WO2021112811A1 - Низкозатратная антикавитационная гидротурбина - Google Patents

Низкозатратная антикавитационная гидротурбина Download PDF

Info

Publication number
WO2021112811A1
WO2021112811A1 PCT/UA2021/000012 UA2021000012W WO2021112811A1 WO 2021112811 A1 WO2021112811 A1 WO 2021112811A1 UA 2021000012 W UA2021000012 W UA 2021000012W WO 2021112811 A1 WO2021112811 A1 WO 2021112811A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydraulic turbine
housing
turbine
low
cavitation
Prior art date
Application number
PCT/UA2021/000012
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Иван Иванович КОТУРБАЧ
Original Assignee
Иван Иванович КОТУРБАЧ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иван Иванович КОТУРБАЧ filed Critical Иван Иванович КОТУРБАЧ
Priority to EP21729789.4A priority Critical patent/EP4071345A4/en
Publication of WO2021112811A1 publication Critical patent/WO2021112811A1/ru

Links

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
    • F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • 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
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/02—Casings
    • 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
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/04—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for diminishing cavitation or vibration, e.g. balancing
    • 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
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • 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
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16—Stators
    • 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
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16—Stators
    • F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/186—Spiral or volute casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/18—Air and water being simultaneously used as working fluid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the invention relates to hydropower, namely, it can be used to convert the kinetic energy of water into mechanical rotary motion with the subsequent generation of electrical energy.
  • the specified design is very expensive, material-intensive and costly to operate and repair.
  • the technical result and task of the proposed technical solution is to simplify the design and simplify the manufacture, increase the power and efficiency of the hydraulic turbine, reduce the water consumption, which will significantly increase the use of the river water resource, reduce the cost of generating electricity and increase the service life of the unit as a whole.
  • the hydraulic turbine which includes a horizontally located rotor with blades, which are rigidly attached to the rotor crosspiece, while the shape of the blades exactly repeats the configuration of the inner annular chamber of the turbine housing.
  • two supply pipes are rigidly attached opposite the holes, and the suction pipe is rigidly attached to the outer surface of the hydraulic turbine housing opposite the opening in the hydraulic turbine housing.
  • Longitudinal slots with a compressed air supply channel are made in the axial housing of the hydraulic turbine opposite the opening of the suction pipe.
  • FIG. 1 shows a General view of the hydraulic turbine in section along A - A in Fig. 2.
  • FIG. 2 is a side view with a partial section for clarity of the process.
  • FIG. 3 is a bottom view.
  • the hydraulic turbine consists of a prefabricated body 1, a rotor 2, with a crosspiece 3, to which the blades are rigidly attached 4.
  • Two feed pipes 5 are rigidly attached to the side surface of the body 1 at the corresponding holes on both sides, and to the outer surface of the body 1 at the corresponding hole in the radial the direction of the rigidly attached suction pipe 6.
  • the entire structure is formed on the axial housing of the hydraulic turbine 7 in which the bearings 8 and the sealing elements 9 are mounted, and channels for supplying compressed air 10 are formed.
  • the entire structure is connected by fastening elements (screws) 11.
  • the hydraulic turbine is attached to the concrete foundation 12 through the brackets 13.
  • the hydraulic turbine works as follows. Pressurized water is supplied to the turbines through two side supply pipes 5.
  • longitudinal channels 10 are made in the axial zone of the device for supplying compressed air to the vacuum zone.
  • the blade After active emptying, the blade enters the zone of the supply nozzles 5 and the process is repeated again.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Низкозатратная антикавитационная гидротурбина состоит из корпуса (1), ротора (2) и лопастей (4), Два подающих патрубка (5) расположены на боковой поверхности корпуса (1), а отсасывающая труба (6) размещена в радиальной части корпуса (1) гидротурбины. В осевом корпусе (7) сформированы каналы (10) для подачи сжатого воздуха.

Description

НИЗКОЗАТРАТНАЯ АНТИКАВИТАЦИОННАЯ ГИДРОТУРБИНА
ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно может быть использовано для преобразования кинетической энергии воды в механическое вращательное движение с последующей выработкой электрической энергии.
Известная радиально-осевая турбина Фрэнсиса (Развитие теплоэнергетики и гидроэнергетики. Книга 3 "Гидротурбины и Обратимые гидромашины. Энергитика 2013 С. Плачков).
На таких гидротурбинах поток воды входит в рабочее колесо в радиальном направлении, а выходит из него в осевом.
Недостатком указанной гидротурбины является то, что контакт воды с лопатками турбины для передачи потенциальной энергии проходит очень непродолжительный период времени, уменьшает КПД и значительно увеличивает расходы воды.
За счет изменения направления воды с радиальной на осевой значительно увеличивается нагрузка на направляющий аппарат, лопатки гидротурбины, и на весь агрегат в целом. Данная конструкция обязывает всю конструкцию изготавливать консольной, что значительно уменьшает устойчивость, увеличивает вибрацию, возможность разрушения агрегата вследствие высоких кавитационных составляющих и возникновения гидроударов.
Указанная конструкция является очень дорогой, материалоемкой и высокостоимостной в эксплуатации и ремонте.
Техническим результатом и задачей, предложенного технического решения является упрощение конструкции и упрощение изготовления, увеличение мощности и КПД гидротурбины, уменьшение расхода воды, что значительно увеличит использование гидроресурса рек, уменьшит расходы на производство электроэнергии и увеличит срок службы агрегата в целом.
Поставленная задача решается тем, что гидротурбина, которая включает в себя горизонтально расположеный ротор с лопастями, которые жестко прикреплены к крестовине ротора, при этом форма лопастей точно повторяет конфигурацию внутренней кольцевой камеры корпуса турбины. К боковой поверхности корпуса турбины с двух сторон жестко прикреплены два подающих патрубки напротив отверстий, а отсасывающая труба жестко прикреплена к внешней поверхности корпуса гидротурбины напротив отверстия в корпусе гидротурбины. В осевой корпуса гидротурбины напротив отверстия отсасывающей трубы выполнены продольные прорези с каналом подачи сжатого воздуха. Указанное устройство позволит упростить конструкцию и ее дальнейшую эксплуатацию, повысит мощность, надежность и КПД гидротурбины.
Вследствие уменьшения расхода воды значительно повысится эффективность использования гидроресурса рек и долговечность гидротурбины.
Значительно уменьшится материалоемкость себестоимость изготовления гидротурбины, ее монтаж, а вследствие этого значительно уменьшится себестоимость изготовления электрической энергии. Суть изобретения поясняется чертежами, где на:
Фиг. 1 показан общий вид гидротурбины в разрезе по А- А на фиг. 2.
Фиг. 2 - вид сбоку с частичным разрезом для наглядности процесса.
Фиг. 3 - вид снизу.
Гидротурбина состоит из сборного корпуса 1, ротора 2, с крестовиной 3, к которой жестко прикреплены лопасти 4. К боковой поверхности корпуса 1 у соответствующих отверстий с двух сторон жестко прикреплены два подающих патрубки 5, а к внешней поверхности корпуса 1 у соответствующего отверстия в радиальном направлении жестко прикреплена отсасывающая труба 6.
Вся конструкция сформирована на осевой корпуса гидротурбины 7 в котором вмонтированы подшипники 8 и элементы уплотнения 9, и сформированы каналы для подачи сжатого воздуха 10. Вся конструкция соединена элементами крепления (винтами) 11. Гидротурбина прикреплена к бетонному фундаменту 12 через кронштейны 13.
Гидротурбина работает следующим образом. Вода под давлением подается в гидротурбины через два боковых подающих патрубки 5.
Конструкция с двумя подающими патрубками выбрана из-за необходимости компенсации осевых усилий и более быстрого заполнения гидротурбины. При этом потенциальная энергия воды, которая передается на лопасти гидротурбины, выполнена так, что она точно повторяет конфигурацию внутренней кольцевой камеры, которая сформирована корпусом гидротурбины 1.
Для более полной герметизации можно использовать дополнительные уплотнители. При этом потенциальная энергия воды превращается в вращательное движение ротора 2. Далее лопатки 4 движутся под напором воды по кольцевой камере до отверстия в корпусе у отсасывающей трубы 6. Одновременно, в результате выброса воды, со значительным понижением давления в противоположной части, создается зона вакуума (кавитации) что делает невозможным полное опорожнение гидротурбины.
Для этого в осевой зоне устройства изготовлены продольные каналы 10 для подачи сжатого воздуха в зону разрежения.
После активного опорожнения лопатка переходит в зону подающих патрубков 5 и процесс повторяется снова.

Claims

НИЗКОЗАТРАТНАЯ АНТИКАВИТАЦИОННАЯ ГИДРОТУРБИНА
ФОРМУЛА
Низкозатратная антикавитационная гидротурбина, которая состоит из корпуса ротора и лопастей, которая отличается тем, что два подающих патрубки расположены на боковой поверхности корпуса, а отсасывающая труба размещена в радиальной части корпуса гидротурбины, а в осевом корпусе сформирован каналы для подачи сжатого воздуха.
PCT/UA2021/000012 2019-12-06 2021-02-05 Низкозатратная антикавитационная гидротурбина WO2021112811A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21729789.4A EP4071345A4 (en) 2019-12-06 2021-02-05 COST-EFFECTIVE ANTI-CAVITATION HYDRAULIC TURBINE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201911717U UA140512U (uk) 2019-12-06 2019-12-06 Низьковитратна антикавітаційна гідротурбіна
UAU201911717 2019-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021112811A1 true WO2021112811A1 (ru) 2021-06-10

Family

ID=71115683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2021/000012 WO2021112811A1 (ru) 2019-12-06 2021-02-05 Низкозатратная антикавитационная гидротурбина

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4071345A4 (ru)
UA (1) UA140512U (ru)
WO (1) WO2021112811A1 (ru)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU399618A1 (ru) * 1970-06-29 1973-10-03 А. А. Сотников , Н. И. Пылаев Ленинградский Металлический завод ХХП съезда КПСС УСТРОЙСТВО дл ПОДАЧИ ВОЗДУХА в ЗОНУ КАВИТАЦИИ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ГИДРОТУРБИНЫ
JPS5219832A (en) * 1975-08-06 1977-02-15 Hitachi Ltd Production method of casing for hydraulic machinery
JPS59203880A (ja) * 1983-05-02 1984-11-19 Hitachi Ltd 多段ポンプ水車の振動低減方法
EP0125496A1 (de) * 1983-04-15 1984-11-21 Kurt Waldhauser Wasserturbine
JPS61279777A (ja) * 1985-06-04 1986-12-10 Fuji Electric Co Ltd 複流水車のキヤビテ−シヨン抑制方法
KR20020017031A (ko) * 2000-08-28 2002-03-07 김진수 수력을 이용한 발전기
WO2009151349A1 (en) * 2008-06-10 2009-12-17 Vasile Silaghi Hydraulic turbine with circular flow
RU2489597C1 (ru) * 2011-12-12 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Устройство для повышения устойчивости работы радиально-осевой гидротурбины
UA88708U (ru) * 2013-11-11 2014-03-25 Євгеній Георгійович Самойленко Высоконапорная гидравлическая машина самойленко

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB986797A (en) * 1960-04-09 1965-03-24 Hussein Haekal Improvements in and relating to machines comprising a bladed rotor such as water turbines and pumps
CN102384005A (zh) * 2011-05-17 2012-03-21 李光天 二级喷射冲击式水轮机

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU399618A1 (ru) * 1970-06-29 1973-10-03 А. А. Сотников , Н. И. Пылаев Ленинградский Металлический завод ХХП съезда КПСС УСТРОЙСТВО дл ПОДАЧИ ВОЗДУХА в ЗОНУ КАВИТАЦИИ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ГИДРОТУРБИНЫ
JPS5219832A (en) * 1975-08-06 1977-02-15 Hitachi Ltd Production method of casing for hydraulic machinery
EP0125496A1 (de) * 1983-04-15 1984-11-21 Kurt Waldhauser Wasserturbine
JPS59203880A (ja) * 1983-05-02 1984-11-19 Hitachi Ltd 多段ポンプ水車の振動低減方法
JPS61279777A (ja) * 1985-06-04 1986-12-10 Fuji Electric Co Ltd 複流水車のキヤビテ−シヨン抑制方法
KR20020017031A (ko) * 2000-08-28 2002-03-07 김진수 수력을 이용한 발전기
WO2009151349A1 (en) * 2008-06-10 2009-12-17 Vasile Silaghi Hydraulic turbine with circular flow
RU2489597C1 (ru) * 2011-12-12 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Устройство для повышения устойчивости работы радиально-осевой гидротурбины
UA88708U (ru) * 2013-11-11 2014-03-25 Євгеній Георгійович Самойленко Высоконапорная гидравлическая машина самойленко

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4071345A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
UA140512U (uk) 2020-02-25
EP4071345A1 (en) 2022-10-12
EP4071345A4 (en) 2024-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101589225B (zh) 采用螺旋式涡轮的发电系统
CN105102823B (zh) 流体机械和用于流体机械的导流元件
KR20130026439A (ko) 재생 에너지형 발전 장치
KR20090076158A (ko) 스팀 터빈
CN104595094B (zh) 水力涡轮发电机
EP2623766A1 (en) Hydrostatic-layer wave-energy power generating device
KR101654899B1 (ko) 소수력 발전장치
CN101666287A (zh) 一种双向六工况潮汐机组
AU2013302217A1 (en) Turbine assembly
US10077755B2 (en) Method and device for producing a driving force by bringing about differences in a closed gas/liquid system
EP4071345A1 (en) Low-cost anti-cavitation hydraulic turbine
AU2017230919B2 (en) An energy generating arrangement powered by tidal water and a method for providing such an arrangement
WO2016066985A2 (en) Water turbine
KR100720909B1 (ko) 회전익 날개 끝 간극유동 손실 방지용 임펄스 터빈
CN102384055A (zh) 低转速柱塞泵装置及应用该装置的风力发电装置
UA123486C2 (uk) Низьковитратна антикавітаційна турбіна
CN202338433U (zh) 一种由反冲动能发动机驱动的水能发电机组
WO2021154198A1 (ru) Низкозатратная паровая турбина низкого давления
CN212003412U (zh) 一种管道水力发电机组
GB2555392A (en) Radial rotor system
UA124751C2 (uk) Низьковитратна парова турбіна низького тиску
KR101388216B1 (ko) 반작용식 터빈
CN102434352A (zh) 一种由反冲动能发动机驱动的水能发电机组
CN219975343U (zh) 高转速独立主轴的防水结构
CN202561045U (zh) 冷却塔用微型水轮机

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21729789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021729789

Country of ref document: EP

Effective date: 20220706