, лопастной аппарат и вал, снабжена гидрофильным покрытием, расположенным на наружной поверхности свободной части цилиндрического корпуса рабочего колеса.This is achieved by the fact that the known low-pressure hydraulic turbine containing a flow part bounded by a stator and a cylindrical impeller housing located therein, a rotor, a vane apparatus and a shaft, is provided with a hydrophilic coating located on the outer surface of the free part of the cylindrical impeller housing.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1, показана низконапорная гидравлическая турбина, на фиг. 2 представлена эпюра а, отражающая распределение окружной составляющей скорости v₁ в проточной части гидравлической турбины,The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1, a low-pressure hydraulic turbine is shown; FIG. 2 shows a plot a, reflecting the distribution of the peripheral component of the velocity v ₁ in the flow part of a hydraulic turbine,

Низконапорная гидравлическая турбина содержит проточную часть 1, ограниченную статором 2, ротор 3, соединенный с цилиндрическим корпусом 4 рабочего колеса с закрепленным на нем лопастным аппаратом 5 и связанным механически с валом 6. На наружной поверхности свободной части L цилиндрического корпуса 4 рабочего колеса нанесено гидрофильное покрытие.The low-pressure hydraulic turbine contains a flow part 1 limited by the stator 2, a rotor 3 connected to a cylindrical impeller housing 4 with a vane apparatus 5 mounted on it and mechanically connected to the shaft 6. A hydrophilic coating is applied to the outer surface of the free part L of the cylindrical impeller housing 4. .

Эпюра а отражает распределение окружной составляющей скорости v₁ в проточной части 1 гидравлической турбины, выполненной с удлиненным корпусом 4 рабочего колеса (сплошными линиями), и распределение окружной составляющей скорости v₁ в низконапорной гидравлической турбине с гидрофильным покрытием этого цилиндрического корпуса 4 (штрихпунктирными линиями). Численное сравнение эпюр показывает, что применение гидрофильного покрытия приводит к приращению скорости потока как минимум в области б, вблизи цилиндрического корпуса 4.Plot a reflects the distribution of the peripheral component of speed v ₁ in the flow part 1 of a hydraulic turbine made with an elongated impeller housing 4 (solid lines), and the distribution of the peripheral component of speed v ₁ in a low-pressure hydraulic turbine with a hydrophilic coating of this cylindrical body 4 (dash-dotted lines) . A numerical comparison of the diagrams shows that the use of a hydrophilic coating leads to an increase in the flow velocity at least in region b, near the cylindrical body 4.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Цилиндрический корпус 4 рабочего колеса, помещенный в проточную часть 1, ограниченную статором 2, вращается вместе с ротором 3, получая вращающий момент от лопастного аппарата 5, и посредством жесткой механической связи обеспечивает передачу крутящего момента на вал 6. При этом наружная поверхность свободной части L цилиндрического корпуса рабочего колеса имеет гидрофильное покрытие, обеспечивающее повышенную адгезию жидкости к твердой поверхности. Интенсификация действия сил вязкого трения со стороны гидрофильной поверхности цилиндрического корпуса 4 на поток, движущийся вдоль его поверхности в направлении к лопастному аппарату 5, приводит к дополнительному увеличению его отклонения перед входом в лопастной аппарат 5, особенно вблизи этой поверхности (область б). Благодаря данному влиянию обеспечивается дополнительное приращение окружной составляющей скорости v_1u, и поток перед входом в лопастной аппарат 5 приобретает ускоренный характер винтового течения за счет повышенных сил вязкого трения.The cylindrical housing 4 of the impeller, placed in the flow part 1, limited by the stator 2, rotates together with the rotor 3, receiving torque from the blade apparatus 5, and by means of a rigid mechanical connection provides the transmission of torque to the shaft 6. The outer surface of the free part L the cylindrical housing of the impeller has a hydrophilic coating, providing increased adhesion of the liquid to a solid surface. The intensification of the action of viscous friction forces from the side of the hydrophilic surface of the cylindrical body 4 on the flow moving along its surface towards the vane apparatus 5, leads to an additional increase in its deviation before entering the vane apparatus 5, especially near this surface (region b). Due to this influence, an additional increment of the peripheral component of the velocity v _1u is provided _, and the flow before entering the vane apparatus 5 acquires an accelerated character of the helical flow due to the increased viscous friction forces.

Удельная работа низконапорной гидравлической турбины, приобретает приращение теоретического напора, обеспечивающее превышение величины удельной работы турбины.The specific work of a low-pressure hydraulic turbine acquires an increment of the theoretical pressure, which ensures the excess of the specific work of the turbine.

Использование полезной модели позволяет повысить удельную работу низконапорной гидравлической турбины на 3,0…5,0% за счет дополнительного приращения величины разности окружной составляющей абсолютной скорости v_1u на входе и v_2u на выходе из лопастного аппарата гидравлической турбины, вызванного интенсификацией сил вязкого трения.Using the utility model allows to increase the specific operation of a low-pressure hydraulic turbine by 3.0 ... 5.0% due to the additional increment of the difference in the circumferential component of the absolute velocity v _1u at the inlet and v _2u at the outlet of the hydraulic turbine blade apparatus, caused by the intensification of viscous friction forces.

Claims

A low-pressure hydraulic turbine containing a flow part bounded by a stator, a rotor connected to a cylindrical impeller casing with a vane apparatus fixed to it and mechanically coupled to a shaft, characterized in that it is provided with a hydrophilic coating located on the outer surface of the free part of the cylindrical casing of the impeller.