RU218291U1

RU218291U1 - Combined gear hydraulic machine

Info

Publication number: RU218291U1
Application number: RU2022132920U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Кондаков
Original assignee: Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева"
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2023-05-22

Abstract

Полезная модель относится к области гидроэнергетики и водоснабжения и предназначена для подъема воды за счет энергии низко потенциальных водных потоков и направлена на повышение давления в выходной напорной трубе, на снижение габаритов устройства, на упрощение ее конструкции и удешевление. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой комбинированной шестеренной гидромашине, содержащей корпус 1 с торцевыми крышками 2, вал 3 и закрепленное на нем большое зубчатое колесо 4, малые зубчатые колеса 5, подающие и отводящие воду каналы 7 и 8, малые зубчатые колеса 5, входящие в зацепление с большим зубчатым колесом 4, надеты с возможностью вращения на оси, закрепленные на корпусе 1, количество малых зубчатых колес 5 равно отношению диаметра большого зубчатого колеса 4 к диаметру малого зубчатого колеса 5, по другую сторону перегородки 9 в корпусе 1 на валу 3 закреплено малое зубчатое колесо 6, входящее в зацепление с таким же зубчатым колесом 6, надетым с возможностью вращения на ось, закрепленную на корпусе 1, все зубчатые колеса 4, 5 и 6 помещены в соответствующие их размерам цилиндрические расточки в корпусе 1.

The utility model relates to the field of hydropower and water supply and is designed to lift water using the energy of low-potential water flows and is aimed at increasing the pressure in the outlet pressure pipe, reducing the dimensions of the device, simplifying its design and reducing the cost. The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed combined gear hydraulic machine, containing a housing 1 with end caps 2, a shaft 3 and a large gear wheel 4 fixed on it, small gears 5, water supply and discharge channels 7 and 8, small gears 5 , engaged with a large gear wheel 4, put on with the possibility of rotation on the axis, fixed on the housing 1, the number of small gear wheels 5 is equal to the ratio of the diameter of the large gear wheel 4 to the diameter of the small gear wheel 5, on the other side of the partition 9 in the housing 1 on shaft 3 is fixed with a small gear wheel 6, which engages with the same gear wheel 6, put on for rotation on an axis fixed on the housing 1, all gear wheels 4, 5 and 6 are placed in cylindrical bores corresponding to their sizes in the housing 1.

Description

Полезная модель относится к области гидроэнергетики и водоснабжения и предназначена для подъема воды за счет энергии низко потенциальных водных потоков.The utility model relates to the field of hydropower and water supply and is designed to lift water using the energy of low potential water flows.

Известны устройства, в которых энергия водного потока используется для подъема воды на высоту превышающую напор участка потока, с которого производится отбор энергии.Devices are known in which the energy of the water flow is used to lift water to a height exceeding the pressure of the section of the flow from which the energy is taken.

Одним из таких устройств является гидротаран (Информационный ресурс: https://stpoyka.ru/chto-takoe-gidrotaran-ego-osobennosti-vidy-i-primenenie), состоящий из трубопровода, конечный участок которого оборудован отбойным и нагнетательными клапанами, воздушным колпаком и напорной трубой. При закрытии отбойного клапана под действием потока в трубопроводе возникает гидравлический удар, что приводит к открытию нагнетательного клапана, через который часть объема воды проникает в напорную трубу. Перемещение ударной волны вверх по трубопроводу приводит к открытию отбойного и закрытию напорного клапанов, в результате чего в трубопроводе возникает течение воды, которое в очередной раз вызывает закрытие отбойного и открытие нагнетательного клапанов и проникновение очередной порции воды в напорную трубу. Через некоторое количество циклов вода в напорной трубе поднимается до высоты, которая зависит от параметров составляющих систему элементов.One of these devices is a hydraulic ram (Information resource: https://stpoyka.ru/chto-takoe-gidrotaran-ego-osobennosti-vidy-i-primenenie), consisting of a pipeline, the end section of which is equipped with baffle and pressure valves, an air cap and pressure pipe. When the stop valve is closed, a water hammer occurs in the pipeline under the action of the flow, which leads to the opening of the discharge valve, through which part of the water volume penetrates into the pressure pipe. The movement of the shock wave up the pipeline leads to the opening of the baffle and closing of the pressure valves, resulting in a water flow in the pipeline, which once again causes the closure of the baffle and opening of the discharge valves and the penetration of the next portion of water into the pressure pipe. After a certain number of cycles, the water in the pressure pipe rises to a height that depends on the parameters of the elements that make up the system.

К основным недостаткам аналога относятся: необходимость обеспечения высокой жесткости стенок трубопровода, его достаточной длины и минимальной скорости воды в трубопроводе.The main disadvantages of the analog include: the need to ensure high rigidity of the walls of the pipeline, its sufficient length and minimum water velocity in the pipeline.

Известны гидромашины (гидроагрегаты) работа которых не зависит от длины и материала стенок подводящего трубопровода и от скорости воды в нем. К таким устройствам, в частности, относятся шестеренчатые насосы и двигатели, принципиально не отличающиеся по конструкции.Known hydraulic machines (hydraulic units) whose operation does not depend on the length and material of the walls of the supply pipeline and the speed of the water in it. Such devices, in particular, include gear pumps and motors, which do not fundamentally differ in design.

Известна гидромашина (патент РФ №2478834 (опубл. 10.04.2013., Бюл. №10), содержащая корпус с торцевыми крышками, цилиндрический ротор, закрепленный на валу, размещенном с возможностью вращения в торцевой крышке, на цилиндрической поверхности ротора размещены продольные перегородки. Между корпусом и ротором сформирована кольцевая рабочая камера, которая сообщается с выполненными в корпусе каналами для подачи и вывода рабочей жидкости, устроенными по обе стороны каждого вала-сателлита. Между ротором и корпусом на торцевых крышках установлены с возможностью вращения продольные валы-сателлиты, в которых выполнены продольные пазы для размещения в них перегородок, закрепленных на цилиндрической поверхности ротора. На противоположной стороне торцевой крышки расположены зубчатые колеса входящие друг с другом в зацепления, одно из которых закреплено на валу ротора, а другие закреплены на валах-сателлитах.A hydraulic machine is known (RF patent No. 2478834 (publ. 10.04.2013., Bull. No. 10), containing a housing with end caps, a cylindrical rotor mounted on a shaft placed for rotation in the end cap, longitudinal partitions are placed on the cylindrical surface of the rotor. An annular working chamber is formed between the housing and the rotor, which communicates with the channels for supply and output of the working fluid made in the housing, arranged on both sides of each satellite shaft. longitudinal grooves are made to accommodate partitions fixed on the cylindrical surface of the rotor.On the opposite side of the end cover there are gears that engage with each other, one of which is fixed on the rotor shaft, and the others are fixed on the satellite shafts.

Данная гидромашина по наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату выбрана в качестве прототипа заявляемой полезной модели.This hydraulic machine was chosen as the prototype of the claimed utility model due to the largest number of similar features and the result achieved when using it.

Недостатки прототипа заключаются в сложности конструкции и большом количестве разнообразных деталей.The disadvantages of the prototype are the complexity of the design and a large number of various details.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, состоит в упрощении конструкции.The technical result to be achieved by the proposed utility model is to simplify the design.

Для достижения указанного технического результата, подтверждаемого всей совокупностью признаков в комбинированной шестеренной гидромашине, содержащей корпус с торцевыми крышками, вал и закрепленное на нем большое зубчатое колесо, малые зубчатые колеса, подающие и отводящие воду каналы, малые зубчатые колеса, входящие в зацепление с большим зубчатым колесом, надеты с возможностью вращения на оси, закрепленные на корпусе, количество малых зубчатых колес равно отношению диаметра большого зубчатого колеса к диаметру малого зубчатого колеса, по другую сторону перегородки в корпусе на валу закреплено малое зубчатое колесо, входящее в зацепление с таким же зубчатым колесом, надетым с возможностью вращения на ось, закрепленную на корпусе, все зубчатые колеса помещены в соответствующие их размерам цилиндрические расточки в корпусе.To achieve the specified technical result, confirmed by the totality of features in a combined gear hydraulic machine, containing a housing with end caps, a shaft and a large gear fixed to it, small gears, water supply and discharge channels, small gears engaged with a large gear wheel, put on with the possibility of rotation on the axis, fixed on the housing, the number of small gears is equal to the ratio of the diameter of the large gear to the diameter of the small gear, on the other side of the partition in the housing, a small gear is fixed on the shaft, which engages with the same gear , put on with the possibility of rotation on an axis fixed on the body, all gears are placed in cylindrical bores corresponding to their sizes in the body.

Отличительными признаками предлагаемой полезной модели являются:Distinctive features of the proposed utility model are:

размещение малых зубчатых колес, входящих в зацепление с большим зубчатым колесом с возможностью вращения на осях, закрепленных на корпусе;placement of small gears engaged with a large gear with the possibility of rotation on axles fixed on the housing;

количество малых зубчатых колес равно отношению диаметра большого зубчатого колеса к диаметру малого зубчатого колеса;the number of small gears is equal to the ratio of the diameter of the large gear to the diameter of the small gear;

закрепление на другой стороне перегородки в корпусе на валу малого зубчатого колеса, входящего в зацепление с таким же зубчатым колесом, надетым с возможностью вращения на ось, закрепленную на корпусе;fastening on the other side of the partition in the housing on the shaft of a small gear engaged with the same gear, put on for rotation on the axis fixed on the housing;

размещение всех зубчатых колес в соответствующие их размерам цилиндрические расточки в корпусе.placement of all gears in cylindrical bores corresponding to their sizes in the housing.

Благодаря наличию этих признаков отличных от прототипа, возможно упрощение конструкции предлагаемого устройства.Due to the presence of these features different from the prototype, it is possible to simplify the design of the proposed device.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2.The proposed utility model is illustrated by the drawings shown in Fig. 12.

На фиг. 1 представлен совмещенный разрез комбинированной шестеренной гидромашины плоскостями перпендикулярными оси вращения вала, проходящими по разные стороны перегородки корпуса.In FIG. 1 shows a combined section of a combined gear hydraulic machine with planes perpendicular to the axis of rotation of the shaft, passing on opposite sides of the housing partition.

На фиг. 2 - совмещенный разрез комбинированной шестеренной гидромашины плоскостью, проходящей через ось вращения вала и оси малых зубчатых колес.In FIG. 2 - a combined section of a combined gear hydraulic machine with a plane passing through the axis of rotation of the shaft and the axis of small gears.

Комбинированная шестеренная гидромашина, содержит корпус 1, торцовые крышки 2, вал 3, большое зубчатое колесо 4, малые зубчатые колеса 5 гидродвигателя, малые зубчатые колеса 6 гидронасоса, подающие воду каналы 7, отводящие воду каналы 8, и перегородку 9.The combined gear hydraulic machine contains a housing 1, end caps 2, a shaft 3, a large gear wheel 4, small gear wheels 5 of the hydraulic motor, small gear wheels 6 of the hydraulic pump, water supply channels 7, water outlet channels 8, and a partition 9.

Предлагаемая комбинированная шестеренная гидромашина работает следующим образом.The proposed combined gear hydraulic machine works as follows.

По подающим каналам 7 воду из низконапорного трубопровода (не показан на чертежах) подают внутрь гидродвигателя и гидронасоса. При этом большое зубчатое колесо 4 и входящие с ним в зацепление малые зубчатые колеса 5, расположенные между перегородкой 9 корпуса 1 и торцовой крышкой 2, выполняют роль гидродвигателя. А малые зубчатые колеса 6, расположенные с другой стороны перегородки 9 корпуса 1 вместе со своей торцовой крышкой 2, играют роль гидронасоса.Through the supply channels 7, water from a low-pressure pipeline (not shown in the drawings) is fed into the hydraulic motor and hydraulic pump. In this case, the large gear wheel 4 and the small gear wheels 5 engaged with it, located between the partition 9 of the housing 1 and the end cap 2, act as a hydraulic motor. And small gear wheels 6, located on the other side of the partition 9 of the housing 1, together with their end cap 2, play the role of a hydraulic pump.

Избыточное давление воды h в подающем канале 7 по отношению к давлению воды в отводящем канале 8 гидродвигателя приводит к появлению крутящего момента на валу 3, который суммируется из моментов на большом зубчатом колесе 4 и на малых зубчатых колесах 5 гидродвигателя. Отчего вал 3 начинает вращение, в результате этого малые зубчатые колеса 6 перегоняют воду из подающего канала 7 гидронасоса в отводящий канал 8 гидронасоса, в котором возникает избыточное давление Н.The excess water pressure h in the supply channel 7 relative to the water pressure in the outlet channel 8 of the hydraulic motor leads to the appearance of a torque on the shaft 3, which is summed from the moments on the large gear wheel 4 and on the small gear wheels 5 of the hydraulic motor. As a result, the shaft 3 begins to rotate, as a result of which the small gear wheels 6 distill water from the inlet channel 7 of the hydraulic pump into the outlet channel 8 of the hydraulic pump, in which excess pressure H occurs.

Согласно ГОСТ 2.403-75 (СТ СЭВ 859-79) «Правила выполнения чертежей цилиндрических зубчатых колес» предельное отношение диаметров зубчатых колес входящих в зацепление друг с другом U_пред.=6,3.According to GOST 2.403-75 (ST SEV 859-79) "Rules for the execution of drawings of spur gears" the limit ratio of the diameters of gears engaged with each other U _before. =6.3.

Без учета потерь крутящий момент гидродвигателя равен крутящему моменту гидронасоса. Если, к примеру, диаметр большого зубчатого колеса 4 в 6 раз превышает диаметр малых зубчатых колес 5, их количество равно 6, и размеры малых зубчатых колес 6 насоса равны размерам малых зубчатых колес 5 гидродвигателя, то избыточное давление h в подающих каналах 7 корпуса 1, без учета потерь, будет в 40 раз меньше избыточного давления Н в отводящем канале 8 гидронасоса. Уменьшение диаметра и толщины зубчатых колес 6 гидронасоса может привести к еще большему превышению давления в его отводящем канале 8. Уменьшение диаметра и толщины зубчатых колес 6 гидронасоса может привести к еще большему превышению давления в его отводящем канале 8.Without taking into account losses, the torque of the hydraulic motor is equal to the torque of the hydraulic pump. If, for example, the diameter of the large gear wheel 4 is 6 times the diameter of the small gear wheels 5, their number is 6, and the dimensions of the small gear wheels 6 of the pump are equal to the dimensions of the small gear wheels 5 of the hydraulic motor, then the excess pressure h in the supply channels 7 of the housing 1 , excluding losses, will be 40 times less than the excess pressure H in the discharge channel 8 of the hydraulic pump. Reducing the diameter and thickness of the gear wheels 6 of the hydraulic pump can lead to an even greater excess of pressure in its outlet channel 8. Reducing the diameter and thickness of the gear wheels 6 of the hydraulic pump can lead to an even greater excess pressure in its outlet channel 8.

Claims

Combined gear hydraulic machine containing a housing 1 with end caps 2, a shaft 3 and a large gear wheel 4 fixed on it, small gear wheels 5, water supply and discharge channels 7 and 8, characterized in that small gear wheels 5 engaged with large gear wheel 4, put on with the possibility of rotation on the axis, fixed on the housing 1, the number of small gear wheels 5 is equal to the ratio of the diameter of the large gear wheel 4 to the diameter of the small gear wheel 5, on the other side of the partition 9 in the housing 1 on the shaft 3 is fixed a small gear wheel 6, which engages with the same gear wheel 6, put on with the possibility of rotation on the axis fixed on the housing 1, all gear wheels 4, 5 and 6 are placed in cylindrical bores corresponding to their sizes in the housing 1.