RU216400U1

RU216400U1 - Regulated power plant

Info

Publication number: RU216400U1
Application number: RU2022129814U
Authority: RU
Inventors: Идгай Хасанович Мингазетдинов; Карим Ренатович Нуртдинов
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2023-02-01

Abstract

Полезная модель относится к гидроэнергомашиностроению и может быть использована в автономных энергетических установках фермерских хозяйств. Энергетическая установка содержит напорную камеру с конфузором в нижней части, коаксиальный вал с генератором в верхней части, направляющим аппаратом и рабочим колесом с аэродинамическими лопастями в нижней части, в котором напорный бак имеет магистраль контроля уровня жидкости, с поршнем, пружиной, двухплечим рычагом и регулировочным шибером с пружиной, при этом регулировочный шибер связан кинематически рычагом с роликом и профилированным кулачком. Использование устройства обеспечивает надежное регулирование расхода воды из напорного бака при изменении потребляемой нагрузки, с высоким коэффициентом полезного действия.

The utility model relates to hydraulic power engineering and can be used in autonomous power plants of farms. The power plant contains a pressure chamber with a confuser in the lower part, a coaxial shaft with a generator in the upper part, a guide vane and an impeller with aerodynamic blades in the lower part, in which the pressure tank has a liquid level control line, with a piston, a spring, a two-arm lever and an adjusting gate with a spring, while the adjusting gate is kinematically connected by a lever with a roller and a profiled cam. The use of the device ensures reliable regulation of water flow from the pressure tank with a change in the consumed load, with a high efficiency.

Description

Предложенное устройство относиться к автономным гидроэлектростанциям и может быть использовано в гидромашиностроении для фермерских хозяйств.The proposed device refers to autonomous hydroelectric power plants and can be used in hydraulic engineering for farms.

Известны устройства для получения электроэнергии с использованием водонапорной камеры, обеспечивающей вращение рабочего колеса и преобразованием в последующем в электрогенераторе. Изменение потребляемой электроэнергии требует регулирования оборотов генератора, что вызывает необходимость регулирование расхода воды из напорного бака. В изобретении по авторскому свидетельству № 977848 (бюл. №44 от 30.11.82 г.) предложено для поддержания оборотов генератора обеспечивать регулирование расхода воды в напорном баке. Регулирование расхода воды предложено осуществлять за счет сжатия струи воды и засасывания в магистраль атмосферного воздуха. Данное устройство принято нами за прототип.Known devices for generating electricity using a water pressure chamber that provides rotation of the impeller and subsequent transformation in the generator. Changes in electricity consumption require regulation of the generator speed, which makes it necessary to regulate the flow of water from the pressure tank. In the invention, according to copyright certificate No. 977848 (bul. No. 44 dated 11/30/82), it is proposed to ensure the regulation of the water flow in the pressure tank to maintain the generator speed. It is proposed to regulate the water flow by compressing the water jet and sucking atmospheric air into the main. This device is accepted by us as a prototype.

Недостатки прототипа следующие: регулирование расхода воды за счет сжатия и засасывания атмосферного воздуха является весьма нестабильным процессом, т.к. атмосферное давление меняется, независимо от нагрузки на генератор, кроме того, наличие пластин 9 не всегда исключает возникновение воздушной воронки в напорном баке. The disadvantages of the prototype are as follows: the regulation of water flow by compressing and sucking in atmospheric air is a very unstable process, because atmospheric pressure varies, regardless of the load on the generator, in addition, the presence of plates 9 does not always exclude the occurrence of an air funnel in the pressure tank.

Технической проблемой, решаемой предложенной полезной моделью, является устранение указанных выше недостатков. Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, - надежное регулирования расхода воды.The technical problem solved by the proposed utility model is the elimination of the above disadvantages. The technical result to be achieved by the proposed utility model is a reliable regulation of water flow.

Технический результат достигается за счет того, что в регулируемой энергетической установке, содержащей корпус с напорной камерой с конфузором в нижней части, коаксиальный вертикальный вал с генератором в верхней части, направляющим аппаратом и рабочим колесом в нижней части, согласно полезной модели, в корпусе после рабочего колеса расположен шибер с пружиной, кинематически связанный с рычагом с роликом, установленным с возможностью передвижения по профилированной поверхности кулачка, при этом кулачок связан с поршнем посредством рычагов, а поршень установлен в корпусе регулятора уровня, гидравлически сообщенном с напорной камерой.The technical result is achieved due to the fact that in an adjustable power plant containing a housing with a pressure chamber with a confuser in the lower part, a coaxial vertical shaft with a generator in the upper part, a guide vane and an impeller in the lower part, according to the utility model, in the housing after the working wheel, there is a gate with a spring, kinematically connected to a lever with a roller mounted for movement along the profiled surface of the cam, while the cam is connected to the piston by means of levers, and the piston is installed in the level regulator housing, hydraulically connected to the pressure chamber.

Кроме того, лопасти рабочего колеса выполнены аэродинамического профиля.In addition, the blades of the impeller are made of an aerodynamic profile.

Регулируемая гидроэнергетическая установка представлена на фиг. 1, 2, 3, где:The adjustable hydropower plant is shown in Fig. 1, 2, 3, where:

фиг. 1 - общий вид установки, fig. 1 - general view of the installation,

фиг. 2 - направляющий аппарат (развертка)fig. 2 - guide vane (reamer)

фиг. 3 - рабочее колесо (развертка)fig. 3 - impeller (reamer)

Здесь: 1 - корпус, 2 - электрогенератор, 3 - вал, 4 - двухплечий рычаг, 5 - пружина поршня, 6 - опорный шарнир, 7 - поршень, 8 - рычаг, 9 - корпус регулятора уровня, 10 - профилированный кулачок, 11 - ролик, 12 - рычаг шибера, 13 - пружина шибера, 14 - шибер, 15 - рабочее колесо, 16 - направляющий аппарат, 17 - корпус колеса, 18 - коаксиальный конфузор.Here: 1 - housing, 2 - electric generator, 3 - shaft, 4 - two-arm lever, 5 - piston spring, 6 - support hinge, 7 - piston, 8 - lever, 9 - level controller housing, 10 - profiled cam, 11 - roller, 12 - gate lever, 13 - gate spring, 14 - gate, 15 - impeller, 16 - guide vane, 17 - wheel housing, 18 - coaxial confuser.

Представленная установка содержит корпус 1, являющийся напорной камерой. В нижней части корпуса 1 расположен конфузор 18, к которому крепится корпус колеса 17. Внутри корпуса 1, коаксиально конфузору 18 расположен вал 3, в верхней части которого установлен электрогенератор, а в нижней части вала находится рабочее колесо 15 с аэродинамическими лопастями. Перед рабочим колесом 15 установлен направляющий аппарат 16. В корпусе 17, после рабочего колеса 15 расположен шибер 14. Шибер 14 связан кинематически с рычагом 12 и имеет пружину 13. Рычаг 12 на конце содержит ролик 11, который может передвигаться по профилированной поверхности кулачка 10. Профилированный кулачок 10 связан кинематически с рычагом 8 и через двухплечий рычаг 4 и опорный ролик 6 связан с поршнем 7, имеющем пружину 5. Корпус 1 связан гидравлически с корпусом регулятора уровня 9, в котором находится поршень7.The presented installation contains a housing 1, which is a pressure chamber. In the lower part of the housing 1 there is a confuser 18, to which the wheel housing 17 is attached. Inside the housing 1, coaxial to the confuser 18, there is a shaft 3, in the upper part of which an electric generator is installed, and in the lower part of the shaft there is an impeller 15 with aerodynamic blades. A guide apparatus 16 is installed in front of the impeller 15. In the housing 17, after the impeller 15, there is a gate 14. The gate 14 is connected kinematically with the lever 12 and has a spring 13. The lever 12 at the end contains a roller 11, which can move along the profiled surface of the cam 10. The profiled cam 10 is kinematically connected to the lever 8 and through the two-arm lever 4 and the support roller 6 is connected to the piston 7, which has a spring 5. The body 1 is hydraulically connected to the body of the level controller 9, in which the piston 7 is located.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Вода, заполняющая полость корпуса 1, являющейся напорной камерой истекает в коаксиальный конфузор 18, где разгоняясь, проходит в корпус рабочего колеса через направляющий аппарат 16 поступает в рабочее колесо 15. Рабочее колесо 15, раскручиваясь передает вращение на вал 3. Аэродинамическая сила, вращающая на профилированных лопатках колеса 17 существенно увеличивает момент вращения вала 3 и к.п.д. установки возрастает. Вращение вала 3 обеспечивает выработку электроэнергии в генераторе 2, которая направляется потребителю.The water filling the cavity of the housing 1, which is the pressure chamber, flows out into the coaxial confuser 18, where, accelerating, it passes into the impeller housing through the guide vane 16 and enters the impeller 15. The impeller 15, unwinding, transmits rotation to the shaft 3. The aerodynamic force rotating on profiled blades of the wheel 17 significantly increases the torque of the shaft 3 and efficiency. installation increases. The rotation of the shaft 3 ensures the generation of electricity in the generator 2, which is sent to the consumer.

В случае снижения уровня потребления электроэнергии, вызывает снижение нагрузки на 2, вращение рабочего колеса 15 возрастает и водопотребление увеличивается. В следствии этого, уровень воды в напорном баке 1 начинает уменьшатся. По соотношению сообщающихся сосудов, уменьшается уровень воды и в корпусе регулятора уровня 9, что приводит к опусканию поршня 7. Движение поршня 7 под действием пружины 5 тянет вниз одно из плеч двухплечего рычага 4, связанного с рычагом поршня 7. Рычаг 4 поворачивается вокруг опорного шарнира 6, что вызывает подъем другого плеча рычага 4. Это приводит к подъему кулачка 11 через рычаг 8. Подъем кулачка 11 начинает воздействовать через ролик на рычаг шибера 12 и шибер 14, преодолевая усилие пружины 13 начинает перекрывать проходные сечение корпуса рабочего колеса 17, расход воды снижается и уровень воды в корпусе 1 восстанавливается. В случае возрастания электрической нагрузки на генератор 2, вращение рабочего колеса 15 снижается, уровень воды в напорном баке 1 возрастает и весь процесс регулирования повторяется в обратном порядке.In the case of a decrease in the level of electricity consumption, it causes a decrease in the load by 2, the rotation of the impeller 15 increases and the water consumption increases. As a result, the water level in pressure tank 1 starts to decrease. According to the ratio of the communicating vessels, the water level also decreases in the body of the level regulator 9, which leads to the lowering of the piston 7. The movement of the piston 7 under the action of the spring 5 pulls down one of the arms of the two-arm lever 4 connected to the piston lever 7. The lever 4 rotates around the support hinge 6, which causes the other arm of the lever 4 to rise. This leads to the cam 11 lifting through the lever 8. The cam 11 lifting begins to act through the roller on the gate lever 12 and the gate 14, overcoming the force of the spring 13, it begins to block the flow section of the impeller housing 17, water flow decreases and the water level in building 1 is restored. In the event of an increase in the electrical load on the generator 2, the rotation of the impeller 15 decreases, the water level in the pressure tank 1 increases and the entire regulation process is repeated in reverse order.

Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает надежное регулирование расхода воды из напорного бака при изменении потребляемой нагрузки.Thus, the use of the proposed device provides reliable regulation of water flow from the pressure tank when the load is changed.

Claims

1. Adjustable power plant containing a housing with a pressure chamber with a confuser in the lower part, a coaxial vertical shaft with a generator in the upper part, a guide vane and an impeller in the lower part, characterized in that in the housing after the impeller there is a gate with a spring, kinematically associated with a lever with a roller mounted for movement along the profiled surface of the cam, while the cam is connected to the piston by means of levers, and the piston is installed in the level controller housing hydraulically communicated with the pressure chamber.

2. Installation according to claim. 1, characterized in that the blades of the impeller are made of an aerodynamic profile.