ГИДРОТУРБИНА

Полезная модель предназначено для преобразования энергии гидравлического потока и может быть использовано в качестве гидроэлектроагрегата электростанции.
Известна гидротурбина, содержащая корпус с торцевыми крышками, впускным и выпускным патрубками, размещенные в корпусе два ротора с подвижными пластинами, одни концы которых шарнирно прикреплены к ротору, и обтекаемую направляющую. Кроме того, турбина оснащена дополнительной системой, включающей насос, распределительное устройство и трубопроводы, которые обеспечивают создание давления воды в последовательно образуемых полостях между подвижными пластинами и корпусом. Причем на корпусе гидротурбины установлены два кронштейна со стороны впускного патрубка для крепления трубопроводов (см. патент РФ №2191919, кл. F03B 17/06, опубл. 27.10.2002).
Однако эта гидротурбина имеет недостаточно высокий КПД, т.к. в данной конструкции, где используются два ротора в одном агрегате с подачей воды на каждый ротор в отдельности и наличии жесткой связи между роторами возникает асинхронность крутящих моментов вследствие неравномерности объемной подачи на роторы. Намного увеличивается расход воды. Конструкция турбины, дополненная насосной станцией, чрезмерно сложна для решения поставленной задачи. Возможны явления кавитации, возникающие на крыльчатке насоса и вызывающие эрозию роторов.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения КПД гидротурбины, снижение расхода воды, упрощение конструкции.
Это достигается тем, что, согласно полезной модели, гидротурбина, содержащая корпус с впускными тангенциальными каналами, выпускным аппаратом, двумя последовательно и соосно установленными в камере корпуса роторами, снабженными турбинными лопатками, генератор электрического тока, отличающаяся тем, что роторы выполнены в виде усеченных конусов, установленных с возможностью независимого вращения, снабженных спиральными турбинными лопатками на конических поверхностях, обращенных друг к другу, выпускной аппарат выполнен в виде сужающегося зазора между стенкой камеры и лопатками второго ротора, а генератор электрического тока выполнен в виде пустотелых взаимосопрягающихся цилиндров, снабженных электромагнитами как статоры и роторы, причем статор расположен в роторе, концентрически и эквидистантно, электромагниты размещены на образующих статора и ротора, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, при этом ротор генератора скреплен с одним ротором турбины, а статор - с другим.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид гидротурбины в разрезе, на фиг.2 вид на впускной направляющий аппарат.
Гидротурбина содержит корпус 1 с впускным направляющим аппаратом в виде тангенциальных каналов 2 в корпусе 1, выпускным аппаратом 3, двумя последовательно и соосно установленными в камере 4 корпуса 1 роторами 5, 6, снабженными спиральными турбинными лопатками 7 на их конусных поверхностях 8. Каждый из роторов 5, 6, установлен с возможностью независимого вращения на своих валах 9, 10 и подшипниковых опорах 11, 12 турбинными лопатками 7 друг к другу. Выпускной аппарат 3 выполнен в виде сужающегося зазора между стенкой камеры 4 и лопатками 7 второго ротора 6. Генератор 13 электрического тока выполнен в виде пустотелых взаимосопрягающихся цилиндров, снабженных электромагнитами 14, как статор 15 и ротор 16, причем статор 15 расположен в роторе 16, концентрически и эквидистантно, электромагниты 14 размещены на образующих статора 15 и ротора 16, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, при этом ротор 16 генератора скреплен с ротором 5 турбины, а статор 15 - с ротором 6 турбины.
Гидротурбина работает следующим образом.
Поток воды поступает через впускные каналы 2 в камеру 4 корпуса 1 и закручивается относительно оси турбины в силу тангенциального расположения каналов 2. Столб воды, высота которого определяется расстоянием между впускными тангенциальными каналами 2 и уровнем в водохранилище, давит на турбинные лопатками 7 ротора 5 и заставляет его вращаться, отдавая кинетическую энергию генератору 13. Попадая в нижнюю часть камеры поток поступает в общую полость и направляется от центра на периферию по конусной поверхности ротора 6, отражается от конусной поверхности получает дополнительное ускорение, попадает на лопатки 8.
Далее, ускоренный поток по касательной взаимодействует с тыльной поверхностью лопаток 7 ротора 6, приводя ротор 6 в противоположное вращение относительно ротора 5. При этом выпускной аппарат 3 за счет уменьшения сечения в кольцевом зазоре повышает давление в потоке, что создает дополнительное усилие на валу и, соответственно, повышает КПД турбины.
Далее роторы 5, 6 приводят во вращение статор 15 и ротор 16 генератора, при этом их встречное вращение обеспечивает более частое взаимодействие магнитных полей электромагнитов 14 с противоположной полярностью, что дает за счет встречного вращения с увеличением частоты вращения рост выработки электроэнергии. Маховичные массы статора 15 и ротора 16 (стенки цилиндров), удаленные от центра вращения, дают дополнительный крутящий момент и стабилизацию оборотов.
Предлагаемая конструкция гидротурбины позволяет обеспечить ее быстрый разгон, повысить крутящий момент, мощность и КПД. Все это возможно за счет создания дополнительного давления в полости гидротурбины и встречного вращения ротора и статора генератора.
Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства гидротурбин и электромашин.