1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 28969
(51) F04B 43/02 (2009.01)
F03B 17/06 (2006.01)
F04B 43/00 (2009.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2013/1011.1
(22) 30.07.2013
(45) 15.09.2014, бюл. №9
(76) Сложеникин Александр Александрович
(56) SU 1620702 A1, 15.01.1991
SU 1281736 A1, 07.01.1987
SU 1260558 A1, 30.09.1986
DE 102008054689 A1, 17.06.2010
(54) ДИАФРАГМЕННАЯ ГИДРОТУРБИНА
(57) Изобретение относится к возобновляемым
источникам энергии. В данном изобретении
использован принцип работы диафрагм, которые
преобразуют гидравлическую энергию воды в
механическую, а затем в электрическую.
Диафрагменная гидротурбина состоит из блока
турбины, разделенной на две секции перегородкой.
В перегородке установлены две диафрагмы.
Диафрагмы соединены через штоки и кривошипно-
шатунный механизм с коленчатым валом. А
коленчатый вал соединен с генератором. Сверху и
снизу рабочих секций находятся два рабочих колеса,
находящихся на одном валу. В секциях и в колесах
имеются рабочие окна, с помощью вращения
рабочих колес, происходит поочередное заполнение
водой то одной, то второй рабочей секции. В
результате этого диафрагма прогибается то в одну,
то в другую секцию. Диафрагменные гидротурбины
имеют расход воды в несколько раз ниже, чем
ковшовая, лопастная, пропеллерная турбины и
турбина Френсиса. А КПД диафрагменных
гидротурбин гораздо выше, чем у обычных
гидротурбин. При замене обычных турбин на
диафрагменные гидротурбины в 2-3 раза возрастет
количество вырабатываемой электроэнергии,
притом же расходе воды. Данные диафрагменные
гидротурбины могут применяться как при большом
давлении воды, так и при низком, а, следовательно,
их применение возможно повсеместно.
(19)KZ(13)B(11)28969

2. 28969
2
Изобретение относится к возобновляемым
источникам энергии. В данном изобретении
использован принцип работы диафрагм, которые
преобразуют гидравлическую энергию воды в
механическую, а затем в электрическую. Близким
аналогом моего изобретения является мембранный
двигатель, патент SU 1620702 А1, 15.01.1991. В
данном двигателе рабочая жидкость давит на
эластичную диафрагму, которая в свою очередь
передает всю полученную энергию на подвижный
шток. Недостатками данного двигателя, является то,
что он производит только толкательную энергию, но
не вращательную. В моем же изобретении энергия
рабочей жидкости через диафрагму передается на
штоки, а затем на коленчатый вал. В результате чего
происходит вращательное движение.
Сущность изобретения: во всех ныне
существующих гидротурбинах используется
принцип трения воды о рабочие лопасти турбин.
При этом большая часть воды проскакивает между
лопатками турбин, в результате чего их КПД
значительно уменьшается. В моей же гидротурбине
отсутствуют рабочие лопатки, а, следовательно, вся
гидравлическая сила, действующая на диафрагму,
передается на коленчатый вал, без каких бы то ни
было потерь. В результате этого КПД моей
гидротурбины значительно выше всех ныне
существующих турбин.
На фиг.№1 показан горизонтальный разрез
диафрагменной гидротурбины.
Обозначены: 1/1-блок турбины, 1/2-перегородка,
разделяющая блок на две секции, 1/3-верхнее
рабочее колесо, 1/4-окно в верхнем рабочем колесе,
1/5-окно в нижнем рабочем колесе. 1/6-диафрагмы,
находящиеся в перегородке между секциями, 1/7-
рабочие штоки, соединяющие диафрагмы с
коленчатым валом, 1/8-секция №1, 1/9- секция №2,
1/10-верхнее рабочее окно первой секции, 1/11-
верхнее рабочее окно второй секции.
На фиг.№2 показан вертикальный разрез
диафрагменной гидротурбины.
Обозначены: 1-блок турбины, 2-перегородка,
разъединяющая блок на две секции, 3-диафрагмы,
установленные в перегородке, 4-штоки,
соединяющие диафрагмы с коленчатым валом, 5-
крепление штоков к диафрагмам, 6-вал, на котором
находятся верхнее и нижнее рабочие колеса, 7-
верхнее рабочее колесо, 8-нижнее рабочее колесо, 9-
привод вала рабочих колес, 10-подающий
трубопровод, 11-сбрасывающий трубопровод, 12-
подшипники вала рабочих колес, 13-направление
движения воды при подаче, 14-направление
движения воды при сбросе.
Из фиг.№1 видно, что гидротурбина состоит из
рабочего блока под №1/1, разделенного на две
секции, секция 1 под №1/8, секция 2 под №1/9, в
разделительной перегородке под №1/2 между двумя
секциями установлены две диафрагмы под №1/6.
Диафрагмы изготовлены из силиконовой резины
(мембрана) "FORSIL®". Производитель
"RogersCorporation" (Бельгия). Твердость, Шор А: 40
Высокоэластичная, условная прочность: 68 кгс/см2
Температурный диапазон: от -70°С до +250°С,
выпускается толщиной от 1мм до 6 мм При
использовании круглых диафрагм диаметром
2500 мм, площадь каждой диафрагмы будет
составлять 49087 см2
, при давлении воды 1,5
атмосфер или водяного столба, высотой 15м, на
каждый квадратный сантиметр диафрагмы будет
давить давление в 1,5 кг. Следовательно, на каждую
диафрагму будет воздействовать давление в 73 т
630 кг. А на обе диафрагмы давление составит 147 т
260кг. И это давление через штоки передается на
коленчатый вал. Ни одна гидротурбина при таком
низком давление не выдаст такую мощность. Сверху
и снизу рабочих секций находятся по одному
рабочему окну. №1/10 - верхнее рабочее окно
первой секции, №1/11 - верхнее рабочее окно второй
секции. Площадь верхнего рабочего окна в два раза
больше площади поперечного разреза трубопровода.
Площадь нижнего рабочего окна в 2,5 раза больше
площади поперечного разреза трубопровода. Сверху
и снизу рабочих секций находятся рабочие колеса,
под №1/3 - верхнее рабочее колесо, находящиеся на
одном валу. В рабочих колесах имеется по одному
окну сверху и снизу. Верхнее рабочее окно под
№1/4, нижнее рабочее окно под №1/5. Верхнее и
нижнее окно находятся на 180 градусов друг против
друга. Площадь рабочего окна в верхнем колесе в
1,5 раза больше площади поперечного разреза
трубопровода. Площадь окна в нижнем рабочем
колесе в 2 раза больше площади поперечного
разреза трубопровода. При совпадении двух окон
верхнего колеса и верхнего окна первой секции вода
из трубопровода заполняет первую секцию и давит
на две диафрагмы находящихся в перегородке
между двумя секциями. Затем колесо
разворачивается на 180 градусов, и вода наполняет
вторую секцию. В это время нижнее окно совпадает
с нижним окном первой секции и вода из первой
секции идет на сброс в конусный раструб, в
результате чего в первой секции образуется
разряжение. Во вторую же секцию через верхнее
окно и окно в колесе попадает вода и создает
давление внутри второй секции. В результате того
что в первой секции разряжение, а во второй секции
давление, сила, действующая на диафрагму
увеличивается вдвое. К центрам диафрагмы
прикреплены штоки под №1/7, которые передают
энергию с диафрагм через кривошипно-шатунный
механизм на коленчатый вал, который соединен с
генератором и вращает генератор.
На фиг.№2 под №7 - верхнее рабочее колесо, под
№8 - нижнее рабочее колесо. Верхнее и нижнее
колеса крутятся постоянно. Привод вращения колес
осуществляется с помощью вала под №9, через
конические шестерни от коленчатого вала. А,
следовательно, циклы наполнения и сброса в секции
происходят постоянно. Следовательно, энергия,
поступающая на коленчатый вал, идет постоянно.
Задача изобретения: данная диафрагменная
гидротурбина предназначена для превращения
гидравлической энергии воды в механическую, а
затем в электрическую.

3. 28969
3
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Диафрагменная гидротурбина, состоящая из
рабочего блока, разделенного на две секции,
диафрагмы, соединенной со штоком,
отличающаяся тем, что в разделительной
перегородке между двумя секциями установлены
две диафрагмы, сверху и снизу рабочих секций
находятся по одному рабочему окну, также сверху и
снизу рабочих секций находятся рабочие колеса,
находящиеся на одном валу, в рабочих колесах
имеется по одному окну сверху и снизу, которые
находятся на 180 градусов друг против друга,
штоки, прикрепленные к центрам диафрагм,
соединены через кривошипно-шатунный механизм с
коленчатым валом, соединенным с генератором,
рабочие колеса установлены с возможностью
вращения с помощью вала, через конические
шестерни от коленчатого вала.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Р. Шалабаев