close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6797

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6797
(13) C1
(19)
7
(51) F 03B 7/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НИЗКОНАПОРНОЙ ЭНЕРГИИ
ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА И УСТРОЙСТВО ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 19980290
(22) 1998.03.25
(46) 2005.03.30
(71) Заявитель: Коваленко Владимир Эдуардович (BY)
(72) Автор: Коваленко Владимир Эдуардович (BY)
(73) Патентообладатель: Коваленко Владимир Эдуардович (BY)
BY 6797 C1
(57)
1. Способ преобразования низконапорной энергии потока жидкости или газа, включающий попеременное и одновременное всасывание жидкости или газа в одну камеру переменного объема и ее выталкивание из второй камеры переменного объема в каждой из
двух или более пар камер, расположенных на цилиндре, установленном на горизонтальной полой неподвижной оси ротора, симметрично одна камера другой в каждой паре относительно оси ротора, соответственно из всасывающей и в напорную полости оси ротора
и периодическое отключение от полостей при вращении ротора, изменение объема камер
в каждой их паре смещением их жестких подвижных стенок по радиусу ротора в одном
направлении под воздействием разности сил давления подвижных стенок на жидкость,
отличающийся тем, что жидкость или газ попеременно и одновременно подводят в одну
приводную камеру и отводят из второй приводной камеры каждой их пары соответственно из подводящей и в отводящую полости неподвижной оси, сдвигают под воздействием
разности сил давления жидкости или газа в камерах жесткие подвижные стенки каждой
пары приводных камер в одном направлении и отключают приводные камеры от подводящей и отводящей полостей при вращении ротора, сдвигом жестких подвижных стенок
Фиг. 1
BY 6797 C1
создают разность сил давления подвижных стенок приводимых камер, под воздействием
которой сдвигают подвижные стенки приводимых камер, всасывают текущую среду из
одной всасывающей полости и выталкивают во вторую нагнетательную полость одной и
более пар приводимых камер, причем каждая группа приводимых камер, расположенных
в одних и тех же плоскостях, перпендикулярных оси ротора, всасывает и выталкивает текущую среду в отдельные изолированные от других полостей соответственно всасывающую и напорную полости оси ротора, причем изменяют массу жидкости или газа и
текущих сред в камерах, расположенных по разные стороны вертикальной оси симметрии
оси ротора, чем разбалансируют массу ротора и вызывают его вращение вокруг оси ротора, при этом в каждую подводящую и из каждой отводящей полости жидкость или газ, а
также в каждую всасывающую и из каждой напорной полости текущую среду непрерывно
соответственно подводят из отдельного подводящего трубопровода и отводят в отдельный
отводящий трубопровод, а также всасывают из отдельного всасывающего трубопровода и
нагнетают в отдельный напорный трубопровод.
2. Устройство для преобразования низконапорной энергии потока жидкости или газа,
содержащее переменного объема камеры, расположенные своими неподвижными торцами
на цилиндре ротора, установленного с возможностью вращения вокруг горизонтальной
неподвижной полой оси, разделенной на всасывающую и нагнетательную полости поперечными и продольными перегородками, каждая камера выполнена с возможностью изменения объема сдвигом жесткой подвижной стенки по радиусу ротора, подвижные
стенки двух камер, расположенных симметрично относительно оси, жестко связаны между
собой и образуют пару камер, которые гидравлически соединены отверстиями в цилиндре
ротора и прорезями в оси с нагнетательной полостью одной камеры и всасывающей полостью второй камеры каждой их пары попеременно при определенных положениях ротора
или отключены от полостей при других положениях ротора, отличающееся тем, что камеры, расположенные в одних и тех же плоскостях, перпендикулярных оси ротора, образуют
группу, камеры одной или более групп выполнены приводными, а камеры одной или более других групп выполнены приводимыми с возможностью попеременного периодического подключения каждой пары камер к отдельным для каждой группы полостям и
отключения от них, каждая полость подсоединена к отдельному трубопроводу, причем
отводящий трубопровод и подводящий трубопровод жидкости или газа, а также всасывающий и напорный трубопроводы текущей среды соответственно подсоединены к отводящей полости, подводящей полости, всасывающей полости и нагнетательной полости
соответствующими им прорезями в оси ротора, подводящие и всасывающие прорези всех
групп камер расположены в первый ряд вдоль оси ротора, а отводящие и нагнетательные
прорези расположены вдоль оси ротора во второй ряд, первый и второй ряды прорезей
расположены симметрично относительно оси ротора, причем первый ряд прорезей расположен на той же или более высокой отметке по вертикали, чем второй ряд, но по разные
стороны от вертикальной плоскости симметрии оси ротора, жесткие подвижные стенки
одной или нескольких групп приводных камер, расположенных на цилиндре ротора в
один ряд с приводимыми камерами одной или нескольких их групп вдоль оси ротора, кинематически связаны между собой, а расстояние между центрами соседних отверстий цилиндра ротора по направлению его вращения по внутренней поверхности цилиндра равно
или меньше расстояния между стенками прорезей каждой полости по внешней поверхности оси ротора.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полости каждой группы камер подсоединены к трубопроводам с одного торца или одним трубопроводом с одного торца, а вторым трубопроводом с другого торца оси ротора.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что камеры каждой группы имеют различную площадь поперечного сечения, жесткие подвижные стенки камер в части их групп
выполнены с возможностью кинематического отсоединения от жестких подвижных сте2
BY 6797 C1
нок остальных групп камер, жесткой фиксации относительно неподвижной оси ротора, а
цилиндр и ротор заключены в герметический кожух, через который пропущена неподвижная ось ротора, причем подвижные стенки выполнены с возможностью изменения их
массы.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что камеры выполнены в виде сильфонов
конической формы и/или в виде цилиндра с жесткой подвижной стенкой в виде поршня со
штоком, который жестко связан со штоками других камер или их жесткими подвижными
стенками, причем шток имеет длину больше расстояния смещения поршня в цилиндре, а
каждое отверстие цилиндра ротора жестко связано трубопроводом с соответствующей камерой через ее неподвижный торец.
6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что подводящий и отводящий трубопроводы выполнены в виде сифона, пропущенного через подводящую и отводящую полости.
7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что к цилиндру ротора подсоединены с
возможностью отключения электрогенератор, а также с возможностью демонтажа радиальные держатели с установленными на их конце рабочими лопастями, выполненными в
виде полуцилиндров или полусфер с возможностью поворота на 180° и жесткой фиксации
на держателе и направленными вогнутостями против или по направлению вращения ротора.
8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что отводящие и напорные, а также всасывающие и подводящие трубопроводы снабжены вентилями и соединены между собой патрубками с вентилями между вентилями трубопроводов и соответствующими полостями, а
жесткие подвижные стенки камер выполнены с возможностью изменения их массы.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что всасывающий или подводящий трубопровод перед его вентилем соединен патрубком, имеющим вентиль, соответственно с напорным или отводящим трубопроводом после его вентиля, а напорный или отводящий
трубопровод подсоединен перед его вентилем патрубком, имеющим вентиль, соответственно к всасывающему или подводящему трубопроводам после его вентиля в одной части
или всех группах камер.
(56)
RU 2018032 C1, 1994.
SU 1809157 А1, 1993.
RU 2013658 C1, 1994.
DE 3126228 A1, 1983.
JP 57110780 A, 1982.
US 3757516 A, 1973.
US 4202177 A, 1980.
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано для преобразования низконапорной энергии потока жидкости или газа в механическую энергию
вращения и/или повышенного напора жидкости и/или газа.
Известно устройство - обратимый роторный насос и способ его осуществления [1]. В
корпусе такого насоса эксцентрично расположен вращающийся ротор. В пазах ротора
свободно перемещаются пластины-лопасти, прижимающиеся к внутренней поверхности
корпуса за счет центробежной силы или специальными пружинами. Рабочей камерой насоса является полость уплотнения на участке, равном расстоянию между двумя соседними
пластинами. Недостатком насоса являются узкие функциональные возможности, так как
устройство может быть использовано только в виде насоса или двигателя, работающих
соответственно на механической энергии вращения или преобразующего перепад давления в механическую энергию.
3
BY 6797 C1
Известно устройство [2], содержащее ротор, заключенный в кожухе, с одной стороны
которого подключен подводящий, а со второй - отводящий водоводы соответственно высокого и низкого давления. Ротор имеет радиально расположенные лопатки, установленные в полости, перпендикулярной оси водовода с минимальным зазором относительно
кожуха и снабженной боковыми стенками, образующими с лопатками камеры, в каждой
из которых размещена перегородка, разделяющая камеру на наружную и внутреннюю
герметичные полости, последняя из которых заполнена газом. Ротор имеет вращающийся
полый цилиндр, сообщенный при помощи газоводов с внутренними полостями, и эластичные перегородки, разделяющие полости соединены жесткой связью.
Недостатком является то, что устройство и способ, по которому она работает, имеет
узкие функциональные возможности. Так, это техническое решение позволяет использовать только энергию перепада давления закрытого потока.
Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому является способ использования кинетической энергии потока и устройство для его осуществления [3].
По способу попеременно и одновременно всасывают жидкость в одну камеру переменного объема и ее выталкивают из второй камеры переменного объема в каждой, двух
или более пар камер, расположенных на цилиндре ротора симметрично одна камера другой относительно горизонтальной неподвижной оси, соответственно из всасывающей и в
напорную полости оси и периодически отключают от этих полостей при вращении ротора,
изменяют объем камер в каждой их паре смещением их жестких подвижных стенок по радиусу ротора в одном направлении под воздействием разности сил давления подвижных
стенок на жидкость.
Устройство для осуществления способа содержит переменного объема камеры, расположенные своим неподвижным торцом на цилиндре ротора, установленном с возможностью вращения вокруг горизонтальной неподвижной полой оси. Эта ось разделена на
всасывающую и нагнетательную полости поперечными и продольными перегородками.
Каждая камера выполнена с возможностью изменения объема сдвигом жесткой подвижной стенки по радиусу ротора, подвижные стенки двух камер, расположенных симметрично относительно оси жестко связаны между собой и образуют пару камер, которые
гидравлически соединены отверстиям в цилиндре ротора и прорезями в оси с нагнетательной полости одной камеры и всасывавшей полостью второй камеры каждой их пары
попеременно при определенных положениях ротора, или отключены от полости при других положениях ротора.
Недостатком этого технического решения является то, что оно имеет узкие функциональные возможности. Так, оно позволяет использовать только кинетическую энергии потока и не дает возможности использовать энергию перепада давлений жидкости или газа.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей при преобразовании энергии перепада давления жидкости или газа, а также их кинетической энергии однонаправленного потока в механическую энергию вращения и перекачки одной или
нескольких текущих сред одновременно, или только в механическую анергию вращения.
Решение задачи позволяет расширить возможности использования низкопотенциальных перепадов давления и кинетической энергии движущегося в одном направлении потока, прежде всего водного, удовлетворения расширенных потребностей потребителей.
Задача решается по способу тем, что жидкость или газ попеременно и одновременно
подают в одну приводную камеру и отводят из второй приводной камеры каждой их пары
соответственно из подводящей и в отводящую полости неподвижной оси, сдвигают жесткие
подвижные стенки каждой пары приводных камер в одном направлении под воздействием
разности сил давления жидкости или газа в камерах на подвижные стенки отключают
приводные камеры от подводящей и отводящей полости при вращении ротора, сдвигом
подвижных стенок каждой пары приводных камер создают разность сил давления подвижных стенок приводимых камер, под воздействием которой сдвигают подвижные стенки
приводимых камер, всасывают текущую среду из одной всасывающей полости и выталки4
BY 6797 C1
вают во вторую нагнетательную полость одной или более пар приводимых камер. При
этом каждая группа приводимых камер, расположенных в одних и тех же плоскостях,
перпендикулярных оси, всасывают и выталкивают текущую среду в отдельные изолированные от других полостей соответственно всасывавшую и напорную полости оси. Вызывают вращение ротора вокруг оси изменением массы жидкости или газа и текущих сред в
камерах, расположенных по разные стороны вертикальной оси симметрии неподвижной
оси ротора, чем разбалансируют его массу. При этом в каждую подводящую и на каждой
отводящей полости жидкость или газ, а также в каждую всасывающую и из каждой напорной
полости текущую среду непрерывно соответственно подводят на отдельного подводящего
трубопровода и отводят в отдельный отводящий трубопровод, а также всасывают из отдельного всасывающего трубопровода и нагнетают в отдельный напорный трубопровод.
По устройству для осуществления способа задача решается тем, что камеры, расположенные в одних и тех же плоскостях, перпендикулярных оси ротора, образуют группу, две
или более групп камер имеют одну или несколько из них выполненными приводными, а
вторая группа или остальные группы имеют камеры, выполненными приводимыми с возможностью попеременного периодического подключения каждой пары камер к отдельным для каждой группы полостям и отключения от них, каждая полость подсоединена к
отдельному трубопроводу, причем отводящий трубопровод и подводящий трубопровод
жидкости или газа, а также всасывающий и напорный трубопроводы текущей среды
соответственно подсоединены к отводящей полости с отводящей прорезью, подводящей
полости с подводящей прорезью, всасывающей полости с всасывавшей прорезью, нагнетательной полости с нагнетательной прорезью в оси ротора, подводящие и всасывающие
прорези всех групп камер расположены в первый ряд вдоль оси ротора, а отводящие и нагнетательные прорези во второй ряд, первый и второй ряды прорезей расположены симметрично друг другу относительно оси ротора. Причем первый ряд прорезей на той же или
более высокой отметке по вертикали, чем второй ряд, но по равные стороны от вертикальной оси симметрии оси ротора, жесткие подвижные стенки одной или нескольких
групп приводных камер, расположенные на цилиндре ротора в один ряд с приводимыми
камерами одной или нескольких их групп вдоль оси ротора, кинематически связаны между собой. Расстояние между центрами соседних отверстий цилиндра ротора по направлению его вращения по внутренней поверхности цилиндра равно или меньше расстояния
между стенками прорезей каждой полости по внешней поверхности оси ротора.
Полости каждой группы камер могут быть подсоединены к соответствующим трубопроводам с одной стороны или с двух сторон относительно оси ротора. Камеры каждой
группы могут иметь различные площади поперечных сечений по сравнению с камерами
других групп, жесткие подвижные стенки камер в части их групп могут быть выполнены с
возможностью кинематического отсоединения от жестких подвижных стенок остальных
групп камер и жесткой фиксации относительно неподвижной оси ротора, а цилиндр и ротор размещен в герметичном кожухе.
Камеры могут быть выполнены в виде сильфонов конической формы и/или в виде цилиндра с жесткой подвивкой стенкой, выполненной в виде поршня со штоком, который
жестко связан со штоками других камер или их жесткими подвижными стенками. В этом
случае шток имеет длину больше расстояния смещения поршня в цилиндре, а каждое отверстие цилиндра ротора жестко связано трубопроводом с соответствующей камерой через ее неподвижный торец.
Подводящий и отводящий трубопроводы могут быть выполнены в виде сифона, пропущенного через подводящую и отводящую полости.
К цилиндру ротора могут быть подсоединены с возможностью отсоединения электрогенератор, а также с возможностью демонтажа радиальные держатели с установленными
на их конце рабочими лопатками, выполненными в виде полуцилиндров или полусфер, с
возможностью поворота на 180° и жесткой фиксации на держателе и направленными вогнутостями против или по направлению вращения ротора.
5
BY 6797 C1
Отводящие напорные, а также всасывавшие подводящие трубопроводы могут быть
снабжены вентилями и соединены между собой патрубками с вентилями между вентилями трубопроводов и соответствующими полостями, а подвижные стенки камер выполнены с возможностью изменения их массы.
Всасывающий и подающий трубопровод перед его вентилем может быть соединен
патрубком, имеющим вентиль, соответственно с напорным или отводящим трубопроводом после его вентиля, а напорный или отводящий трубопровод могут быть подсоединены
перед его вентилем патрубком, имеющим вентиль, соответственно с всасывающим или
подающим трубопроводом после его вентиля в одной части или всех группах камер.
Признак способа, касающийся подачи и отвода жидкости или газа является необходимым условием обеспечения работоспособности, а сдвига подвижных стенок разностью
сил давления на них в каждой паре необходимым условием обеспечения работоспособности и решения поставленной задачи, так как обеспечивает получение механической энергии вращения и нагнетания жидкости и/или газа за счет энергии перепада давления
жидкости или газа.
Переключение части или всех приводимых камер в режим работы приводных дает
возможность изменять в более широком диапазоне соотношение между получаемой механической энергией вращения и нагнетания.
Существенным является также то, что по сравнению с гидравлическими таранами и
турбинами, рассматриваемое техническое решение экологически является более приемлемым, так как в меньшей мере повреждает живые организмы, проходящие с водой через
рабочие органы устройств.
Признак по устройству, касающийся расположения камер и их подключения, обеспечивает необходимые условия для осуществления способа, а признак, касающийся полостей,
прорезей, трубопроводов, их связи и расположения являются достаточными условиями
осуществления способа.
Различные площади поперечных сечений камер в их группах позволяют дополнительно
расширить возможности устройства по нагнетанию жидкости и газа по напору и расходу.
Возможность кинематического отсоединения подвижных стенок камер части групп, как
это предлагается, обеспечивает более широкий диапазон регулирования преобразования.
Признаки, касающиеся вида выполнения камер, дают возможность дополнительно
расширить возможности конструктивного решения поставленной задачи и в случае выполнения в виде сильфона диапазон использования для преобразования изменения перепада давления. Соединение отверстия цилиндра ротора через трубопровод с камерой
позволяет увеличить момент сил вращения ротора.
Выполнение подводящего и отводящего трубопроводов в виде сифона позволяет расширять возможности использования устройства. Так, этот признак обеспечивает использование перепада воды, созданного, например, глухой земляной дамбой без создания
специального водовыпуска в теле дамбы.
Наличие подсоединенных к цилиндру ротора электрогенератора, а также держателей с
рабочими полостями дополнительно позволяет использовать кинетическую энергию, например, водного потока в реке. Возможность поворота рабочих лопаток на 180° дает возможность создавать с помощью устройства течения в противоположных направлениях в
водоемах.
Возможность изменения массы подвижных стенок камер позволяет регулировать момент сил вращения ротора и его угловую скорость вращения.
Предлагаемое соединение трубопроводов патрубками с вентилями и наличие вентилей
на трубопроводах дополнительно обеспечивают расширение функционального использования каждой группы камер без переподсоединения трубопроводами к источникам перепада
давления и потребителям перекачиваемых текших сред, а именно позволяет использовать
группы камер в зависимости от необходимости в качестве приводной или приводимой.
Совокупность приведенных признаков обеспечивает решение поставленной задачи.
6
BY 6797 C1
Способ осуществляют с помощью устройства, приведенного на фиг. 1. На фиг. 1 показан продольный разрез устройства с тремя группами камер, на фиг. 2 - поперечный разрез
устройства с двумя парами камер, на фиг. 3 - поперечный разрез у торца подсоединения
трубопроводов к полостям, на фиг. 4 - схема соединения трубопроводов патрубками через
вентили, на фиг. 5 - схема выполнения подводящего и отводящего трубопровода в виде
сифона, на фиг. 6 - поперечный разрез устройства с тремя парами камер и держателями с
рабочими лопастями.
Устройство содержит горизонтальную неподвижную полую ось 1 разделенную на полости 2 поперечными 3 и продольными 4 перегородками. На оси 1 установлен с возможностью вращения вокруг нее цилиндр 5 ротора 6. На цилиндре 5 установлены переменного
объема камеры 7 своими неподвижными торцами 8. Камеры 7 выполнены с возможностью изменения своего объема сдвигом жесткой подвижной стенки 9 по радиусу ротора 6.
Стенки 9 камер 7, расположенных симметрично оси, жестко связаны между собой тягами 10 и образуют пару камер, которые гидравлически соединены отверстиями - 11 в
цилиндре 5 и прорезями 12 в оси 1 с противоположно расположенными относительно оси 1
полостями 2, причем первой камеры 7 с первой полостью 2, а второй камеры 7 со второй
полостью 2 в одних положениях ротора 6 и первой камеры 7 со второй полостью 2 второй
камеры 7 с первой полостью 2 при вторых положениях ротора 6 и изолированы от полостей 2 при третьих положениях ротора 6. В одних и тех же плоскостях, перпендикулярных
оси 1 ротора 6, расположено несколько пар камер 7. Камеры 7, находящиеся в одних плоскостях, образуют свою группу 13. Камеры 7, расположенные на одной и той же линии 14
вдоль оси 1, имеют стенки 9, жестко соединенные между собой связками 15, которые выполнены с возможностью отсоединений одной или нескольких пар камер 7 в каждой
группе 13 от другой или других камер 7 каждой линии 14. Пары камер 7 каждой из группы 13
выполнены с возможностью подсоединения и отсоединения от отдельных для каждой
группы 13 пар полостей 2. Каждая пара плоскостей 2 каждой группы 13 подсоединены
одна к всасывающему 16, вторая к напорному 17 трубопроводам текущей среды или одна
к подводящему 18 и вторая к отводящему 19 трубопроводам жидкости или газа, и образуют соответственно всасывавшую полость 20, нагнетательную полость 21 или подводящую
полость 22, отводящую полость 23 с соответствующими прорезями 12 (см. фиг. 1). Подводящие 22 и всасывающие 20 полости 2 расположены в первый ряд вдоль оси 1, а отводящие 23 и нагнетательные 21 - во второй ряд. Первый и второй ряды прорезей 12
расположены симметрично относительно оси 1, причем первый ряд прорезей 12 расположен на той же или более высокой отметке по вертикали, чем второй ряд, но по разные
стороны вертикальной плоскости симметрии оси 1. Группы 13 являются приводными и
имеют приводные камеры 7 при периодическом их подсоединении к подводящей 22 и отводящей 23 полостям 2, а группы 13 являются приводимыми и имеют приводимые камеры, когда их периодически подсоединяют к всасывающей 20 и нагнетательной 21
полостям 2. Отверстия 11 имеют расстояние между своим центром и центром соседнего
отверстия по направлению вращения ротора 6 по внутренней поверхности цилиндра 5
равное или меньшее расстояния между соответствующими стенками прорезей каждой полости 2 по внешней поверхности оси 1 в том же направлении.
Полости каждой группы камер могут быть подсоединены к трубопроводам с одного
торца, или один с одного торца, а второй с другого торца оси ротора. Камеры 7 каждой
группы 13 могут иметь различные площади поперечных сечений по сравнению с камерами 7 других групп 13.
Камеры 7 могут быть выполнены в виде сильфонов конической формы (на фиг. не показано) и/или в виде цилиндра 24 с жесткой подвижной стенкой - в виде поршня 25 со
штоком 26, который жестко связан со штоками 26 других камер 7 или их жесткими подвижными стенками, причем шток 26 имеет длину больше расстояния смещения поршня 25
в цилиндре 24. Стенки 9 сильфонных камер 7 с внутренней стороны могут иметь накладки 27.
7
BY 6797 C1
Подводящий 18 и отводящий 19 трубопроводы могут быть выполнены в виде сифона
28, пропущенного через подводящую 22 и отводящую 23 полости 2.
К цилиндру 5 ротора 6 могут быть подсоединены с возможностью демонтажа радиальные держатели 29 с установленными на их конце рабочими лопастями 30, выполненными в виде полуцилиндров или полусфер с возможностью поворота на [80 и жесткой
фиксации на держателе 29 и направленными вогнутостями 31 против или по направлению
вращения ротора 6 (см. фиг. 6).
Отводящие 19 и напорные 17, а также всасывающие 16 и подводящие 18 трубопроводы могут быть снабжены вентилями 32 и соединены между собой патрубками 33 с вентилями 34 между вентилями 32 и соответствующими полостями 2, а всасывающий 16 или
подводящий 18 - перед его вентилем 32 соединен патрубками 35, имеющими вентиль 36,
соответственно с напорным 17 или отводящим 19 трубопроводом после его вентиля 32, а
напорный 17 или отводящий трубопровод 19 подсоединен перед его вентилем 32 патрубком 37, имеющим вентиль 38, соответственно к всасывавшему 16 или подводящему 18
трубопроводам после его вентиля 32 в одной или всех группах 13 камер 7 (см. фиг. 4).
Цилиндр 5 и ротор 6 могут быть помещены в герметический кожух 37, через который
пропущена ось 1 (см. фиг. 5).
Сдвиг цилиндра 5 вдоль оси 1 ограничивают выступами 40 или патрубком 41 с винтом-фиксатором 42. Рабочая лопасть 43 на фиг. 6 показана повернутой на 180° в отличие
от остальных лопастей 33.
Подвижные стенки 9 приводных камер 7 могут быть выполнены имеющими повышенную массу. Напорный трубопровод 11 может иметь выходной торец, подсоединенный
к наливному водохранилищу 44 (фиг. 5). Заборный торец всасывавшего трубопровода 16
расположен в пруде 45, а торец отводящий часть сифона 28 - в нижнем бьефе 46 за
дамбой 47, тогда как заборный торец сифона 28 - в верхнем бьефе.
Отверстия 11 могут быть соединены через торцы 8 с камерами 7 и/или цилиндрами 24
жесткими трубопроводами 48, один торец которого жестко соединен с цилиндром 5, а
вторым торцом - с торцом 8 камер 7 (фиг. 6).
Подвижные стенки 9 с внешней стороны могут иметь, например, винт, расположенный перпендикулярно к этой стенке, и на который могут навинчиваться или свинчиваться
дополнительные массы, например, в виде отдельных пластинок (на фиг. не показано).
Цилиндр 5 ротора 6 может быть кинематически с возможностью отключения связан с
электрогенератором (на фиг. не показано).
Способ осуществляют на примере работы устройства его осуществления следующим
образом:
В случае использования перепада давления воды, созданного дамбой, образующей
пруд, воду из верхнего бьефа подают по подводящему трубопроводу 18 в подводящую
полость 22 группы [3, камеры которой имеют наибольшее поперечное сечение, а выходной торец отводящего трубопровода 19, подсоединенный к отводящей полости 23, размещают в нижнем бьефе (фиг. 5). Под действием разности сил давления воды в паре камер 7,
подсоединенных верхняя к полости 22, а нижняя к полости 25, подвижную стенку 9 верхней камеры 7 сдвигают по радиусу ротора 6 от оси 1, а стенку 9 нижней камеры к оси 1. В
результате разбалансируют ротор 6 и создают вращающий момент сил, поворачивающий
ротор 6. При этом одновременно сдвигом стенок 9 приводных камер V сдвигают стенки 9
приводимой группы 13 камер 7, в результате в верхнюю приводную камеру текущая среда,
например вода, всасывается из верхнего бьефа по всасывающему трубопроводу 16 через
всасывающую полость 20 в верхнюю камеры 7 пары, подключенной к всасывающей полости 20. Аналогично воду из нижней камеры 7 этой пары выталкивают через нагнетательную полость 21 в напорный трубопровод 17 и по нему, например, в наливное
водохранилище 44 (фиг. 5). Это приводит к созданию дополнительного момента силы
вращения ротора 6.
8
BY 6797 C1
Под действием созданного момента сил вращения ротор 6 вращается, попеременно
отключая пары камер 7 от полостей 2 и подключая их к соответствующим полостям 22,
обеспечивая непрерывный процесс работы устройства.
Вода по трубопроводу 17 может быть поднята на высоту до [4]
(1)
H = ηh-w1/w2,
где h - разность уровней воды в верхнем и нижнем бьефах,
w1, w2 - соответственно площадь поперечного сечения приводных и приводимых камер 7,
η - КПД устройства.
Из соотношения (1) следует, что чем больше соотношение w1/w2, тем на большую высоту Н может быть подана вода при постоянном h.
Вода может подаваться не только в водохранилище 44 для использования ее на орошение, водоснабжение, перераспределение стока реки во времени, аккумулирование гидроэнергии и т.д., но и непосредственно потребителю, например, для водопоя крупного
рогатого скота на выпасе его в пойме реки для обеспечения требуемых норм экологической защиты реки, исключающей непосредственный водопой животных из реки.
При наличии двух приводимых групп 13 вторая из них может быть дополнительно использована для забора, например, сточных вод из оросительной системы для их возврата в
систему орошения. В этом случае заборный торец всасывавшего трубопровода 16 размещают в сборнике сточных вод, а выходной торец напорного трубопровода 17 в систему
подачи воды на орошение.
Аналогично можно использовать перепад давления газа, например, в газопроводе подвода природного газа потребителю, когда необходимо при этом понизить давление. В
этом случае вместо воды подводят и отводят от природных камер газ.
Наличие вентилей 32 на трубопроводах и соединение их патрубками 33 с вентилями 34,
как показано на фиг. 4, позволяет переключать группы 13 камер 7 по мере необходимости
в другой режим работы без изменения подсоединения торцов трубопроводов. Так, закрыв
все вентили 32, на всасывающих 16 и напорных 17 трубопроводах и открыв вентили 34 на
патрубках 33 устройство переводят в режим работы преобразователя только в механическую энергию вращения. Когда открытыми являются вентили 32 только на одном подводящем 18 и одном отводящем 19 трубопроводах устройство преобразует перепад давления
только одного источника во всех группах 13 камер 7.
При закрытых вентилях 32, например, на одном подводящем 18 и одном отводящем 19
трубопроводах одной группы 13 камер 7 и открытых вентилях 38 патрубка 37 и вентилях 36 патрубка 35 позволяет группу 13 камер 7 переводить, например, с режима приводимой в режим приводной. Так, перевод группы 13, осуществляющей подачу воды в
водохранилище 44, в режим работы как приводной позволяет использовать напор между
уровнем воды в водохранилище 44 и верхним бьефом пруда 45. Это позволяет использовать устройство аккумулирования гидравлической энергии, перераспределяя ее во времени, и используя, когда в ней возникает повышенная потребность.
Чем больше длина трубопровода 48 и масса стенок 5, тем больше преобразуемой энергии получают в виде механической энергии вращением ротора, и наоборот. При наличии
электрогенератора, кинетически подсоединенного к цилиндру 5 ротора 6, механическая
энергия вращения может быть использована для получения электроэнергии.
При использовании только кинетической энергии водного потока (фиг. 6) и переключении всех групп 13 камер 7 в режим работы приводимых устройство работает как нагнетатель текущих сред, причем каждая группа 13 камер 7 может перекачивать каждая свою
текущую среду: воду, воздух, жидкое удобрение и т.д., или все одну среду. Величину напора перекачки регулируют величиной массы стенок 9 камер 7 каждой группы 13 в пределах преобразуемой механической энергии вращения ротора 6.
9
BY 6797 C1
Изобретение прежде всего целесообразно использовать для решения комплексных задач в сельском и водном хозяйствах при удовлетворении периодических и временных потребностей, в частности, в электроэнергии, относительно небольшой по мощности, в
водоснабжении и водоотведении, в сжатом воздухе для аэрации, флотации и обезжелезивания воды, при подсушке сена и зерна, вентиляции хранилищ и складов и других целей,
особенно в местах, удаленных от стационарных сетей энергоснабжения.
Источники информации:
1. Карасев Б.В., Дечев В.И. Основы гидравлики, гидравлические машины и сельскохозяйственное водоснабжение. - Мн.: Ураджай, 1985. - С. 226.
2. А.с. СССР 1126711, F 03В 7/00, F 04В 45/04 // Бюл. № 44, 1984.
3. Заявка РБ 970180 от 28.03.1997.
4. Большаков В.А., Константинов Ю.М., Попов В.Н. и др. Cправочник по гидравлике. Киев: Виша школа, 1984. - С. 15-18.
Фиг. 2
Фиг. 3
10
BY 6797 C1
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
223 Кб
Теги
by6797, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа