RU2623611C2 - Vortex hydropulsor - Google Patents
Vortex hydropulsor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623611C2 RU2623611C2 RU2015138471A RU2015138471A RU2623611C2 RU 2623611 C2 RU2623611 C2 RU 2623611C2 RU 2015138471 A RU2015138471 A RU 2015138471A RU 2015138471 A RU2015138471 A RU 2015138471A RU 2623611 C2 RU2623611 C2 RU 2623611C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- centripetal
- pressure
- spiral
- impeller
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии и может найти применение в системах и установках водоснабжения, орошения, осушки, увеличения напора на микро- и мини-ГЭС, накопления воды в судовых шлюзах и подъема других жидкостей.The present invention relates to the field of hydraulic engineering in terms of renewable energy sources and can find application in systems and installations of water supply, irrigation, drainage, increasing the pressure at micro and mini hydroelectric power stations, the accumulation of water in ship locks and the lifting of other liquids.
В настоящем изобретении усовершенствуются известные конструкции гидропульсоров, содержащие подвод, направляющий аппарат, турбинное рабочее колесо, напорный отвод, отводящую трубу, а также радиальные и осевую опоры на валу рабочего колеса (см., например, Г. Лоренц и Э. Прегер «Таран и гидропульсор», «Издание кассы взаимопомощи студентов Политехнического института Императора Петра Великого. Петроград 1915», а также гидропульсоры по авторским свидетельствам и патентам СССР класса 59 с., 17 №24710, №65722, №18057, №79816, патентам РФ №2539242, №2539225 и др.).The present invention improves the known designs of hydro-pulsors, which include an inlet, a guiding apparatus, a turbine impeller, a pressure outlet, a discharge pipe, as well as radial and axial bearings on the impeller shaft (see, for example, G. Lorenz and E. Preger “Ram and Gidropulsor "," Edition of the mutual assistance cash desk of students of the Polytechnic Institute of the Emperor Peter the Great. Petrograd 1915 ", as well as hydropulsors according to copyright certificates and patents of the USSR, class 59 pages, 17 No. 24710, No. 65722, No. 18057, No. 79816, RF patents No. 2539242, No. 2539225 and others.).
Также известна конструкция гидропульсора, содержащая подвод, направляющий аппарат с лопатками, образующими центростремительные сливные каналы, с размещенными над этими каналами лопатками, образующими центростремительные напорные каналы, и рабочее колесо с лопастями, образующими сливные и напорные центростремительные каналы гидротурбинной ступени колеса, причем выход сливных каналов выполнен в диффузор отсасывающей трубы, и с размещенными над напорными каналами радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса (см. патент на изобретение №2457367 от 06.07.2010 г.).Also known is the design of a hydropulsor comprising an inlet, a guiding apparatus with vanes forming centripetal drain channels, with vanes placed above these channels forming centripetal pressure channels, and an impeller with vanes forming drain and pressure centripetal channels of the turbine wheel stage, and the outlet of the drain channels made in the diffuser of the suction pipe, and with the radial blades of the centrifugal pressure pump stage of the wheel placed above the pressure channels (with m. patent for invention No. 2457367 dated 07/06/2010).
Указанная конструкция гидропульсора может быть принята за базовый объект. Недостатками конструкции указанного базового объекта являются:The indicated design of the hydropulsor can be taken as the base object. The disadvantages of the design of the specified base object are:
1. Недостижимость или неопределенность желаемых выходных параметров гидропульсора (подаваемых напора и расхода), особенно при ограниченной малой высоте подпора водяного столба на входе в гидропульсор, т.к. при этом может не хватать мощности двух центростремительных гидротурбинных ступеней рабочего колеса для обеспечения его надежной работы.1. Unattainability or uncertainty of the desired output parameters of the hydropulsor (supplied pressure and flow), especially with a limited low height of the water column at the inlet of the hydropulsor, because at the same time, the power of two centripetal hydraulic turbine stages of the impeller may not be enough to ensure its reliable operation.
2. Невозможность регулировать потоки в центростремительных каналах гидротурбинных ступеней рабочего колеса гидропульсора, что соответственно не дает возможности регулировать выходные параметры.2. The inability to control flows in the centripetal channels of the hydroturbine stages of the impeller of the hydraulic pulser, which accordingly makes it impossible to adjust the output parameters.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, предусматривает устранение указанных недостатков, т.е. обеспечение расчетных выходных параметров и возможности регулирования подачи и напора жидкости на выходе гидропульсора.The problem to which the invention is directed, provides for the elimination of these disadvantages, i.e. providing estimated output parameters and the ability to control the flow and pressure of the liquid at the outlet of the hydro-pulse
Решение задачи достигается за счет того, что в гидропульсоре, содержащем подвод, направляющий аппарат с лопатками, образующими центростремительные сливные каналы, размещенными над ними лопатками, образующими центростремительные напорные каналы, и рабочее колесо с лопастями, образующими центростремительные сливные и напорные каналы гидротурбинной ступени колеса, причем выход сливных каналов выполнен в отсасывающую трубу, и с размещенными над центростремительными напорными каналами рабочего колеса радиальными лопастями центробежной напорной ступени колеса:The solution to the problem is achieved due to the fact that in a hydro-pulser containing a supply, a guiding apparatus with blades forming a centripetal drain channel, blades placed above them forming a centripetal pressure channel, and an impeller with blades forming a centripetal drain and pressure channel of the turbine wheel stage, moreover, the outlet of the drain channels is made into a suction pipe, and with radial centrifugal blades placed above the centripetal pressure channels of the impeller pressure step of a wheel:
- над центростремительными напорными каналами рабочего колеса установлен сужающийся по ходу потока усеченный конус, на боковой поверхности которого выполнены спиральные переменного шага центростремительные каналы, в которых размещены спиральные завихрители потока, причем выход спиральных центростремительных каналов выполнен в диффузор;- above the centripetal pressure channels of the impeller, a truncated cone tapering along the flow is installed, on the lateral surface of which are made spiral centrifugal channels of variable pitch, in which spiral flow swirls are placed, and the output of the spiral centripetal channels is made into a diffuser;
- в спиральном подводе перед центростремительными напорными каналами направляющего аппарата установлены направляющие отсекатели потока;- in the spiral supply in front of the centripetal pressure channels of the guide apparatus, flow guiding cutoffs are installed;
- в центростремительных напорных каналах направляющего аппарата размещены спиральные завихрители потока;- in the centripetal pressure channels of the guiding apparatus there are spiral flow swirls;
- в отсасывающей трубе сливной гидротурбинной ступени рабочего колеса на его валу установлена втулка с расположенными на ней спиральными лопастями с переменным шагом между ними по высоте втулки.- in the suction pipe of the drain hydraulic turbine stage of the impeller, a sleeve is installed on its shaft with spiral blades located on it with a variable pitch between them along the height of the sleeve.
Указанное устройство конструкции гидропульсора по п. 1 формулы изобретения обеспечивает возможность установки в одном и том же гидропульсоре в центростремительных каналах его усеченного конуса различных по толщине проволоки и шагу витков завихрителей в виде пружин, что изменяет условия завихрения потока, вращающегося вокруг основного потока жидкости в канале, меняя соответственно его параметры на выходе из канала. Кроме того, возможна установка в одном и том же гидропульсоре одинаковых по размерам усеченных конусов с выполненными на их конических поверхностях различными по размерам, форме и шагу центростремительными каналами в виде спиральных пазов переменного (увеличивающегося по ходу потока) шага, закрытых с наружной стороны прилегающей к основному конусу тонкостенной конусной обечайкой. Указанная замена меняет условия вращения основного потока в канале и соответственно его выходные параметры.The specified design of the hydropulsor according to claim 1 of the invention provides the possibility of installing in the same hydropulsor in the centripetal channels of its truncated cone different in thickness of the wire and pitch turns of the swirls in the form of springs, which changes the conditions of the swirl of the stream rotating around the main fluid flow in the channel , changing accordingly its parameters at the channel exit. In addition, it is possible to install truncated cones of the same size in the same hydraulic pulser with centripetal channels made on their conical surfaces of different sizes, shapes and steps in the form of spiral grooves of a variable (increasing along the flow) step, closed from the outside adjacent to main cone with a thin-walled conical shell. The indicated replacement changes the rotation conditions of the main stream in the channel and, accordingly, its output parameters.
В вышеописанных случаях поток жидкости в центростремительном канале с завихрителем, выполненном на вращающемся усеченном конусе, течет аналогично потоку, текущему в закрученной вокруг себя трубе (за счет прижатого к стенкам канала пружинного завихрителя, образующего внутри канала витки, подобные виткам в закрученной вокруг продольной оси трубы), которая дополнительно закручена вокруг конуса с переменным, возрастающим в выходу шагом. При указанной организации потока он движется в виде двухпоточной двойной спирали (по форме, аналогичной рогу антилопы), т.е. завихренная пружинным завихрителем периферическая часть потока вращается по центробежному пути вокруг спиралевидного основного потока, проходящего по центростремительному пути во вращающемся центростремительном канале, обеспечивая ускорение протекания основного потока, т.к. закручивание потока в вихре заставляет часть тепла, являющегося частью внутренней энергии системы, преобразовываться в кинетическую энергию поступательного движения потока вдоль оси вихря, и при этом условии вектор скорости приобретаемого поступательного движения оказывается перпендикулярным к вектору мгновенной тангенциальной скорости вращательного движения частиц жидкости в потоке и не меняет величины последней, что обеспечивает соблюдение закона сохранения момента количества движения потока. А ускорение движения основного потока в свою очередь вызывает рост сил всасывания жидкости на выходе потока из центростремительных каналов в расширяющийся диффузор. При этом завихритель в канале создает вращающуюся струю, которая благодаря кориолисову ускорению отклоняется на 90 градусов в плоскости вращения усеченной поверхности конуса и движется по касательной к его окружности, создавая дополнительный момент вращения конусу. А в диффузоре обеспечивается уже центробежное движение потока.In the cases described above, the fluid flow in a centripetal channel with a swirl made on a rotating truncated cone flows similarly to the flow flowing in a pipe swirling around itself (due to the spring swirl pressed against the channel walls, forming coils inside the channel, similar to the coils in a pipe swirling around the longitudinal axis ), which is additionally twisted around the cone with a variable increment in the output step. With the specified organization of the stream, it moves in the form of a double-threaded double spiral (in a form similar to an antelope horn), i.e. The peripheral part of the flow, swirled by a spring swirl, rotates along a centrifugal path around a spiral-shaped main flow passing along a centripetal path in a rotating centripetal channel, providing acceleration of the main flow, since swirling the flow in a vortex causes a part of the heat, which is part of the internal energy of the system, to be converted into kinetic energy of the translational motion of the flow along the axis of the vortex, and under this condition, the velocity vector of the acquired translational motion is perpendicular to the instantaneous tangential velocity vector of the rotational motion of the fluid particles in the flow and does not change values of the latter, which ensures compliance with the law of conservation of angular momentum. And the acceleration of the movement of the main stream, in turn, causes an increase in the forces of liquid suction at the outlet of the stream from the centripetal channels into the expanding diffuser. In this case, the swirl in the channel creates a rotating stream, which due to Coriolis acceleration deviates by 90 degrees in the plane of rotation of the truncated surface of the cone and moves tangentially to its circumference, creating an additional moment of rotation of the cone. And in the diffuser, centrifugal flow movement is already ensured.
В циклоидальном движении центростремительные и центробежные силы движения работают одновременно, при этом движущаяся жидкость с возрастающей скоростью засасывается изнутри по направлению к периферии и при этом импульс сил всасывания превосходит по своему влиянию давление напора на входе в каналы, что приводит к росту напора и расхода гидропульсора на выходе (см., например, Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1970 г., с. 204, 356-360, Пирамишвили Ш.А. и др. Вихревой эффект. Изв. РАН, Энергетика, 2000, №5 с. 137-147, Фролов А.В. Энергетика вихревых процессов. Новая энергетика, 2005, 4 (23), с. 41-42, Шаубергер В. Энергия воды, М-Яуза, Эксмо, 2007 г., с. 70, 77, 79, 81, 150, Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М., Высшая школа, 1995 г., с. 156, Сорокодум Е.Д. Вихре-колебательные технологии» энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Тр. 6-й Международной научно-технической конференции. Москва 13-14.05.2008 г. ВИЭСХ, 2008 г., с. 276-282, Кащеев В.П. и др. Энергоэффективное вихревое оборудование. Изв. Вузов. Энергетика, 2013, №1 с. 78-87, Материалы из Википедии «Эффект, сила и ускорение Кориолиса», «Центральное ускорение», и др.).In cycloidal motion, centripetal and centrifugal forces of motion work simultaneously, while the moving fluid is sucked up with increasing speed from the inside towards the periphery and the impulse of the suction forces exceeds the pressure of the pressure at the inlet to the channels, which leads to an increase in pressure and flow rate of the hydro-pulse output (see, for example, L. Loitsyansky. Mechanics of liquid and gas. M., Nauka, 1970, pp. 204, 356-360, Pyramishvili S.A. et al. Vortex effect. Izv. RAS, Energetics , 2000, No. 5, pp. 137-147, A. Frolov, Energy Vortex processes, New Energy, 2005, 4 (23), pp. 41-42, Schauberger W. Water Energy, M-Yauza, Eksmo, 2007, pp. 70, 77, 79, 81, 150, Targ S. M. A Short Course in Theoretical Mechanics. M., Higher School, 1995, p. 156, Sorokodum ED Vortex-Vibration Technologies "energy supply and energy saving in agriculture. Tr. 6th International scientific and technical conference. Moscow May 13-14, 2008 VIESH, 2008, pp. 276-282, V.P. Kashcheev and other Energy-efficient vortex equipment. Izv. Universities. Energy, 2013, No. 1 p. 78-87, Materials from Wikipedia “Effect, strength and Coriolis acceleration”, “Central acceleration”, etc.).
Установка направляющих отсекателей потока в спиральном подводе перед центростремительными напорными каналами направляющего аппарата обеспечивает более равномерное и плавное вхождение потоков жидкости из подвода в эти каналы, повышая гидравлический к.п.д. гидропульсора.The installation of guiding flow shutoffs in a spiral supply in front of the centripetal pressure channels of the guiding apparatus provides a more uniform and smooth entry of fluid flows from the supply into these channels, increasing the hydraulic efficiency hydropulsor.
Размещение в центростремительных напорных дугообразно-спиральных каналах направляющего аппарата спиральных в виде конических пружин завихрителей обеспечивает движение жидкости также в двухпоточной спирально-завихренной форме, ведущей к ускорению потока на входе в центростремительные напорные каналы гидротурбинной ступени рабочего колеса и повышению скорости и объема течения через них, что увеличивает мощность ступени.Placing swirls spiral in the form of centripetal pressure arcuate-channel channels of the guiding apparatus spiral in the form of conical springs ensures the fluid movement also in a double-flow spiral-swirling form, leading to an acceleration of the flow at the inlet to the centripetal pressure channels of the hydraulic turbine stage of the impeller and an increase in the speed and volume of flow through them, which increases the power of the stage.
Установка на валу гидропульсора в области отсасывающей трубы сливной гидротурбинной ступени рабочего колеса втулки с расположенными на ней спиральными лопастями под постоянными или равномерно уменьшающимися шагами (увеличивающимися углами установки) обеспечивает закручивание стекающей из сливных каналов колеса жидкости вокруг оси вращения. А вследствие того, что в вихре возрастает не только тангенциальная, но и осевая скорость потока и, кроме того, в ускоряемом потоке воды происходит ее самопроизвольное охлаждение с превращением части тепловой энергии воды в кинетическую энергию потока (теплоемкость воды очень высока и по расчетам ученых при охлаждении 1-го литра воды, примерно на 1°С, он может ускоряться в движении на 0,9 м/с), то на спиральные лопатки гидротурбины давит не только гидростатическая сила столба воды, но и сила инерции массы, движущейся с ускорением воды. И с учетом того, что кинетическая энергия потока является квадратичной функцией от его скорости, то при этом повышается напор, расход и к.п.д. сливных гидротурбинных центростремительной и осевой ступеней. Кроме того, с ростом скорости потока увеличивается переход скоростного напора в динамическое разрежение, повышая отсасывающее действие трубы, и всасывание формирует силовой импульс, превосходящий по своему влиянию давление напора на входе (см., например, Н.М. Щапов. Турбинное оборудование гидростанций. М.-Л., Госэнергоиздат, 1961 г., с. 92, 156 и Л.П. Фоминский. Начала теории движения во времени, гл. 6.4 Энергия вращения. Популярное изложение, Черкассы, 1995 г.).The installation of a sleeve on the shaft of the hydropulsor in the area of the suction pipe of the drain hydraulic turbine stage of the impeller of the sleeve with spiral blades located on it under constant or evenly decreasing steps (increasing installation angles) ensures twisting of the fluid flowing from the drain channels of the wheel around the axis of rotation. And due to the fact that not only the tangential, but also the axial flow velocity increases in the vortex, and, in addition, in the accelerated water flow, it spontaneously cools with the conversion of part of the thermal energy of the water to kinetic energy of the flow (the heat capacity of water is very high and according to scientists cooling 1 liter of water, about 1 ° C, it can be accelerated in motion by 0.9 m / s), then not only the hydrostatic force of the water column, but also the inertia force of the mass moving with the acceleration of water presses on the spiral blades of the hydroturbine . And taking into account the fact that the kinetic energy of the flow is a quadratic function of its speed, then the pressure, flow rate and efficiency increase. drain hydro-turbine centripetal and axial stages. In addition, with an increase in the flow velocity, the transition of the pressure head to dynamic rarefaction increases, increasing the suction effect of the pipe, and the suction generates a power impulse that exceeds the pressure of the inlet pressure (see, for example, N.M. Shchapov. Turbine equipment of hydroelectric stations. M.-L., Gosenergoizdat, 1961, pp. 92, 156, and L.P. Fominsky, The Beginnings of the Theory of Time-Movement, Ch. 6.4. Rotational Energy. Popular Statement, Cherkasy, 1995).
При этом положительным отличием предлагаемой конструкции гидропульсора от известных конструкций с тем же наружным диаметром, например направляющего аппарата, является возможность ступенчатого регулирования и увеличения параметров выходного потока за счет изменения геометрии каналов на сменяемых конусах и завихрителей в них. Увеличение напора подаваемой гидропульсором жидкости за счет повышения мощности гидротурбинной сливной ступени привода гидропульсора обеспечивается также увеличением действия отсасывающей трубы с расположенными в ней спиральными лопастями на валу на сливной поток.At the same time, the positive difference between the proposed design of the hydro-pulser and the known designs with the same outer diameter, for example, a guide vane, is the possibility of stepwise regulation and increase of the output flow parameters due to changes in the geometry of the channels on interchangeable cones and swirlers in them. An increase in the pressure of the fluid supplied by the hydro-pulser due to an increase in the power of the hydraulic turbine drainage stage of the hydro-pulser drive is also provided by an increase in the action of the suction pipe with spiral blades located in it on the shaft on the drain flow.
В известных конструкциях гидропульсоров вращающееся радиально-осевое турбинное рабочее колесо направляет поступающую в него жидкость то в сливную, то в напорную полости за счет того, что центростремительные каналы колеса открыты попеременно то вниз, то вверх. При открытии каналов вниз жидкость при свободном сливе на нижний уровень достигает некоторой максимальной скорости, при которой вращающееся рабочее колесо, повернувшись на определенный угол, закрывает сливные каналы и открывает обращенные вверх напорные каналы.In known designs of hydraulic pulsers, a rotating radial-axial turbine impeller directs the fluid that enters it into the drain and then into the pressure cavity due to the fact that the centripetal channels of the wheel are open alternately down and up. When opening the channels down, the liquid at free discharge to the lower level reaches a certain maximum speed at which the rotating impeller, having turned a certain angle, closes the drain channels and opens upward pressure channels.
Благодаря приобретенному импульсу жидкость устремляется через напорные каналы в нагнетательную линию, поднимая вверх находящуюся в ней жидкость. Вследствие произведенной работы поднятия и потери энергии давление в подводе понижается, вода приходит в состояние покоя и потекла бы из напорной полости обратно, если бы в это время за счет поворота рабочего колеса не произошло закрытия напорных напорных каналов и открытия сливных каналов.Due to the acquired impulse, the liquid rushes through the pressure channels into the discharge line, lifting up the liquid in it. Due to the work of raising and loss of energy, the pressure in the supply drops, the water comes to rest and would flow back from the pressure cavity if at this time due to the rotation of the impeller the pressure head channels were not closed and the drain channels opened.
В предлагаемой конструкции дополнительно к изменению потока то в сливную, то в напорную полости центростремительным рабочим колесом известных конструкций гидропульсоров осуществляется вихревое движение жидкости в каналах гидропульсора, обеспечивающее ускорение ее движение при пульсациях жидкости между низшей и наивысшей скоростями движения, что создает условия для более эффективной работы гидропульсора за счет усиления ударных волн слабой интенсивности.In the proposed design, in addition to changing the flow either to the drain or to the pressure cavity, the centripetal impeller of the known designs of the hydro-pulsers carries out a swirling movement of fluid in the channels of the hydro-pulser, which accelerates its movement with pulsations of the fluid between the lowest and highest speeds, which creates conditions for more efficient operation hydro-pulser due to amplification of shock waves of low intensity.
Таким образом, заявленная конструкция вихревого гидропульсора имеет технические преимущества по сравнению с известными конструкциями.Thus, the claimed design of the vortex hydropulsor has technical advantages compared with known designs.
Данные, подтверждающие достоверность достижения решения указанной задачи изобретения, описаны в специальной технической литературе (см., например, Ростовцев В.Н. Утилизация малых падений вод. Изд. Девриена А.Ф. Петроград, 1916 г., Конради Ф.В. Гидропульсор. Ташкент, 1939 г., Чистопольский С.Д. Гидравлические тараны. М., Онти Гл. ред. Энергетич. Лит-ры, 1936 г., Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика, т. 6. Гидродинамика. М., Наука. Физмат, 1988 г., с. 460, Жмудь А.Е. Гидравлический удар в гидротурбинных установках, Долинский А.А. Использование принципа дискретно-импульсного ввода энергии для создания эффективных энергосберегающих технологий. Инженерно-физический журнал, 1996 г., Фоминский Л.П. Энергия вращения, 2000 г., Родионов Б.Н. и др. Вихревая энергетика. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2001 г. №3 (26) и др.).The data confirming the reliability of achieving the solution of this problem of the invention are described in special technical literature (see, for example, Rostovtsev V.N. Disposal of small water drops. Publishing house Devriena A.F. Petrograd, 1916, Konradi F.V. Gidropulsor Tashkent, 1939, SD Chistopolsky, Hydraulic rams, M., Onti, chief editor, Energeticheski Literatury, 1936, Landau, LD, Lifshits, EM Theoretical Physics, vol. 6 Hydrodynamics. M., Science. Fizmat, 1988, p. 460, Zhmud A.E. Water hammer in hydraulic turbine units, Dolinsky A.A. Use of the discrete principle of o-pulse energy input to create effective energy-saving technologies. Engineering Physics Journal, 1996, Fominsky LP Rotation Energy, 2000, BN Rodionov et al. Vortex Energy. Building Materials, Equipment, Technologies XXI century, 2001 No. 3 (26) and others.).
Сущность изобретения поясняется чертежами заявляемой конструкции гидропульсора на фиг. 1 и 2.The invention is illustrated by drawings of the inventive design of the hydropulsor in FIG. 1 and 2.
На фиг. 1 изображен вертикальный разрез вихревого гидропульсора.In FIG. 1 shows a vertical section of a vortex hydro-pulsator.
На фиг. 2 изображены:In FIG. 2 are shown:
- верхняя правая четверть фиг. 2 - разрез Α-A по конусу с выполненными на нем спиральными центростремительными каналами, в которых размещены спиральные завихрители потока;- the upper right quarter of FIG. 2 - section Α-A along the cone with spiral centripetal channels made on it, in which spiral flow swirls are placed;
- нижняя правая четверть фиг. 2 - разрез Б-Б (от периферии к центру) по спиральному подводу, с установленными в нем направляющими отсекателями потока, по верхним напорным центростремительным каналам направляющего аппарата, с установленными в них завихрителями потока и его лопатками, по верхним напорным центростремительным каналам и лопастям рабочего колеса и по конусу с выполненными на нем спиральными центростремительными каналами, в которых размещены спиральные завихрители потока;- the lower right quarter of FIG. 2 - section BB (from the periphery to the center) along a spiral supply, with guiding flow shutoffs installed in it, along the upper pressure head centripetal channels of the guiding apparatus, with flow swirls and its blades installed in them, along the upper pressure head centripetal channels and working blades wheels and cone with spiral centripetal channels made on it, in which spiral flow swirls are placed;
- нижняя левая часть фиг. 2 - разрез В-В (от периферии к центру) по спиральному подводу, по нижним сливным центростремительным каналам и лопаткам направляющего канала, по нижним сливным центростремительным каналам и лопастям рабочего колеса, входу в отсасывающую трубу и втулке на валу, с расположенными на ней спиральными лопастями;- the lower left part of FIG. 2 - section BB (from the periphery to the center) along a spiral supply, along the lower centripetal drain channels and vanes of the guide channel, along the lower centripetal drain channels and impeller blades, the entrance to the suction pipe and sleeve on the shaft, with spiral blades;
- верхняя левая часть фиг. 2 - разрез Г-Г по отсасывающей трубе и расположенной в ней втулке со спиральными лопастями.- the upper left part of FIG. 2 - section GG on the suction pipe and the sleeve located in it with spiral blades.
Данный гидропульсор включает в себя:This hydropulsor includes:
- подвод 1 (например, спиральный) с расположенными в его верхней части (в зоне напорных каналов направляющего аппарата) направляющими отсекателями 2 потока;- supply 1 (for example, spiral) with
- направляющий аппарат 3 с верхними лопатками 4, образующими дугообразные центростремительные напорные каналы 5, с установленными в них завихрителями 6, и нижними лопатками 7, образующими центростремительные сливные каналы 8. Направляющий аппарат 3 установлен внутри спирального подвода 1 на опоре 9.- a
- рабочее колесо 10 с нижним ведущим диском 11, в котом выполнены нижние лопасти 12, образующие центростремительные гидротурбинные сливные каналы 13, и с верхним ведомым диском 14, в котором выполнены верхние лопасти 15, образующие центростремительные напорные каналы 16;- the
- усеченный конус 17, на боковой поверхности которого выполнены центростремительные каналы 18 в виде спиральных пазов с увеличивающимся к верхнему основанию конуса шагом, в которых размещены завихрители 19 потока в виде цилиндрических пружин, а сами каналы снаружи закрыты конической тонкостенной обечайкой 20. Вращающийся конус 17 вместе с обечайкой 20 размещен внутри корпуса 21, который конгруэнтно повторяет наружные поверхности напорных каналов 5 и лопаток 4 направляющего аппарата 3, рабочего колеса 10 и обечайки 20;- a
- диффузор 22, в который осуществлен выход жидкости из каналов 18 конуса 17;- a
- отводящий конус 23;-
- вал 24 гидропульсора установлен в антифрикционных радиальных опорах скольжения 25 и опирается пятой 26 на осевую опору скольжения 27. Для восприятия знакопеременных осевых гидравлических сил установлен контрподпятник 28 с пятой 29. Радиальные и осевые опоры скольжения смазываются перекачиваемой жидкостью. Верхние опоры скольжения 25 и 27 установлены в корпусе 30, закрепленном в диффузоре 22, а нижние опоры скольжения 25 и 28 установлены в неподвижной втулке 31, закрепленной посредством цилиндрических штифтов 32 на опоре 9.- the shaft 24 of the hydraulic pulser is mounted in anti-friction
- отсасывающая труба 33 для слива жидкости из сливных каналов 13 рабочего колеса 10 состоит из диффузора 34, фланца 35 и обтекателя 36, при помощи которого труба крепится к опоре 9;- the
- втулка 37 с закрепленными на ней осевыми спиральными, уменьшающемуся по ходу потока шага лопастями 38.-
При работе гидропульсора жидкость с верхнего бьефа (водозабора) бассейна подается под напором по трубе в подвод 1, из которого попадает в центростремительные сливные каналы 8, а по направляющим отсекателям потока 2, организующим равномерное попадание жидкости по расположенным по окружности каналам, - в напорные каналы 5 направляющего аппарата 3.During the operation of the hydropulsor, liquid from the upper pool (water intake) of the pool is supplied under pressure through a pipe to inlet 1, from which it enters the
В положении рабочего колеса 10, когда его верхние лопасти 15, выполненные в ведомом диске 14, перекрывают выходы напорных каналов 5 направляющего аппарата 3, открыты выходы центростремительных сливных каналов 8, образованных лопатками 7 направляющего аппарата 3, в центростремительные сливные каналы 13, образованные лопастями 12 на ведущем диске 11 рабочего колеса 10. Протекающая по сливным каналам 13 жидкость за счет воздействия на лопасти 12 приводит во вращение центростремительную сливную гидротурбинную ступень рабочего колеса 10 гидропульсора.In the position of the
Из сливных каналов 13 жидкость попадает в отсасывающую трубу 33, внутри диффузора 34 которой протекает по осевым спиральным лопастям 38, закрепленным на втулке 37, расположенной на валу 24 гидропульсора.From the
Т.к. на спиральные лопасти 38 давит не только гидростатическая сила столба жидкости, но и сила инерции массы, движущейся с ускорением вращающейся воды, то при этом повышается вращающий момент на лопастях 38 и за счет создаваемого скоростным потоком динамического разрежения повышается отсасывающее действие трубы 33, увеличивающее мощность гидротурбинной сливной ступени рабочего колеса 10 гидропульсора.Because not only the hydrostatic force of the liquid column presses on the
При повороте рабочего колеса 10 его нижние лопасти 12, выполненные в нижнем ведущем диске 11, перекрывают выходы нижних сливных каналов 8, образованные лопатками 7 направляющего аппарата 3. Вследствие резкого перекрытия сливных каналов 8 за счет быстрого изменения скорости сливного потока происходит скачок давления - гидравлический удар и фронт ударной волны при изменении направления своего движения проходит в открывающиеся входы напорных каналов 16 рабочего колеса 10, повышая давление движущейся в них жидкости. При полном открытии напорных каналов 16, образованных лопастями 15 рабочего колеса 10, они совпадают с напорными каналами 5, образованными лопатками 4 направляющего аппарата 3, и жидкость по каналам 5, через расположенные в них завихрители 6 в виде конусных спиралей, обеспечивающих движение жидкости в двухпоточной спирально-завихренной форме, с ускорением поступает в центростремительные напорные каналы 16 рабочего колеса 10, попутно создавая за счет воздействия на лопасти 15 вращающий момент на рабочем колесе 10.When the
Из вращающихся напорных каналов 16 жидкость поступает в кольцевое пространство вокруг нижнего основания усеченного конуса 17, а затем частично проходит по зазору между обечайкой 20 конуса 17 и внутренней поверхностью конусной части корпуса 21, а основная часть жидкости поступает во вращающиеся центростремительные каналы 18, в виде спиральных пазов, в которых размещены спиральные завихрители 19 потока в виде цилиндрических пружин и закрытых с внешней стороны прилегающей к конусу 17 обечайкой 20.From the
При движении потоков по спиральным центростремительным каналам 18, выпрямляющимся по ходу потока к вертикальной оси за счет увеличивающегося их шага по направлению к верхнему основанию усеченного конуса 17, завихрения их в каналах 18 вокруг собственной оси спиральными завихрителями 19 и вращения каналов 18 вокруг вертикальной оси конуса, протекающая жидкость приобретает сложное движение в центростремительной спирально-завихренной форме, обеспечивая ускорение протекания основных потоков, что в свою очередь вызывает рост сил всасывания на выходе из каналов 18 в диффузор 22, обеспечивающий цикл центробежного ускорения жидкости при отводе ее в конус 23. За счет возрастания скорости движения жидкости к выходу возрастающий импульс сил всасывания превосходит по своему влиянию давление напора на входе в гидропульсор, что приводит к росту напора и расхода жидкости на его выходе, обеспечивая конструкцию более высокими параметрами.When the flows are moving along spiral
Антифрикционные радиальные опоры скольжения 25, осевая опора скольжения 27 с пятой 26 и опора (контрподпятник) 28 с пятой 29, в которых установлен вал 24, смазываются проходящей через гидропульсор жидкостью.Antifriction
Таким образом, предлагаемая конструкция гидропульсора имеет практическую ценность и может создать технический и экономический эффект при внедрении возобновляемых гидравлических источников энергии, способствуя энергосбережению при решении задач подъема жидкостей без применения приводных двигателей.Thus, the proposed design of the hydropulsor has practical value and can create a technical and economic effect when introducing renewable hydraulic energy sources, contributing to energy saving in solving the problems of lifting liquids without the use of drive motors.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138471A RU2623611C2 (en) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | Vortex hydropulsor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015138471A RU2623611C2 (en) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | Vortex hydropulsor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015138471A RU2015138471A (en) | 2017-03-16 |
RU2623611C2 true RU2623611C2 (en) | 2017-06-28 |
Family
ID=58454487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015138471A RU2623611C2 (en) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | Vortex hydropulsor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2623611C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR466729A (en) * | 1913-12-30 | 1914-05-22 | Thomson Houston Comp Francaise | New pumping process |
GB297121A (en) * | 1927-09-15 | 1929-02-28 | Emil Faure | Improvements in hydraulic rams, or pressure transformers based upon the principle ofthe hydraulic hammer shock |
SU18057A1 (en) * | 1929-03-23 | 1930-09-30 | П.Т. Будничук | Modifying hydraulic ramming |
SU24710A1 (en) * | 1929-03-22 | 1931-12-31 | Д.И. Трембовельский | Pressure gidropulsor |
RU2457367C2 (en) * | 2010-07-06 | 2012-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Свет. Вода. Тепло" | Hydraulic pulsator |
-
2015
- 2015-09-09 RU RU2015138471A patent/RU2623611C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR466729A (en) * | 1913-12-30 | 1914-05-22 | Thomson Houston Comp Francaise | New pumping process |
GB297121A (en) * | 1927-09-15 | 1929-02-28 | Emil Faure | Improvements in hydraulic rams, or pressure transformers based upon the principle ofthe hydraulic hammer shock |
SU24710A1 (en) * | 1929-03-22 | 1931-12-31 | Д.И. Трембовельский | Pressure gidropulsor |
SU18057A1 (en) * | 1929-03-23 | 1930-09-30 | П.Т. Будничук | Modifying hydraulic ramming |
RU2457367C2 (en) * | 2010-07-06 | 2012-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Свет. Вода. Тепло" | Hydraulic pulsator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015138471A (en) | 2017-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11028816B2 (en) | Gravitational vortex water turbine assembly | |
CA2863373C (en) | Submersible disk-type pump for viscous and solids-laden fluids having helical inducer | |
JP6496010B2 (en) | Apparatus and method for converting thermal energy | |
KR101070136B1 (en) | Impeller including cylinder type vanes | |
RU2457367C2 (en) | Hydraulic pulsator | |
Rode et al. | A review on development in design of multistage centrifugal pump | |
RU2623611C2 (en) | Vortex hydropulsor | |
RU2161737C1 (en) | Multistage centrifugal pump | |
US20170312761A1 (en) | Active rotating separator | |
RU2422733C1 (en) | Heat cavitation generator | |
RU180414U1 (en) | Submersible multi-stage vane pump stage | |
CN102434215A (en) | Outer-rotor fluid power machine | |
RU173966U1 (en) | VORTEX GAS SEPARATOR | |
RU2677299C1 (en) | Guide device for centrifugal multi-stage pump | |
CN103306736A (en) | Power turbine and power machine of the power turbine | |
RU2122653C1 (en) | Submersible electric pumping unit | |
RU2340795C1 (en) | Centrifugal reaction impeller | |
EA009266B1 (en) | Submersible centrifugal electric pump | |
RU2669442C2 (en) | Vortex cavitator | |
RU175269U1 (en) | Hydraulic Low Pressure Propeller Turbine | |
RU2511974C1 (en) | Pump assembly of turbo-pump unit, and automatic axial rotor unloading mechanism of turbo-pump unit | |
RU2644794C2 (en) | Vortex electrohydropulsor | |
RU2499914C1 (en) | Vertical radial-flow pump | |
RU2537205C1 (en) | Crude booster pump and crude booster pump impeller | |
RU2455521C2 (en) | Kazachenko hydraulic hpp unit, guide vanes, impeller, wheel seal, and flow regulator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170910 |