Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТУРБИНА
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТУРБИНА

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТУРБИНА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: возвратно-поступательное движение поршня, через жидкость, воздействующую на рабочие лопатки роторов, преобразуется во вращательное движение рабочих валов. Гидротурбина состоит из корпуса 1, разделенного перегородкой 2 на полости 4 и 5. В полости 4 размещены соосно два ротора 6 и 7, полость 5 буферная. Цилиндр 16 содержит поршень 26. Гидротурбина позволяет создать большой вращающий момент при любых оборотах. Не нужен понижающий обороты редуктор, бесшумность при работе. 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2094648
Класс(ы) патента: F03B13/00
Номер заявки: 95110554/06
Дата подачи заявки: 21.06.1995
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Пустынцев Александр Алексеевич[UA]
Автор(ы): Пустынцев Александр Алексеевич[UA]
Патентообладатель(и): Пустынцев Александр Алексеевич[UA]
Описание изобретения: Изобретение относится к области машиностроения, а именно к гидравлическим турбинам и может быть использовано на транспорте, в спортивных средствах передвижения, глубоководных аппаратах, торпедах.
Известен турбинный двигатель торпеды (см. Сереженков С.Н. Титов В.А. Ракетное противолодочное и торпедное оружие. -: М. Военное изд. 1986. с. 28). Недостатком данной турбины является, высокая температура и обороты при которых работают лопатки.
Известна также однокорпусная турбина для атомного ледокола (см. Слободянюк П.И. Поляков В.И. Судовые паровые и газовые турбины и их эксплуатация. -: Л. Судостроение. 1983. с. 77) выбранная автором в качестве прототипа, состоящая из корпуса, дисков с рабочими лопатками, рабочего вала.
Недостатком всех паровых турбин является то, что это двигатель высоких скоростей истечения пара и частоты вращения, в результате, условия турбинных лопаток очень тяжелые. Рабочие лопатки вращаются с очень высокой скоростью, это вызывает большие центробежные силы, стремящиеся разорвать лопатку. Высокие температуры, при которых работают лопатки, вызывают в материале явления ползучести.
Лопатки турбины атомных подводных лодок, работают с влажным паром, это вызывает их эрозию и коррозию. Из-за большой частоты вращения турбины, приходится использовать понижающие редукторы, т. к. гребной винт должен вращаться на крупных судах со скоростью 80 200 об/мин.
Кроме того, работа турбинной установки, сопровождается повышенным шумом, все это способствует обнаружению атомных подводных лодок при движении в подводном положении.
Изобретение обеспечивает: создание малошумных, мощных гидравлических турбин не требующих применения редуктора, роторы которых размещены соосно и вращаются в противоположные стороны с одинаковой скоростью. При этом один выходной рабочий вал размещен внутри другого.
Указанный результат достигается тем, что в гидротурбине возвратно-поступательное движение поршня через жидкость преобразуется во вращательное движение выходных рабочих валов, т.е. потенциальная энергия жидкости преобразуется в кинетическую за счет скоростного напора, которая в рабочем аппарате превращается в механическую работу вращения соосных валов турбины. Пар, вырабатываемый парогенератором, или углекислый газ, находящийся в резервуаре в сжиженном состоянии, под большим давлением, подается через (машинный регулятор) редукционный клапан, подогреватель, амортизатор-форсунку в обогреваемый цилиндр, давит на поршень, перемещающийся в цилиндре, расположенном соосно с выходным рабочими валами гидротурбины, при движении поршень оказывает давление на жидкость в корпусе турбины, перетекая из цилиндра, через лопатки направляющего аппарата жидкость "закручивается". Вращающийся поток жидкости, перетекая из цилиндра между торцовой частью первого ротора турбины и торцовой стенкой корпуса, оказывает воздействие на серпообразные углубления в торцевой части первого ротора, заставляя ротор вращаться в направлении потока жидкости. Далее поток меняет свое направление на 90o, "закрученная" жидкость, проходя между полукруглыми рабочими лопатками первого ротора турбины, создает дополнительный вращающий момент на рабочем валу и, изменив направление движения, воздействует на рабочие лопатки второго ротора турбины, заставляя его вращаться в направлении, противоположном вращению первого ротора.
Затем "закрученный" в направлении противоположном вращению ротора поток жидкости, проходя между торцевой часть второго ротора и торцевой переборкой буферной полости, создавая некоторый тормозящий момент ротору в результате воздействия на серпообразные углубления в торцовой части ротора, снижает скорость, попадает в буферную полость, частично заполненную воздухом и сжимает его. После открытия выпускных окон давление в цилиндре резко падает, находящийся под давлением в буферной полости воздух, вытесняя жидкость через лопатки направляющего аппарата, закручивающего поток в направлении вращения второго ротора, заставляет ее перетекать в обратном направлении, воздействуя на серпообразные углубления и лопатки роторов турбины, заставляя роторы вращаться в том же направлении. При этом поршень под давлением жидкости перемещается в обратном направлении, к в.м.т. к крышке цилиндра.
Затем цикл повторяется.
Двигатель обеспечивает лучшие технические показатели за счет устранения понижающего редуктора и использования в качестве рабочего тела углекислого газа или пара при использовании его в качестве главного двигателя для торпед.
На фиг. 1 представлена схема гидротурбины; на фиг. 2 направляющий аппарат в цилиндре; на фиг. 3 переборка буферной полости с лопатками направляющего аппарата в центральном отверстии, и уровень жидкости в буферной полости, во время нахождения поршня в верхней мертвой точке (в.м.т.); на фиг. 4 уровень жидкости в буферной полости, во время нахождения поршня в нижней мертвой точке (н.м.т.); на фиг. 5 схема амортизатора-форсунки; на фиг. 6 - торцовая часть ротора со стороны серпообразных углублений.
Гидротурбина состоит из цилиндрического корпуса 1, разделенного внутренней переборкой 2 с центральным отверстием 3 на две полости: 4 и 5. В полости 4 размещены с возможностью вращения вокруг своей оси два ротора 6 и 7 с жестко закрепленными на них рабочими лопатками 8.
С торцов роторов 6 и 7, обращенных к торцам переборок, выполнены по периметру серпообразные углубления 9. Ротор 6 насажен на цилиндрический рабочий вал 10, проходящий сквозь пустотелый рабочий вал 11 ротора 7, проходящий сквозь втулку 12 торцовой крышки 13, буферной полости 5, сообщающейся с полостью 4 центральным отверстием 3 с направляющими лопатками 14. С наружной стороны крышки 15, полости 4 жестко закреплен по центру цилиндр 16, сообщающийся патрубком 17 через выпускное окно 18 с конденсатором 19. Цилиндр 16 закрыт крышкой 20 с вспомогательным клапаном 21 и ароматизатором-форсункой 22 подачи рабочего тела в цилиндр 16. С открытой стороны в цилиндре 16 закреплены лопатки направляющего аппарата 23, а коренные концы лопастей закреплены на ступице амортизаторов 24, в отверстии которой размещен конец рабочего вала 10 ротора 6. С наружной стороны цилиндра 16 размещен кольцевой обогреватель 25. В цилиндре 16 размещен пустотелый поршень 26 с возможностью возвратно-поступательного движения. Часть буферной полости 5, полость 4 и подпоршневая полость цилиндра 16 заполнены жидкостью (например маслом). При неработающем двигателе, поршень 26, всегда будет находится в верхней мертвой точке а клапан амортизатора-форсунки 22, будет открыт.
При подаче (рабочего тела) углекислого газа в цилиндр 16, через амортизатор-форсунку 22, в крышке цилиндра 20, поршень 26 будет перемещаться к крышке 15 под давлением CO2, воздействуя на жидкость, заставляя ее перетекать из подпоршневой полости в цилиндре 16 через лопатки направляющего аппарата 23 в полость 4. "Закрученный" поток жидкости воздействует на серпообразные углубления 9, заставляя ротор 6 вращаться в сторону потока жидкости, а затем воздействует на рабочие лопатки 8 ротора 6 и ротора 7, заставляя роторы вращаться в противоположные стороны. Затем жидкость, изменив направление потока, проходит между внутренней переборкой 2 и торцовой частью ротора 7 с серпообразными углублениями, создавая некоторый тормозящий момент ротору 7, попадает в буферную полость 5, сжимая находящийся там воздух.
После открытия выпускного окна 18 отработавший пар или газ через патрубок 17 выходит в конденсатор 19, давление в цилиндре 16 резко падает, сжатый жидкостью воздух в буферной полости 5, расширяясь, воздействует на жидкость, заставляя ее перетекать из буферной полости 5 через отверстие 3 в полость 4, при этом поток закручивается направляющими лопатками 14 в сторону вращения ротора 7 и, воздействуя на серпообразные углубления в торцовой части ротора 7, создавая дополнительный крутящий момент на валу 11, ротора 7, заставляя ротор 7 вращаться в первоначальном направлении. Затем, проходя рабочие лопатки 8 роторов 7 и 6, заставляет роторы вращаться в противоположных направлениях и, изменив направление закрутки, создавая некоторый тормозящий момент ротору 6, пройдя через направляющий аппарат 23, воздействуя на поршень 26, заставляя его двигаться к крышке 20 цилиндра 16 (к в.м.т.), заполняя объем под поршнем 26 в цилиндре 16. При подходе к в.м.т. поршень 26 своим днищем сжимает амортизатор-форсунку 22 подачи рабочего тела, и рабочий цикл повторяется. Клапан 21 служит как дополнительный, вспомогательный.
Гидротурбина проста по устройству, надежна в работе.
В основном предназначена как главный двигатель для торпеды, работающий на углекислом газе.
Формула изобретения: Гидравлическая турбина, содержащая корпус, ротор с рабочими лопатками и рабочий вал, отличающаяся тем, что она снабжена цилиндром с впускным клапаном, выпускным патрубком и поршнем, установленным в цилиндре с образованием рабочей и приводной полостей, в рабочей полости установлен направляющий аппарат, корпус разделен внутренней переборкой с центральным отверстием и размещенными в нем направляющими лопатками на буферную полость и роторную полость, сообщенную с рабочей полостью цилиндра, закрепленного на корпусе со стороны роторной полости соосно роторам, установленным соосно в роторной полости, причем каждый ротор имеет свой рабочий вал, на торцах роторов, обращенных к переборкам, выполнены серпообразные углубления, при этом часть буферной полости, роторная и рабочая полости заполнены маслом.