RU2673965C1 - Насосный гидроагрегат - Google Patents
Насосный гидроагрегат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673965C1 RU2673965C1 RU2015148578A RU2015148578A RU2673965C1 RU 2673965 C1 RU2673965 C1 RU 2673965C1 RU 2015148578 A RU2015148578 A RU 2015148578A RU 2015148578 A RU2015148578 A RU 2015148578A RU 2673965 C1 RU2673965 C1 RU 2673965C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- propeller
- cylinder
- centrifugal pump
- pump
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/04—Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid driven
- F04D13/043—Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid driven the pump wheel carrying the fluid driving means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к насосным гидроагрегатам. Насосный гидроагрегат содержит центробежный насос и пропеллерную гидротурбину, которые смонтированы на общем валу. Пропеллерная гидротурбина снабжена водоводом в форме усеченного конуса, состыкованного на меньшем сечении с цилиндром, в котором смонтирована пропеллерная гидротурбина. Всасывающий патрубок центробежного насоса обращен к пропеллерной гидротурбине. Вал по торцам смонтирован в радиально-упорных подшипниках, гнезда которых радиальными спицами смонтированы на боковой поверхности цилиндра. В плоскости равновесия гидроагрегата к цилиндру снаружи смонтированы втулки, через которые проходят опорные стойки, на которых сверху смонтирован ворот с барабанами для тросов, которыми гидроагрегат подвешен. Изобретение направлено на повышение КПД, обеспечение номинальной производительности при подаче воды потребителю. 5 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области водных насосов автономно поднимающих воду из естественных водных потоков (ручьи, реки) на высоту 10-20 метров с производительностью 1-5 м /сек.
Аналогом изобретения является турбоагрегат (см. GB 729097 A, 04.05.1955, F03B11/06), в котором турбина приводит в действие крыльчатку центробежного насоса через вал. Данное устройство может быть использовано в реактивных двигателях. Недостатком указанного устройства является низкий КПД.
Прототипом изобретения является насосный агрегат, состоящий из турбины, которая посредством вала, приводит в действие центробежный насос (см. FR 725958 A, 20.05.1932, F03B17/06). Недостатком насосного агрегата является её сложность при монтаже и низкий КПД при работе.
Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.
Указанная задача достигается в насосном гидроагрегате, содержащем центробежный насос и пропеллерную гидротурбину, согласно изобретению, центробежный насос и пропеллерная гидротурбина смонтированы на общем валу, пропеллерная гидротурбина снабжена водоводом в форме усеченного конуса, состыкованного на меньшем сечении с цилиндром, в котором смонтирована пропеллерная гидротурбина, всасывающий патрубок центробежного насоса обращен к пропеллерной гидротурбине, вал по торцам смонтирован в радиально-упорных подшипниках, гнезда которых радиальными спицами смонтированы на боковой поверхности цилиндра, в плоскости равновесия гидроагрегата к цилиндру снаружи смонтированы втулки, через которые проходят опорные стойки, на которых сверху смонтирован ворот с барабанами для тросов, которыми гидроагрегат подвешен.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых
На фиг. 1 изображен аналог, бытовой электронасос.
На фиг. 2 - аналог, агрегат Цезинга.
На фиг. 3 - главный вид изобретения в аксиально горизонтальном сечении.
На фиг. 4 - вид устройства сзади по ходу водного потока.
На фиг. 5 - график аксиального распределения скоростей водного потока в водоводе.
1 - электродвигатель.
2 - центробежный насос.
3 - рабочее колесо.
4 - входной патрубок.
5 - выходной патрубок.
6 - первый поршневой насос.
7 - второй поршневой насос.
8 - водяное колесо.
9 - коленчатый вал.
10 - накопительная емкость.
11 - труба к потребителю воды.
12 - водный поток.
13 - пропеллерная гидротурбина.
14 - центробежный насос.
15 - общий вал.
16 - радиально-упорные подшипники.
17 - цилиндр водовода.
18 - усеченный конус водовода.
19 - исходный водный поток со скоростью
20 - спицы для крепления радиально-упорных подшипниковых узлов 16.
21 - втулки.
22 - опорные стойки.
23 - грунт.
24 - ворот.
25 - барабаны для тросов.
26 - водоотводящая труба.
27 - водозаборный патрубок.
28 - уровень водного потока.
Изобретение состоит из пропеллерной гидротурбины 13 и центробежного насоса 14, которые смонтированы на общем валу 15, который вращается в двух радиально-упорных подшипниках 16. Конструктивно пропеллерная гидротурбина 13 смонтирована в цилиндре 17, который аксиально состыкован с усеченным конусом 18 и они совместно образуют водовод, принимающий водный поток 19 со скоростью v1.
Оба подшипника 16 в узлах радиально-упорного типа стыкуются с цилиндром 17 спицами 20.
Цилиндр 17 снаружи диаметрально, в плоскости равновесия устройства снабжен двумя втулками 21 под две опорные стойки 22, которые заглублены в грунт 23, на которых монтируется ворот 24 с барабанами для тросов 25, которыми устройство подвешивается.
Центробежный насос 14 снабжен входным патрубком 26 и водно-отводящей трубой 27. Для работы входной конус 18 опущен под уровень водного потока 28.
Действует изобретение следующим образом.
Набегающий водный поток 19 со скоростью v1 в усеченном конусе 18 ускоряется до скорости v2 согласно законам гидродинамики о неразрывности потока при стационарном движении ( см. Фриш С.Э., Тиморева А.В. «Курс общей физики» М. 1957. т. 1, с. 140).
В изобретении S1>S2, V2>V1,
где с S1 площадь входного сечения конуса 18,
S2 площадь выходного сечения конуса 18.
В цилиндре 17 пропеллерная гидротурбина 17 вращается ускоренно передавая вращение через вал 15 рабочему колесу центробежного насоса 14, который всасывает часть водного потока из цилиндра 17 входным патрубком 26 и по водоотводящей трубе 27 подает ее потребителю.
На фигуре 5 представлен график изменения скоростей водного потока при его перемещении вдоль оси водовода. Из графика видно, как поток воды со скорости v1 ускоряется в усеченном корпусе 18 до скорости v2, взаимодействуя с гидротурбиной 13 поток замедляется до скорости v3, а в центробежном насосе 14 снова ускоряется. При совершенном согласовании параметров устройства весь поток воды 19 может подаваться потребителю.
Изменение уровня потока 28 компенсируется воротом 24 и фиксированием его положения. При полном подъеме устройство из водного потока 28 вода потребителю не подается, можно выполнять профилактику или делать ремонт.
Таким образом, изобретение позволяет автономно и экологично подавать воду под давлением в трубопровод потребителя.
Технологически изобретение доступно для изготовления в мастерских с небольшим комплексом оборудования и материалов. Даже при кустарном производстве устройство будет рентабельным.
Гидроэнергетический расчет показывает следующее.
Водный поток массой m движущейся со скоростью v обладает мощностью P=mv.
Есть нормативная единица в одну лошадиную силу Масса водного потока, входящего через площадку S в каждую секунду определиться произведениями
Если ее пронормировать в лошадиных силах или кВт, то получится расчетная мощность предполагаемого изобретения.
Для равнинных рек скорость водного потока равна 1 м/сек. В результате расчетов получается таблица
Анализ табличных данных показывает, что в выбранном диапазоне диаметра водного потока от 0,5 до 4 м. мощность надвигающегося водного потока при скорости 1 м/с будет меняться от 0,18 до 12,4 кВт. Следовательно и проблемы с деталями конструкции устройства будут меняться соответствующим образом. Опытную установку с диаметром 0,5 м. будет сделать проще, но она будет наглядной и удобной для проведения исследований с нею.
Подводя общий итог конструкции устройства, следует отметить.
1. Конструкция достаточно жестка для внешних воздействий. Толщина металлического конуса будет зависеть от диаметра входного отверстия. При диаметре 0,5 м. достаточен лист толщиною 1 мм.
2. Корпус центробежного насоса 14 и выходного опорного узла 16 жестко соединены при изготовлении или при монтаже.
3. Спицы 20 прямолинейные, передние тоньше в сечении, а задние увеличены в сечении за счет увеличения их продольного размера. Это нужно, потому что на задний подшипниковый узел 16 налагается все давление водного потока 19 на пропеллерную турбину 13.
4. Стоек 22 для малого устройства P=024 достаточно двух. При увеличении скорости исходного водного потока и диаметра входного отверстия количество стоик 22 следует увеличить до трех или даже до четырех.
5. Гидравлическое сопротивление, создаваемое спицами, не велико.
6. Изобретения рационально и перспективно, поскольку согласно БСЭ кпд устройств таковы: - гидротурбина 85-98%, т. 6, с. 500;
- центробежный насос 80-90%, т. 17, с. 306;
- электрогенератор 96-97%, т. 6, с. 477.
Технические возможности насосного гидроагрегата можно определить на основе закона сохранения механической энергии, см. ФРИШ С.Э. Тиморева А.В. ʺКурс общей физикиʺ т. 1, М. 1957, с. 92-93.
Согласно закона сохранения кинетической энергии кинетическая энергия массы воды m1 со скоростью v1 действуя на гидротурбину поднимает некоторую массу воды m2 на высоту высоту h и они равновелики.
Проведенные расчеты сведены в таблицу.
Q - производительность насоса, P - давление на выхода центробежного насоса. Оценочный расчёт сделан в предположении отсутствия потерь на трение. Скорость течения водного потока взята достаточно низкая. С ростом скорости потока возможности насоса возрастают квадратично.
Claims (1)
- Насосный гидроагрегат, содержащий центробежный насос и пропеллерную гидротурбину, отличающийся тем, что центробежный насос и пропеллерная гидротурбина смонтированы на общем валу, пропеллерная гидротурбина снабжена водоводом в форме усеченного конуса, состыкованного на меньшем сечении с цилиндром, в котором смонтирована пропеллерная гидротурбина, всасывающий патрубок центробежного насоса обращен к пропеллерной гидротурбине, вал по торцам смонтирован в радиально-упорных подшипниках, гнезда которых радиальными спицами смонтированы на боковой поверхности цилиндра, в плоскости равновесия гидроагрегата к цилиндру снаружи смонтированы втулки, через которые проходят опорные стойки, на которых сверху смонтирован ворот с барабанами для тросов, которыми гидроагрегат подвешен.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148578A RU2673965C9 (ru) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Насосный гидроагрегат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148578A RU2673965C9 (ru) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Насосный гидроагрегат |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2673965C1 true RU2673965C1 (ru) | 2018-12-03 |
RU2673965C9 RU2673965C9 (ru) | 2019-01-16 |
Family
ID=64603814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015148578A RU2673965C9 (ru) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Насосный гидроагрегат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2673965C9 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2709234C2 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-12-17 | Александр Петрович Ишков | Гидрокомплекс |
RU2748105C2 (ru) * | 2020-02-18 | 2021-05-19 | Александр Петрович Ишков | Гидрокомплекс капсульный |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR725958A (fr) * | 1931-09-21 | 1932-05-20 | Pompes à divers usages, avec leur dispositif d'entraînement, immergés dans les cours d'eau et actionnés par eux | |
GB729097A (en) * | 1953-03-25 | 1955-05-04 | Thompson Prod Inc | Improvements in or relating to turbine units and turbine driven fuel pumps |
CN103758680A (zh) * | 2014-01-04 | 2014-04-30 | 李和坤 | 变速水轮泵 |
RU148066U1 (ru) * | 2013-12-30 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Водоподъёмник-преобразователь напора |
-
2015
- 2015-11-11 RU RU2015148578A patent/RU2673965C9/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR725958A (fr) * | 1931-09-21 | 1932-05-20 | Pompes à divers usages, avec leur dispositif d'entraînement, immergés dans les cours d'eau et actionnés par eux | |
GB729097A (en) * | 1953-03-25 | 1955-05-04 | Thompson Prod Inc | Improvements in or relating to turbine units and turbine driven fuel pumps |
RU148066U1 (ru) * | 2013-12-30 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Водоподъёмник-преобразователь напора |
CN103758680A (zh) * | 2014-01-04 | 2014-04-30 | 李和坤 | 变速水轮泵 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2709234C2 (ru) * | 2019-02-27 | 2019-12-17 | Александр Петрович Ишков | Гидрокомплекс |
RU2748105C2 (ru) * | 2020-02-18 | 2021-05-19 | Александр Петрович Ишков | Гидрокомплекс капсульный |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2673965C9 (ru) | 2019-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101609821B1 (ko) | 송수관 설치형 소수력 발전장치 | |
RU2673965C1 (ru) | Насосный гидроагрегат | |
CN105298718A (zh) | 一种具有水循环的手动水轮机 | |
JP2013130110A (ja) | 流体機械および流体プラント | |
CN108691717B (zh) | 双转轮的混流式水轮机 | |
RU2709234C2 (ru) | Гидрокомплекс | |
CN104863778A (zh) | 风力水力发电机 | |
JP2017529488A (ja) | 螺旋角度が変化するギヤ歯を備えた水力発電ギヤポンプ | |
WO2018203183A1 (en) | Flow turbine for hydro power plants | |
CN109812380A (zh) | 一种可调整进水口大小的水轮机 | |
KR101611857B1 (ko) | 수중 설치형 소수력 발전장치 | |
WO2011107799A3 (en) | Improved tidal stream turbine | |
US1530569A (en) | Hydraulic pump | |
JP2018123819A (ja) | 流動体圧縮機械および螺旋旋回流動体の流動回転力を利用した発電機。 | |
CN102943764A (zh) | 新型结构的抽水、发电两用的水轮泵 | |
RU2474724C1 (ru) | Гидроэлектрическая установка | |
RU175269U1 (ru) | Гидравлическая низконапорная пропеллерная турбина | |
RU123849U1 (ru) | Энергетическая установка для преобразования энергии воды в механическую | |
CN105179145A (zh) | 一种带适航调节装置的竖轴潮流能水轮机组 | |
CN204099231U (zh) | 潜水泵 | |
KR101556358B1 (ko) | 크로스형 블레이드 러너를 사용하는 프란시스 수차 | |
CN102966562A (zh) | 抽水、发电两用的水轮泵 | |
AU2016201909A1 (en) | Atmo-Hydro-Electrical system (AHE) - producing hydroelectricity from atmospheric pressure. | |
RU151184U1 (ru) | Гидроэнергетическая установка | |
RU2587396C1 (ru) | Осевая гидротурбина |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification |