Гидротурбина

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к турбинам, предназначенным для извлечения энергии из потока воды, например, с целью выработки электроэнергии.
Известна гидротурбина с поперечным потоком, содержащая ротор, установленный с возможностью вращения вокруг оси, причем ротор содержит, по меньшей мере, три лопасти для осуществления вращения ротора вокруг оси, когда лопасти расположены в проточной воде, при этом ротор содержит множество элементов в виде трехмерной конструкции, образованной из треугольников, причем, по меньшей мере, один из указанных элементов содержит одну из указанных лопастей, при этом, по меньшей мере, одна лопасть является удлиненной и имеет линию, которая является, по существу, прямой, при этом линия указанной, по меньшей мере, одной лопасти не является параллельной указанной оси и расположена таким образом, что линия лопасти и ось не лежат в одной плоскости (Патент РФ №2461731, F03B 7/00, 2012).
Недостаток аналога - сложная конструкция и значительные гидравлические потери в процессе работы.
Известна гидротурбина, содержащая корпус и колесо с винтовой лопастью, причем лопасть выполнена с полкой в виде цилиндрической спирали, закрепленной на лопасти с возможностью изменения вылета полки (Патент РФ №2277182, F03B 7/00, 2006).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого технического решения.
Недостатки прототипа - сложная конструкция лопасти и значительные гидравлические потери в процессе работы.
Из анализа известных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала технических средств для извлечения энергии из потока воды.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении гидравлических потерь в процессе работы при упрощении конструкции лопасти.
Для решения указанной проблемы и достижения заявленного технического результата в гидротурбине, включающей корпус с винтовой лопастью, корпус выполнен в виде отрезка круглой трубы, установленной с возможностью вращения вокруг продольной оси, винтовая лопасть выполнена в виде винтовой насадки, которая стационарно размещена в полости круглой трубы вдоль продольной оси.
Кроме того, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
- винтовая насадка выполнена в виде прямоугольного поперечного сечения, закрученного вдоль продольной оси на 180°, образуя внутреннюю и внешнюю винтовые поверхности.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели от указанного выше известного, является выполнение в гидротурбине, включающей корпус с винтовой лопастью - корпуса в виде отрезка круглой трубы, установленной с возможностью вращения вокруг продольной оси, винтовой лопасти в виде винтовой насадки, которая стационарно размещена в полости круглой трубы.
Благодаря наличию этого признака упрощается конструкция винтовой лопасти и снижаются гидравлические потери в процессе работы.
Предлагаемая гидротурбина иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показан продольный разрез гидротурбины.
На фиг. 2 - поперечный разрез А-А гидротурбины.
Гидротурбина содержит на поверхности 1 земли две опоры 2, в которых установлены подшипниковые узлы 3, в которых размещен корпус, выполненный в виде отрезка круглой трубы 4, установленной с возможностью вращения вокруг продольной оси, концы отрезка круглой трубы 4 при помощи сальниковых уплотнений 5 соединены с трубопроводом 6. Винтовая лопасть выполнена в виде винтовой насадки 7, которая выполнена в виде отрезка трубы прямоугольного поперечного сечения, закрученного вдоль продольной оси на 180° и стационарно размещена в полости отрезка круглой трубы 4. Генератор 8 через зубчатое колесо 9 меньшего диаметра соединен с зубчатым колесом 10 большего диаметра, закрепленного на поверхности круглой по центру отрезка круглой трубы 4.
Работа гидротурбины осуществляется следующим образом.
Поток воды по трубопроводу 6 минуя сальниковое уплотнение 5 поступает в отрезок круглой трубы 4 и делится на две струи. Одна струя воздействует на внешнюю поверхность винтовой насадки 7, а другая струя воздействует на внутреннюю поверхность винтовой насадки 7. В результате этого воздействия отрезок круглой трубы 4 под действием вращающего момента начинает вращаться вокруг продольной оси в подшипниковых узлах 3, установленных в опорах 2 на поверхности земли 1.
Поскольку поток воды плавно натекает и плавно сходит с винтовой насадки 7, то не образуется вихревых образований, а значит, гидравлические потери минимальны. Крутящий момент через зубчатое колесо 10 большого диаметра передается на зубчатое колесо 9 малого диаметра, установленного на валу генератора 8, который вращаясь, вырабатывает электрическую энергию.
Использование простой в изготовлении и гидравлически совершенной гидротурбины позволит широко применять ее в малой энергетике народного хозяйства при минимальных гидравлических потерях в процессе работы.