ВОЛНОВАЯ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F03B13/12 F03B13/14 

Изобретение относится к устройствам для использования энергии волн и может быть применено для аккумулирования воды в водоемах или для получения и аккумулирования сжатого воздуха.

Цель изобретения - повысить эффективность установки, расширить диапазон ее применения, упростить конструкцию.

Известно устройство, использующее энергию волн для подъема воды из водоема и содержащее гидроаккумулирующий бассейн, гидроаккумулирующую емкость, расположенную ниже бассейна, емкость имеет камеру, причем камера снабжена в нижней части герметичным резервуаром, и систему впускных и выпускных клапанов.

Отличительной особенностью предлагаемой установки является то, что она с целью повышения КПД снабжена эрлифтной трубкой с вентилем. Эрлифтная трубка подключена к водоподъемной трубе и верхней части камеры. С целью повышения надежности работы эрлифта имеется несколько эрлифтных трубок, которые подсоединены к водоподъемной трубе на разных ее уровнях. Причем вентили эрлифтных трубок выполнены автоматически регулируемыми.

Впускное устройство выполнено в виде наклонной стенки со стороны акватории с образованием отсеков для увеличения захвата воздуха при гидроударе. Внутри камеры напротив выпускного канала установлен консольный козырек, нижний торец которого расположен на уровне нижнего среза водоподъемной трубы. При этом впускные обратные клапаны установлены в каждом отсеке.

Указанные отличительные особенности позволяют повысить КПД особенно в пусковой период при аккумулировании воды в бассейне за счет постепенного (оптимального) повышения давления воздуха внутри полости камеры по мере подъема уровня воды, резервируемой в водоеме. Это достигается путем сбрасывания избыточного давления воздуха и через автоматические вентили (отрегулированные) в водоподъемную трубу.

Наличие выпускного канала с клапаном и консольным козырьком позволяет также использовать установку для получения и аккумулирования сжатого воздуха.

На фиг. 1 изображена гидроаккумулирующая энергетическая установка; на фиг. 2 - регулируемый автоматический вентиль эрлифта; на фиг. 3-5 - примеры конкретного выполнения волновой гидроаккумулирующей энергетической установки.

Режим аккумулирования воды (см. фиг. 1).

При ударе гидроволн за счет энергии удара из впускного канала 1 сначала воздух, а затем вода нагнетаются во внутреннюю полость камеры 13. Затем сжатый воздух, расширяясь, выталкивает воду из камеры 13 под консольный козырек 10 и через выпускной канал 11 в резервируемый водоем 12. Воздух из внутренней полости камеры 13 выйти не может, так как вентили эрлифта 9 закрыты, а вода у основания водоподъемной трубы и консольного козырька 10 образует гидрозатвор 14. Наступает момент, когда давление воздуха внутри полости камеры 13 повысится на столько, что открытие впускных клапанов 5 производится не будет. Чтобы этого не произошло вентиль эрлифта регулируют на оптимальное давление, соответствующее в данный период уровню воды, резервируемой в водоеме 12. Выбрасываемый воздух через эрлифты 9 в водоподъемную трубу 8 будет совершать работу по подъему воды через водоподъемную трубу. После того, как энергия удара гидроволны сравняется с удельным сопротивлением столба воды в водоеме 12 в работу полностью включаются эрлифты.

Работа эрлифта (см. фиг. 1 и 2).

Воздух камеры 13 давит на поршень вентиля 3, который, поднимаясь, сжимает пружину, когда откроется выпускное окно, воздух из камеры 13 (см. фиг. 1) поступает в водоподъемную трубу 8, преодолевая, сопротивление части запирающего столба воды, и начинает совершать работу по подъему воды. В связи с тем, что уравновешивающий столб воды в водоподъемной трубе 8 становится меньше, чем давление воздуха внутри камеры 13, автоматически включится средний, а затем нижний эрлифт (из-за разности объемов внутри камеры 13 давление воздуха будет всегда больше, чем сопротивление запирающего столба воды в водоподъемной трубе 8).

При снижении давления воздуха внутри камеры 13 ниже оптимального сначала отключится верхний эрлифт, затем средний и далее нижний.

Открытие вентиля 9 и расход воздуха, зависят от сопротивления пружины, сжатие которой регулируется ручкой с нажимной тарелкой.

Режим аккумулирования сжатого воздуха
При ударе гидроволны во внутреннюю полость камеры 13 нагнетаются воздух, а затем вода. Воздух, расширяясь, выталкивает воду под консольный козырек 10 и далее через выпускной канал 11.

В связи с тем, что водоподъемная труба 8 и консольный козырек 10 установлены на одном уровне, в низу камеры 13 образуется гидрозатвор 14, который препятствует выходу воздуха в атмосферу.

По мере работы установки вся полость камеры заполняется воздухом с давлением, равным энергии гидроудара. После этого установка готова к отбору воздуха, который осуществляется через трубопровод 7 в количестве, равном (не более) производительности установки в данный период работы, которая прямо пропорциональна энергии гидроудара и задействованному объему впускного устройства 1.

Устройство может быть выполнено по типу классической речной гидроплотины, которая будет аккумулировать воду за счет энергии гидроудара в верхнем створе между берегом (высоким) и плотиной (см. фиг. 1), в виде передвижной малогабаритной гидроэлектростанции для обеспечения электроэнергией отдельных экспедиций, домов или поселков (см. фиг. 4), можно выполнить в виде водонасосной для обеспечения водой населенных пунктов, например, из озера Байкал (см. фиг. 3); можно использовать на Петербургской дамбе для перекачки воды из реки Нева в Финский залив и попутно вырабатывать электроэнергию.

Устройство можно использовать также для сооружения фонтанов или в качестве распылителей морской воды для получения морских солей.

Сущность изобретения: камера с водоподъемной трубой и водоприемным раструбом частично заполнена водой. В раструбе установлена наклонная стенка с впускными обратными клапанами. За камерой расположен гидроаккумуляторный бассейн, соединенный с ней в нижней части каналом. Эрлифтная трубка с вентилем подключена к водоподъемной трубе. Перегородки в верхней части камеры прикреплены к наклонной стенке со стороны акватории с образованием отсеков. Внутри камеры напротив канала установлен консольный козырек, нижний торец которого расположен на уровне нижнего среза трубы. Впускные обратные клапаны установлены в каждом отсеке. Вентили эрлифтных трубок выполнены автоматически регулируемыми. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ВОЛНОВАЯ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая частично заполненную водой камеру с водоподъемной трубой, волноприемным раструбом и установленной в нем наклонной стенкой с впускными обратными клапанами и расположенный за камерой гидроаккумулирующий бассейн, соединенный с ней в нижней части посредством канала, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, установка снабжена эрлифтной трубкой с вентилем, подключенной к водоподъемной трубе и верхней части камеры, перегородками, прикрепленными к наклонной стенке со стороны акватории с образованием отсеков, и установленным внутри камеры напротив канала консольным козырьком, нижний торец которого расположен на уровне нижнего среза водоподъемной трубы, при этом впускные обратные клапаны установлены в каждом отсеке. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными эрлифтными трубками с вентилями, причем последние выполнены автоматически регулируемыми.