ЭНЕРГОУСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F03B17/06 

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано для преобразования энергии течения рек в электрическую.

Известен водяной двигатель для приведения в действие насосов, содержащий плот, одну или несколько пар двуплечих рычагов с осью их закрепления на уровне плота, где к нижним их концам жестко закреплены широкие лопасти с поворотными створками, рычажками и тягами, приспособления для поворота створок, поршневые насосы с закрепленными их штоками шарнирно с концами пар плеч переходного вала (патент N 910, 03 B 17/06, 1923).

Недостатком известной конструкции водяного двигателя является незащищенность ее рабочих органов от повреждений плывущими по реке различными предметами и отсутствие сорозащитного устройства, что снижает его работоспособность. Кроме этого, при возвратно-поворотном движении рычагов полезную работу выполняют только половина рычагов и насосов, а вторая их половина выполняет холостой ход. Наличие в лопастях значительного количества створок, рычажков и тяг с шарнирным их закреплением способствует их интенсивному износу, что снижает надежность и ресурс работы двигателя. К ее недостаткам также относится громоздкая и недостаточная эффективность схемы передачи движения в действие поворотных створок лопастей и насосов (патент СССР N 910, кл. 03 B 13/12, 88 б, 3, 4, 1923).

Задачей изобретения является увеличение мощности энергоустановки за счет повышения ее напорности.

Задача изобретения решается тем, что энергоустановка, содержащая плавучее основание с установленными на нем поршневыми насосами и поворотными рычагами с противовесами и приемниками энергии водного потока, при этом поворотные рычаги шарнирно закреплены на основании и связаны со штоками насосов, согласно изобретению снабжена гидроагрегатом и сорозащитным устройством, а поворотные рычаги выполнены в виде трехплечих угловых рычагов, при этом штоки насосов шарнирно соединены с верхними плечами угловых рычагов, а противовес установлен на одном из плечей, приемник энергии водного потока выполнен в виде барабана, шарнирно установленного на нижнем плече углового рычага и кинематически связанного с ограничительными упорами поворота углового рычага, при этом барабан образован соединенными между собой элементами жесткости параллельными основной и дополнительными пластинами-лопастями, где основная пластина-лопасть снабжена продольным выступом, а кинематическая связь приемника энергии водного потока с ограничительными упорами трехплечих угловых рычагов выполнена в виде шарнирно закрепленного на оси барабана одноплечего рычага в форме лопатки, связанного посредством штанги с системой двуплечих рычагов, один из которых взаимодействует с ограничительными упорами.

Приемники энергии водного потока и нижние плечи угловых рычагов снабжены упорами, взаимодействующими при удержании приемника энергии в рабочем положении.

Площадь одноплечего рычага в форме лопатки превышает площадь продольного выступа основной пластины-лопасти.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемой плавучей гидроэлектростанции; на фиг. 2 узел A (расположение на конце каждого рычага приемника энергии водного потока и механизма его поворота в крайних положениях при прямом ходе и промежуточном положении при обратном его ходе; на фиг. 3 поперечный разрез приемника энергии водного потока A-A на фиг. 2.

Плавучая гидроэлектростанция содержит плавучую опорную базу 1 с сорозащитным устройством 2, к ее верхней части закреплены шарнирно рычаги 3, каждый из которых снабжен верхними плечами 3' и 3'' с увеличенным противовесом 4, симметрично закрепленным поворотным приемником 5 энергии водного потока, содержащим вал 6, увеличенную в поперечном направлении лопасть 7 и усиленную по ее краям и середине в продольном направлении дополнительными фермочками 8 и поперек плоскими диафрагмами 9 облегченного профиля, закрепленными жестко к валу 6 под прямым углом к нему и параллельно к направлению водного потока и снабженные на втором их конце прямоугольными пластинами 10, расположенными параллельно к лопасти 7 и на всю ее ширину, на одном плече приемника 5 и на конце лопасти 7 выполнен плоский выступ 7' и на концах диафрагм имеются выступы 9', а на втором его плече имеется лопатка 11, жестко соединенная с концом одноплечего шарнирно закрепленного рычага 12 под углом к его продольной оси, над приемниками 5 энергии водного потока механизма 13 его поворота, содержащий перекидной рычаг 14, шарнирно соединенный со штангой 15 с концевым грузом 16 в виде ролика и перемещаемый по двухплечему рычагу 17 с концевым грузом 18, штангу 19, соединенную шарнирно с рычагом 17 и рычажком 11 лопатки 12, упор 20, закрепленный к рычагу 3. К нижней части плавучей опорной базы 1 закреплены упоры 21 выше уровня воды для взаимодействия с перекидными рычагами 14 механизмов поворота 13 приемников 5 энергии водного потока, поршневые насосы 22 повышенной напорности, их штоки 22' соединены шарнирно с верхними плечами 3' и 3'' рычагов 3, гидроагрегат повышенной мощности 23, турбина которого соединена трубопроводами 24 с насосами 22.

Гидроэлектростанция работает следующим образом. Поток воды проходит через сорозащитное устройство 2 и воздействует на лопасти 7 и пластины 10 приемников 5 и рычагов 3, закончивших обратный ход и поворачивая каждый из них в конечное положение, где перекидной рычаг 14 механизма поворота 13 приемника 5 взаимодействует с упором 21, опрокидывается в обратную сторону, перемещая штангу 15 с концевым грузом 16 по двухплечному рычагу 17 к его концевому грузу 18, штанга 19 поднимается вверх, перемещая рычажок 12 и лопатку 11 с рабочего положения в плоскость пластины 10 в нерабочее положение, поток воды взаимодействует с выступом 7' лопасти 7, поворачивая приемник 5 в нерабочее положение, где лопасть 7 и пластины 10 занимают положение, параллельное направлению водного потока. Каждый рычаг 3 под воздействием противовеса 4 выполняет обратный ход и после его завершения перекидной рычаг 14 взаимодействует с другими упором 21, опрокидывается в обратную сторону, перемещая штангу 15 по двухплечному рычагу 17 и груз 16 от груза 18, штанга 19 опускается вниз, поворачивая рычажок 11 и лопатку 12 с плоскости пластины 10 в рабочее положение, где она занимает положение под наклоном к направлению водного потока, который воздействует на нее и приемник 5 поворачивается в рабочее положение и удерживается в нем взаимодействием выступов 9' диафрагм 9 с упором 20 рычага 3. Площадь лопатки 11 превышает площадь выступа 7' лопасти 7. Поток воды воздействует на приемник 5 и рычаг 3 снова выполняет прямой ход. Цикл повторяется. Таким образом, рычаги 3 и штоки 22' поршневых насосов 22 выполняют рабочий ход в прямом и обратном направлении, где прямой ход выполняется под воздействием энергии водного потока, а обратный ход под воздействием противовесов 4, что и обеспечивает непрерывную работу насосов 22 и подачу воды повышенного давления на гидроагрегат повышенной мощности, его нормальную работу и выработку им электроэнергии.

Использование предлагаемой плавучей гидроэлектростанции по сравнению с известной плавучей энергоустановкой позволило увеличить выработку электроэнергии на 25% за счет следующего:
повышения ее напорности на 25% путем увеличения приема энергии водного потока на ее приемники и снабжения ее рычагов противовесами с увеличенным весом на 30%
увеличения приема энергии на ее приемники путем увеличения поперечного размера лопастей и установки дополнительных прямоугольных пластин, что позволило увеличить площадь приема энергии водного потока на приемники на 30%

Использование: в гидроэлектростанциях для получения электрической энергии. Сущность: содержит плавучее основание с установленными на нем поршневыми насосами и поворотными рычагами с противовесами и приемниками энергии водного потока, при этом поворотные рычаги шарнирно закреплены на основании и связаны со штоками насосов. Снабжена гидроагрегатом и сорозащитным устройством, поворотные рычаги выполнены в виде трехплечих угловых рычагов, при этом штоки насосов шарнирно соединены с верхними плечами угловых рычагов, а противовес установлен на одном из плечей, приемник энергии водного потока выполнен в виде барабана, шарнирно установленного на нижнем плече углового рычага и кинематически связанного с ограничительными упорами поворота углового рычага, при этом барабан образован соединенными между собой элементами жесткости параллельными основной и дополнительными пластинами-лопастями, где основная пластина-лопасть снабжена продольным выступом, а кинематическая связь приемника энергии водного потока с ограничительными упорами трехплечих угловых рычагов выполнена в виде шарнирно закрепленного на оси барабана одноплечего рычага в форме лопатки, связанного посредством штанги с системой двуплечих рычагов, один из которых взаимодействует с ограничительными упорами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Энергоустановка, содержащая плавучее основание с установленными на нем поршневыми насосами и поворотными рычагами с противовесами и приемниками энергии водного потока, при этом поворотные рычаги шарнирно закреплены на основании и связаны со штоками насосов, отличающаяся тем, что она снабжена гидроагрегатом и сорозащитным устройством, а поворотные рычаги выполнены в виде трехплечих угловых рычагов, при этом штоки насосов шарнирно соединены с верхними плечами угловых рычагов, а противовес установлен на одном из плеч, приемник энергии водного потока выполнен в виде барабана, шарнирно установленного на нижнем плече углового рычага и кинематически связанного с ограничительными упорами поворота углового рычага, при этом барабан образован соединенными между собой элементами жесткости параллельными основной и дополнительными пластинами-лопастями, где основная пластина-лопасть снабжена продольным выступом, а кинематическая связь приемника энергии водного потока с ограничительными упорами трехплечих угловых рычагов выполнена в виде шарнирно закрепленного на оси барабана одноплечего рычага в форме лопатки, связанного посредством штанги с системой двуплечих рычагов, один из которых взаимодействует с ограничительными упорами. 2. Энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что приемники энергии водного потока и нижние плечи угловых рычагов снабжены упорами, взаимодействующими при удержании приемника энергии в рабочем положении. 3. Энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что площадь одноплечего рычага в форме лопатки превышает площадь продольного выступа основной пластины-лопасти.