Гидротурбинная насосная установка

Номер патента: 29674

Опубликовано: 16.03.2015

Авторы: Саркынов Ербол, Асанбеков Бакдаулет Абибуллаевич, Баймаганбетова Махаббат Орынбаевна, Яковлев Александр Александрович, Есполов Тлектес Исабаевич, Малау Рахима Сулеймановна

Гидротурбинная насосная установка

Изобретение относится к области насосостроения, в частности, к конструкциям насосных установок, использующих энергию текучей среды, например, воды в водотоках, которая за счёт применения гидротурбины преобразуется в механическую энергию, крутящий момент которой передаётся на вал колеса насоса, создающего необходимую подачу и напор воды и обеспечивающих её подъём на большую высоту.

Техническим результатом изобретения является улучшение энергетических показателей насосной установки и увеличение диапазона ее использования по геометрическому напору.

Это достигается тем, что в гидротурбинной насосной установке (Фиг.1), состоящей из гидротурбинной 1, насосной 2 и удерживающей 3 частей: гидротурбинная часть 1 - из корпуса 4 с приемным фильтром 5, рабочего колеса 6 турбины с приводным валом 7, вращающимся в подшипниках скольжения, крышек входной 8 и выходной 9, приёмного переходника 10, зубчатых колёс 11 и 12 и промежуточного вала 13; насосная часть 2 - из центробежного насоса 14, включающего рабочие колеса 15 с приводным валом 16, направляющих 17, корпуса 18 с всасывающим 19 и нагнетательным 20 патрубками и крышек торцевой 21 и глухой 22, на нагнетательном патрубке 20 корпуса 18 установлен рукав 23 с вентилем 24, на всасывающем патрубке - приемный фильтр совмещённый с приёмным переходником 10, а вал 16 рабочего колеса 15 вращается в подшипниках скольжения с приводом от вала 7 турбины 1, приемный

11 фильтр гидротурбинной части выполнен из входного конуса с фильтром 25 и двух трубных патрубков 26 и 27 Z-образной формы, соединенных фланцево 28 с фильтром 25 и корпусом 4 гидротурбины с возможностью регулирования по высоте и ширине его расположения в виде телескопического соединения между собой двух трубных патрубков 26 и 27 и фланцевого соединения его крепления при помощи пазовых отверстий 29 по диаметру с корпусом 4 гидротурбины, а в зависимости от условий применения насосной установки, например, для арычной системы, входной конус с фильтром 25 выполнен разъёмным и непосредственно соединяется с корпусом 4 турбинной части 1, при этом входной конус с фильтром 25 снабжен рамой-щитом 3 для увеличения подпора воды в водотоке перед приёмной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке и выполненной, например, разъёмной в виде усечённой призмы по профилю лотков арычной системы; рабочее колесо 6 турбины с приводным валом 7 выполнено с лопатками 31, расположенными под углом 45° к оси вала 7 и плавным переходом их боковой симметричной поверхности 32, направленных противоположно друг к другу и жёстко соединённых с валом 7 рабочего колеса 6; насосная часть выполнена, например, из центробежного насоса 14, вал 16 рабочих колёс 15 которого приводится во вращательное движение от вала7 гидротурбины 1 через, например, снабжённые две пары одинаковых зубчатых колёс 11 и 12, размещённых в приёмном переходнике 10 и вращающихся на валах 7 рабочего колеса 6 турбины, рабочих колёс 15 насоса и промежуточного вала 13 в подшипниках скольжения 33. З.п.ф-лы: 3, иллюстр.: 2

12фильтр гидротурбинной части выполнен из входного конуса с фильтром 25 и двух трубных патрубков 26 и 27 Z-образной формы, соединенных фланцево 28 с фильтром 25 и корпусом 4 гидротурбины с возможностью регулирования по высоте и ширине его расположения в виде телескопического соединения между собой двух трубных патрубков 26 и 27 и фланцевого соединения его крепления при помощи пазовых отверстий 29 по диаметру с корпусом 4 гидротурбины, а в зависимости от условий применения насосной установки, например, для арычной системы, входной конус с фильтром 25 выполнен разъёмным и непосредственно соединяется с корпусом 4 турбинной части 1, при этом входной конус с фильтром 25 снабжен рамой-щитом 3 для увеличения подпора воды в водотоке перед приёмной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке и выполненной, например, разъёмной в виде усечённой призмы по профилю лотков арычной системы; рабочее колесо 6 турбины с приводным валом 7 выполнено с лопатками 31, расположенными под углом 45° к оси вала 7 и плавным переходом их боковой симметричной поверхности 32, направленных противоположно друг к другу и жёстко соединённых с валом 7 рабочего колеса 6; насосная часть выполнена, например, из центробежного насоса 14, вал 16 рабочих колёс 15 которого приводится во вращательное движение от вала7 гидротурбины 1 через, например, снабжённые две пары одинаковых зубчатых колёс 11 и 12, размещённых в приёмном переходнике 10 и вращающихся на валах 7 рабочего колеса 6 турбины, рабочих колёс 15 насоса и промежуточного вала 13 в подшипниках скольжения 33. З.п.ф-лы: 3, иллюстр.: 2

12

Смотреть все

(51) 03 13/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ примного переходника 10, зубчатых колс 11 и 12 и промежуточного вала 13 насосная часть 2 - из центробежного насоса 14, включающего рабочие колеса 15 с приводным валом 16, направляющих 17,корпуса 18 с всасывающим 19 и нагнетательным 20 патрубками и крышек торцевой 21 и глухой 22, на нагнетательном патрубке 20 корпуса 18 установлен рукав 23 с вентилем 24, на всасывающем патрубке приемный фильтр совмещнный с примным переходником 10, а вал 16 рабочего колеса 15 вращается в подшипниках скольжения с приводом от вала 7 турбины 1, приемный фильтр гидротурбинной части выполнен из входного конуса с фильтром 25 и двух трубных патрубков 26 и 27 -образной формы,соединенных фланцево 28 с фильтром 25 и корпусом 4 гидротурбины с возможностью регулирования по высоте и ширине его расположения в виде телескопического соединения между собой двух трубных патрубков 26 и 27 и фланцевого соединения его крепления при помощи пазовых отверстий 29 по диаметру с корпусом 4 гидротурбины, а в зависимости от условий применения насосной установки,например, для арычной системы, входной конус с фильтром 25 выполнен разъмным и непосредственно соединяется с корпусом 4 турбинной части 1, при этом входной конус с фильтром 25 снабжен рамой-щитом 3 для увеличения подпора воды в водотоке перед примной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке и выполненной,например, разъмной в виде усечнной призмы по профилю лотков арычной системы рабочее колесо 6 турбины с приводным валом 7 выполнено с лопатками 31, расположенными под углом 45 к оси вала 7 и плавным переходом их боковой симметричной поверхности 32, направленных противоположно друг к другу и жстко соединнных с валом 7 рабочего колеса 6 насосная часть выполнена, например, из центробежного насоса 14, вал 16 рабочих колс 15 которого приводится во вращательное движение от вала 7 гидротурбины 1 через, например, снабжнные две пары одинаковых зубчатых колс 11 и 12,размещнных в примном переходнике 10 и вращающихся на валах 7 рабочего колеса 6 турбины,рабочих колс 15 насоса и промежуточного вала 13 в подшипниках скольжения 33.(72) Есполов Тлектес Исабаевич Яковлев Александр Александрович Саркынов Ербол Асанбеков Бакдаулет Абибуллаевич Малау Рахима Сулеймановна Баймаганбетова Махаббат Орынбаевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный аграрный университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Яковлев А.А., Саркынов Е., Погуляев А.Д.,Асанбеков Б.А. Теоретические исследования гидротурбинного способа водоподъема из водотоков / Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агроинженерной науки на современном этапе. Материалы международной научнопрактической конференции. Часть 2. Алматы, изд-во КазНАУ, 2008, с.279-284.17789 , 15.09.20062009/086593 1, 16.07.20092459109 2, 20.08.2012(57) Гидротурбинная насосная установка Изобретение относится к области насосостроения, в частности, к конструкциям насосных установок, использующих энергию текучей среды, например, воды в водотоках, которая за счт применения гидротурбины преобразуется в механическую энергию, крутящий момент которой передатся на вал колеса насоса, создающего необходимую подачу и напор воды и обеспечивающих е подъм на большую высоту. Техническим результатом изобретения является улучшение энергетических показателей насосной установки и увеличение диапазона ее использования по геометрическому напору. Это достигается тем, что в гидротурбинной насосной установке(Фиг.1),состоящей из гидротурбинной 1, насосной 2 и удерживающей 3 частей гидротурбинная часть 1 - из корпуса 4 с приемным фильтром 5, рабочего колеса 6 турбины с приводным валом 7, вращающимся в подшипниках скольжения, крышек входной 8 и выходной 9, 29674 Изобретение относится к области насосостроения, в частности, к конструкциям насосных установок, использующих энергию текучей среды, например, воды в водотоках, которая за счт применения гидротурбины преобразуется в механическую энергию, крутящий момент которой передатся на вал колеса насоса, создающего необходимую подачу и напор воды и обеспечивающих е подъм на большую высоту. Известна насосная установка с использованием гидроэнергии водотоков с активным рабочим органом - роторно-пластинчатого типа (Иванов В.Г.,Культяпов С.Ю. Повышение эффективности безмоторного водоподъмника роторнопластинчатого типа / Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-ой Международной научно-практической конференции. Часть 3. Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике. - М. ГНУ ВИЭСХ, 2004, с.388- 394),состоящая из роторно-пластинчатого насоса с впускным, сливным и нагнетательным патрубками. Впускной патрубок через питающий трубопровод соединн с водоисточником,имеющим геометрический напор, сливной патрубок через сливной трубопровод - со сливной мкостью, а нагнетательный патрубок через обратные клапаны со сливной мкостью и водоподающим трубопроводом. Принцип работы насосной установки роторнопластинчатого типа основан на приводе ротора во вращательное движение от давления движущейся воды на его лопатки и нагнетания части воды в водоподъемный трубопровод с одновременным подсосом воды за счт разряжения в сливной мкости. Недостатком известной насосной установки является малый диапазон е использования из-за необходимости выбора естественных условий, при которых место расположения насосной установки по отношению к водотоку должно иметь геометрический перепад высот необходимой величины, требует дополнительной сливной мкости, сложен в конструктивном исполнении. Причиной недостатка является конструкция насосной установки. Известна гидротурбинная насосная установка(Яковлев А.А., Саркынов Е., Погуляев А.Д.,Асанбеков Б.А. Теоретические исследования гидротурбинного способа водоподъма из водотоков / Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агроинженерной науки на современном этапе Материалы Международной научно-практической конференции. Часть 2 - Алматы КазНАУ, 2008,с.279-284), состоящая из гидротурбинной, насосной и удерживающей частей гидротурбинная часть - из корпуса с приемным фильтром, рабочего колеса турбины с приводным валом, вращающимся в подшипниках скольжения насосная часть - из центробежного насоса, включающего рабочие колеса с приводным валом, направляющих, корпуса с всасывающим и нагнетательным патрубками и 2 крышек торцевой и глухой, на нагнетательном патрубке установлен рукав с вентилем, а на всасывающем патрубке - приемный фильтр, вал рабочего колеса вращается в подшипниках скольжения и его привод от вала турбины осуществляется посредством муфты а удерживающая частьиз рамы-пантона, на которой крепятся турбинная и насосные части, тяги гибкой и удерживающего груза, соединнных между собой. Недостатком данной гидротурбинной насосной установки является отсутствие дополнительного подпора воды в водотоке перед примной частью,регулирование примной части в горизонтальном и вертикальном направлениях,нет наджного удержания насосной установки в водотоке и не достаточно эффективно используются скоростной и геометрический напоры. Причиной недостатка является конструкция гидротурбинной насосной установки. Задачей изобретения является создание гидротурбинной насосной установки с улучшенными энергетическими показателями и увеличенным диапазоном ее использования по геометрическому напору. Технический результат достигается тем, что в гидротурбинной насосной установке, состоящей из гидротурбинной, насосной и удерживающей частей гидротурбинная часть - из корпуса с приемным фильтром, рабочего колеса турбины с приводным валом, вращающимся в подшипниках скольжения насосная часть - из центробежного насоса,включающего рабочие колеса с приводным валом,направляющих, корпуса с всасывающим и нагнетательным патрубками и крышки, на нагнетательном патрубке корпуса установлен рукав с вентилем, на всасывающем патрубке - приемный фильтр, а вал рабочего колеса вращается в подшипниках скольжения с приводом от вала турбины, приемный фильтр гидротурбинной части выполнен из входного конуса с фильтром и двух трубных патрубков-образной формы,соединенных фланцево с фильтром и корпусом гидротурбины с возможностью регулирования по высоте и ширине его расположения в виде телескопического соединения между собой двух трубных патрубков и фланцевого соединения его крепления при помощи пазовых отверстий по диаметру с корпусом гидротурбины, а в зависимости от условий применения насосной установки, например, для арычной системы,входной конус с фильтром выполнен разъмным и непосредственно соединяется с корпусом турбинной части, при этом входной конус с фильтром снабжен рамы-щитом для увеличения подпора воды в водотоке перед примной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке рабочее колесо турбины с приводным валом выполнено с лопатками, расположенными под углом 45 к оси вала и плавным переходом их боковой симметричной поверхности,направленных противоположно друг к другу и жстко соединнных с валом рабочего колеса насосная часть выполнена, например, из центробежного насоса, вал рабочих колс которого приводится во вращательное движение от вала гидротурбины через, например, снабжнные две пары одинаковых зубчатых колс, размещнных в примном переходнике и вращающихся на валах рабочего колеса турбины, рабочих колс насоса и промежуточного вала в подшипниках скольжения, а корпус турбины на выходной его части снабжн сливными отверстиями в виде радиально расположенных по диаметру пазов. Удерживающая часть состоит из рамы - щита съемной конструкцией, установленной на приемной части фильтра. Выполнение приемного фильтра гидротурбинной части из входного конуса с фильтром и двух трубных патрубков-образной формы,соединенных фланцево с фильтром и корпусом гидротурбины с возможностью регулирования по высоте и ширине его расположения в виде телескопического соединения между собой двух трубных патрубков и фланцевого соединения его крепления при помощи пазовых отверстий по диаметру с корпусом гидротурбины, а в зависимости от условий применения насосной установки, например, для арычной системы,выполнение входного конуса с фильтром разъмным и непосредственно соединяемым с корпусом турбинной части, и снабжение при этом входного конуса с фильтром рамы-щитом для увеличения подпора воды в водотоке перед примной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке, позволяют на коротком участке водотока использовать необходимый для технологического процесса геометрический перепад высот, эффективно использовать скоростной и геометрический напоры,способствующие увеличению диапазона использования по геометрическому напору. Выполнение рабочего колеса турбины с приводным валом с лопатками, расположенными под углом 45 к оси вала и плавным переходом их боковой симметричной поверхности, направленных противоположно друг к другу и жстко соединнных с валом рабочего колеса выполнение насосной части, например, из центробежного насоса, вал рабочих колс которого приводится во вращательное движение от вала гидротурбины через, например, снабжнные две пары одинаковых зубчатых колс, размещнных в примном переходнике и вращающихся на валах рабочего колеса турбины, рабочих колс насоса и промежуточного вала в подшипниках скольжения, а также снабжение корпуса на выходной его части сливными отверстиями в виде радиально расположенных по диаметру пазов, приводят к улучшению энергетических показателей увеличению напора, подачи, полезной мощности и КПД гидротурбинной насосной установки. Для расширения области применения насосной установки - в арычной системе по озеленению городских территорий, рама-щит, например,выполнена в виде усечнной призмы по профилю лотков арычной системы. Таким образом, заявленная группа признаков обеспечивает повышение энергетических показателей гидротурбинной насосной установки и увеличение диапазона ее использования по геометрическому напору. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг.1 показана схема гидротурбинной насосной установки, а на фиг.2 - размещение приемного фильтра гидротурбинной части с рамойщитом в водотоке. Гидротурбинная насосная установка состоит из гидротурбинной 1, насосной 2 и удерживающей 3 частей гидротурбинная часть 1 - из корпуса 4 с приемным фильтром 5, рабочего колеса 6 турбины с приводным валом 7, вращающимся в подшипниках скольжения, крышек входной 8 и выходной 9,примного переходника 10, зубчатых колс 11 и 12 и промежуточного вала 13 насосная часть 2 - из центробежного насоса 14, включающего рабочие колеса 15 с приводным валом 16, направляющих 17,корпуса 18 с всасывающим 19 и нагнетательным 20 патрубками и крышек торцевой 21 и глухой 22, на нагнетательном патрубке 20 корпуса 18 установлен рукав 23 с вентилем 24, на всасывающем патрубке приемный фильтр совмещнный с примным переходником 10, а вал 16 рабочего колеса 15 вращается в подшипниках скольжения с приводом от вала 7 турбины 1, приемный фильтр гидротурбинной части выполнен из входного конуса с фильтром 25 и двух трубных патрубков 26 и 27-образной формы, соединенных фланцево 28 с фильтром 25 и корпусом 4 гидротурбины с возможностью регулирования по высоте и ширине его расположения в виде телескопического соединения между собой двух трубных патрубков 26 и 27 и фланцевого соединения его крепления при помощи пазовых отверстий 29 по диаметру с корпусом 4 гидротурбины, а в зависимости от условий применения насосной установки, например,для арычной системы, входной конус с фильтром 25 выполнен разъмным и непосредственно соединяется с корпусом 4 турбинной части 1, при этом входной конус с фильтром 25 снабжен рамойщитом 3 для увеличения подпора воды в водотоке перед примной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке и на поверхности опорой 30 рабочее колесо 6 турбины с приводным валом 7 выполнено с лопатками 31,расположенными под углом 45 к оси вала 7 и плавным переходом их боковой симметричной поверхности 32, направленных противоположно друг к другу и жстко соединнных с валом 7 рабочего колеса 6 насосная часть выполнена,например, из центробежного насоса 14, вал 16 рабочих колс 15 которого приводится во вращательное движение от вала 7 гидротурбины 1 через, например, снабжнные две пары одинаковых зубчатых колс 11 и 12, размещнных в примном переходнике 10 и вращающихся на валах 7 рабочего колеса 6 турбины, рабочих колс 15 насоса и промежуточного вала 13 в подшипниках скольжения 33, а корпус 4 на выходной его части снабжн сливными отверстиями в виде радиально расположенных по диаметру пазов 34. Гидротурбинная насосная установка работает следующим образом. Поток воды через приемный фильтр 5 гидротурбинной части 1, погруженный в водоток, поступает за счт геометрического напора Нг (от перепада высот погружения), создания дополнительного подпора воды в водотоке Нп рамой-щитом 3 и скоростного напора (от скорости движения воды) по трубопроводу примного фильтра 5, поступает в корпус 4 и, распределяясь порциями, действует за счет силы энергии воды на лопатки 31 рабочего колеса 6 турбины, приводя ее во вращательное движение, которая через вал 7 и две пары зубчатых колес 11 и 12 приводит во вращательное движение рабочие колеса 15 центробежного насоса 14. Отработанная вода из гидротурбины свободно выходит через пазовые отверстия 34 корпуса, отверстий выходной крышки 9 и отверстий примного переходника 10. Вода из примного переходника 10 через приемный фильтр 18 всасывающего патрубка 19 корпуса насоса засасывается во внутреннее отверстие рабочего колеса 15 насоса и своими лопатками 31 через направляющие 17 нагнетается в нагнетательный патрубок 20 корпуса, а при открытии вентиля 24 вода через рукав 23 поступает потребителю. При закрытии вентиля 24, подача воды прекращается,однако насосная установка работает, создавая максимальный напор в нагнетательном патрубке 20 корпуса насоса, а при последующем открытии вентиля 24 процесс подачи воды потребителю продолжается. Таким образом, предлагаемая конструкция гидротурбинной насосной установки обеспечивает повышение энергетических показателей и увеличение диапазона е использования по геометрическому напору. 1. Гидротурбинная насосная установка,состоящая из гидротурбинной, насосной и удерживающей частей гидротурбинная часть - из корпуса с приемным фильтром, рабочего колеса турбины с приводным валом, вращающимся в подшипниках скольжения, входной и выходной крышек, примного переходника, зубчатых колс насосная часть - из центробежного насоса,включающего рабочие колеса с приводным валом,направляющих, корпуса с всасывающим и нагнетательным патрубками и торцевой и глухой крышек, на нагнетательном патрубке корпуса установлен рукав с вентилем, на всасывающем патрубке - приемный фильтр, совмещнный с примным переходником, а вал рабочего колеса вращается в подшипниках скольжения с приводом от вала турбины, отличающаяся тем, что приемный фильтр гидротурбинной части выполнен из входного конуса с фильтром и двух трубных патрубков-образной формы,соединенных фланцево с фильтром и корпусом гидротурбины с возможностью регулирования по высоте и ширине его расположения в виде телескопического соединения между собой двух трубных патрубков и фланцевого соединения его крепления при помощи пазовых отверстий по диаметру с корпусом гидротурбины, при этом входной конус с фильтром снабжен рамой-щитом для увеличения подпора воды в водотоке перед примной частью и одновременного удержания насосной установки в водотоке рабочее колесо турбины с приводным валом выполнено с лопатками, расположенными под углом 45 к оси вала и плавным переходом их боковой симметричной поверхности,направленными противоположно друг к другу и жстко соединнными с валом рабочего колеса. 2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что корпус гидротурбины на выходной его части снабжн сливными отверстиями в виде радиально расположенных по диаметру пазов.