ПОГРУЖНОЙ ГИДРОАГРЕГАТ ДЛЯ СЪЕМА ЭНЕРГИИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 1997 года по МПК F03D3/00 F03B17/06 

Изобретение относится к гидроэнергетике, конкретно к гидроагрегатам для съема энергии текучей среды, в частности для использования энергии рек, каналов и т.д.

Известна свободнопоточная гидроэнергетическая установка [1] содержащая лопасти, закрепленные на гибком валу в виде троса, соединенного с приводом, установленного на опоре над уровнем воды, причем опора выполнена плавучей на якоре, свободный конец троса имеет груз, лопасти имеют дугообразную форму и аэродинамический профиль. Попадание мусора снижает эффективность работы установки, который является стопором для лопастей. Кроме того, ее невозможно использовать в период замерзания реки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является гидроагрегат для использования энергии текучей среды [2] содержащий ротор с закрепленными на нем лопастями, установленными с возможностью поворота вокруг своих осей, параллельных оси ротора, электрогенератор, кинематически связанный с ротором. Причем лопасти выполнены гидродинамического профиля, оси их вращения размещены со смещением, выполнены в виде секций из прямоугольных рам, а сам ротор установлен на вертикальных стойках.

Целью изобретения является упрощение и повышение эффективности работы погружного гидроагрегата круглый год в любой климатической зоне в текучей среде.

Цель достигается тем что в предложенном погружном гидроагрегате для съема энергии текучей среды, содержащем ротор с закрепленными на нем лопастями гидродинамического профиля, установленными с возможностью поворота параллельно оси ротора, и электрогенератор, согласно изобретению ротор закреплен подвижно параллельно дну и перпендикулярно потоку на вертикальных стойках, снабжен прямоугольными рамами в виде ригелей, жестко закрепленных на валу ротора, образующих вместе с лопастями на полках ригелей секцию, причем лопасти установлены с возможностью поворота на 180^o длиной большей наружного размера полки ригелей, а электрогенератор соединен с ротором через гибкий вал и гидропривод. Секции ротора расположены со смещением относительно друг друга и каждая секция содержит не менее трех рам в зависимости от глубины и скорости текучей среды.

На фиг. 1 изображена схема расположения гидроагрегата; на фиг. 2 схема расположения гидроагрегатов в текучей среде, вид сверху; на фиг. 3 схема работы секции в открытой текучей среде; на фиг. 4 то же, в закрытой текучей среде.

Гидроагрегат содержит вал ротора 1 с жестко посаженными на него ступицами 2 (фиг. 1), в которых укреплены ригели 3. На полке ригеля 3 подвижно на шарнирах 4 установлены лопасти 5. Вал ротора 1 подвижно при помощи подшипникового узла 6 и ползунов 7 закреплен на вертикальных стойках 8 и соединен через гибкий вал 9 и гидропривод с электрогенератором 10. Гидропривод состоит из гидронасоса 11 напорного шланга 12, подводящего масло к гидроматору 13, который соединен полумуфтами 14 с электрогенератором 10. Гидронасос соединен с емкостью масла 15 через всасывающий шланг 16. От электрогенератора постоянный ток поступает на модуль электропитания 17. Стойки имеют транспортирующие ушки 18 и поплавок обнаружения 19, а гибкий вал 9 заключен в чехол 20. Гидропривод с электрогенератором установлены на берегу.

Гидроагрегат работает следующим образом. Ротор гидроагрегата опускается в текучую среду перпендикулярно течению, параллельно дну. Работа секций зависит от распределения скоростей и мощности потока (фиг. 3). Для открытых текучих сред распределение скоростей от максимального до минимального меняется от поверхности до дна. (фиг. 3). Для закрытых текучих сред такая закономерность наблюдается начиная от середины потока. Лопасти вращают вал при максимальном перепаде скорости в потоке. Под действием текущей среды лопасти 5 ротора, расположенные над валом положений I, II, III, перекрывают площадь потока и, создав максимальное сопротивление потоку, под действием разности скоростей начинают вращать вал ротора 1. Лопасти 5, расположенные ниже оси вала положений IV, V, наоборот, разворачиваются по течению, освобождая путь потоку через пространство нижних ригелей, максимально уменьшая сопротивление. Ротор вращает вал гидронасоса II, насос по всасывающему шлангу 16 засасывает масло из емкости 15 и под давлением подает его по напорному шлангу 12 в гидромотор 13. Из гидромотора 13 масло поступает снова в емкость 15. Гидромотор 13 при этом вращается и приводит в движение электрогенератор 10. Частота вращения агрегатов регулируется системой клапанов.

Установкой нескольких погружных гидроагрегатов (фиг. 2) в текучей среде можно получать энергию разной мощности или заменить плотинную ГЭС и сэкономить миллиарды рублей и природу для народного хозяйства страны.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в качестве микрогидроэлектростанции, установленной на реках, каналах и др. Работающая микроГЭС не нарушает экологическую обстановку местности, а в полевых условиях решает часть проблем с электропитанием средств оповещения с целью защиты от загрязнения малых водных объектов, освещения поселков нефтяников и геологов, и других целей. Применительно к малым рекам разработана эффективная микроГЭС для электроснабжения средств сигнализации оповещения загрязнения водных объектов. МикроГЭС легко монтируется, без дополнительных затрат и водных, земляных работ, отличается низкой себестоимостью, не требует специального обслуживания. Может найти повсеместное применение на малых реках. Причем в качестве гидронасоса, гидромотора и электрогенератора может быть использовано серийно выпускаемое промышленностью оборудование.

Использование: в гидроэнергетике. Сущность изобретения: на вертикальных стойках установлен горизонтальный ротор с закрепленными на нем секциями из прямоугольных рам с лопастями гидродинамического профиля, расположенными с возможностью поворота параллельно оси ротора. Ротор установлен с возможностью вертикального перемещения. Рамы выполнены в виде ригелей с полками, жестко закрепленными на валу ротора. Лопасти установлены на полках ригелей с возможностью поворота на 180^o. Длина лопастей выполнена больше размера полок. Электрогенератор соединен с ротором гибким валом и гидроприводом. 1 з. п ф-лы., 4 ил.

1. Погружной гидроагрегат для съема энергии текучей среды, содержащий вертикальные стойки и установленный на них горизонтальный ротор с закрепленными на нем секциями из прямоугольных рам с лопастями гидродинамического профиля, расположенными с возможностью поворота парараллельно оси ротора, и электрогенератор, отличающийся тем, что ротор установлен на стойках с возможностью вертикального перемещения, рамы выполнены в виде ригелей с полками, жестко закрепленными на валу ротора, причем лопасти установлены на полках ригелей с возможностью поворота на 180^o, а длина лопастей выполнена больше наружного размера полки ригелей, при этом электрогенератор соединен с ротором посредством гибкого вала и гидропривода. 2. Гидроагрегат по п.1, отличающийся тем, что секции ротора расположены со смещением относительно друг друга и каждая секция содержит не менне трех рам.