ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ КОЛЕСО ОПОРНОЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С ЛОПАТКАМИ Российский патент 1994 года по МПК F03B13/00 

Изобретение относится к гидроэнергетическому строительству и гидроэнергетике и предназначено для получения электроэнергии на рабочих (неперемерзающих) реках без плотин, т. е. экологически чистых бесплотинных гидроэлектростанциях. В будущем вытеснит АЭС и освободит залитые земли плотинными ГРЭС.

Известно, что напор гидроэлектростанций создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно.

Строительство плотин и залив больших площадей земли для действующих гидроэлектростанций имеет существенный недостаток, оно очень трудоемко и влечет за собой потерю больших площадей земли. Предложенное техническое решение это устраняет.

Предложенное гидравлическое колесо опорной гидроэлектростанции отличается от известного тем, что один край лопатки колеса лежит на его внутренней образующей, а другой - на внешней, радиус которой может быть разным или равным радиусу колеса; при этом колесо дополнительно снабжено малыми лопатками, закрепленными на основных под углом к ним (за счет чего увеличивается площадь рабочей части гидроколеса), а колесо устанавливается у сваи или опоры моста и перед ним закрепляется спрямляющий щит. В результате чего увеличивается мощность и КПД.

Целью изобретения является создание гидравлического колеса, которое обеспечит эффективную работу опорной гидроэлектростанции на всех рабочих (неперемерзающих) реках.

Цель достигается путем использования энергии потока (движения) воды при помощи гидроколеса 1 с его основными 3 и малыми 4 лопатками при помощи спрямляющего щита 2.

На фиг. 1 изображено гидравлическое колесо, общий вид; на фиг. 2 - схема опорной гидроэлектростанции - ОГЭС.

В ОГЭС гидроколесо устанавливается на индивидуальных сваях 5 полностью под водой. Связующим звеном между гидроколесом 1 и индивидуальной сваей 5 должна быть муфта 13 (в т. ч. и опорно-роликовый подшипник). Для эффективной работы ОГЭС обязательно устанавливать спрямляющий щит 2 со стороны течения воды в реке 6. Спрямляющий щит будет выполнять роль местной плотины, сужающей русло реки, в результате чего в местах сброса воды 7 со щита на гидроколесо будет увеличиваться скорость течения, а в результате и мощность, и КПД.

Итак, чем больше скорость (течения) потока воды в реке и чем больше рабочий уровень с воды в реке (см. фиг. 2), тем мощнее будет опорная гидроэлектростанция (ОГЭС).

Скорость течения воды в реке легко определяется даже в месте сброса ее со спрямляющего щита.

с - рабочий уровень реки - это и высота рабочего колеса -Н_к ;
а - размер, равный максимальному промерзанию воды в реке плюс 10-15% (а + +0,15а);
b - размер, принимаемый от 0,2 до 0,5 м в зависимости от пород или материала, составляющего дно реки;
h - разница между максимальным уровнем воды в реке (паводковый период) и минимальным уровнем воды в реке плюс 10% .

(h + 0,1 h).

Принципиальная схема ОГЭС для всех, в т. ч. и замерзающих рек, выглядит следующим образом (см. фиг. 2): к свае 8 или мостовой опоре 8 крепится монтажный полок 9, где и собираются подводная и наводная части ОГЭС (с обеих сторон сваи или опоры, а можно и с одной стороны).

Подводная часть - это гидравлическое колесо 1, высота которого равна с - рабочему уровню реки, т. е. Н_к = С;
Н_к = Н_min - (a + b) , где Н_min - минимальный уровень воды в реке.

Диаметр (Д) гидравлического можно принимать от возможностей реки.

Надводная часть - это редуктор 10 (или что-то подобное), необходимый для выработки генератором тока определенной частоты ток и генератор тока 11, которые монтируются на полке (или др. агрегат).

Для того, чтобы гидроколесо 1 (см. фиг. 2) эффектно и в определенном направлении 12 вращалось, нужно на высоте:
Н_щ = Н_min + h + h_p + h_г.т, где h_p - высота редуктора;
h_г.т - высота генератора тока устанавливать и закреплять к опоре со стороны течения реки спрямляющий щит 2 (см. фиг. 2 - разрез А-А), который можно изготавливать из металла, железобетона или др. материала. Нужно, чтобы крылья спрямляющего щита направляли поток воды прямо на лопатки гидравлического колеса. В результате чего начнется вращение его, а далее через редуктор - к генератору тока, который и будет вырабатывать электроэнергию, нужную потребителю. Спрямляющий щит можно делать фигурным или прямолинейным, как указано на фиг. 2. (56) Патент США N 1350187, кл. F 03 B 7/00, опубл. 1920.

Использование: в гидроэнергетическом строительстве. Сущность изобретения: колесо размещено под водой, снабжено генератором тока и редуктором, расположенным над водной поверхностью. Один край лопатки лежит на внутренней образующей колеса, другой - на внешней, длина лопатки не больше радиуса колеса. Колесо снабжено малыми лопатками, закрепленными на основных под углом к ним, и установлено у сваи или опоры моста, и перед ним закреплен спрямляющий щит. 2 ил.

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ КОЛЕСО ОПОРНОЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С ЛОПАТКАМИ, размещенное под водой, снабженное генератором тока и редуктором, расположенным над водной поверхностью, отличающееся тем, что один край лопатки колеса лежит на его внутренней образующей, а другой - на внешней, при этом длина лопатки не превышает радиуса колеса, последнее дополнительно снабжено малыми лопатками, закрепленными на основных под углом к ним, а колесо установлено у сваи или опоры моста и перед ним закреплен спрямляющий щит.