СИЛОВАЯ ГИДРОВАКУУМНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК F03B13/00 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и производству турбин и может быть использовано для экологически чистого преобразования энергии, например, в электрическую, тепловую или другой полезный вид.

Известны турбины гидроэлектростанций, работающие от воздействия падающих масс водного потока. Скорость движения воды является исходным показателем для определения мощности гидроэлектростанций.

Отработанные массы воды в гидротурбинах сбрасываются в водоем за плотиной (см. Большую Советскую энциклопедию, 1971, т.6, с.510).

Такие гидроэлектростанции представляют собой сложный комплекс дорогостоящих сооружений и оборудования, наносят ущерб экологии, так как требуют затопления земель.

Наиболее близким аналогом изобретения является вакуумная гидроэлектростанция, содержащая напорное устройство с направляющей (трубопроводом) для подъема рабочего тела (воды), корпус, подключенный к вакуумному агрегату, рабочее колесо турбины, соединенное с исполнительным механизмом, например электрогенератором, и вспомогательное пускорегулирующее и контрольное оборудование (см. патент РФ N 2005199 С1, кл. F 03 B 13/06, 1993).

Однако данная вакуумная гидроэлектростанция требует наличия водоема и не обеспечивает экологическую чистоту процесса преобразования энергии, так как рабочее тело (вода) участвует в незамкнутом технологическом процессе.

Задачей изобретения является снижение экологического ущерба и себестоимости энергии для бытовых и производственных нужд.

Указанный технический и экономический результат достигается за счет того, что силовая гидровакуумная установка содержит напорное устройство с направляющей для подъема рабочего тела, корпус, подключенный к вакуумному агрегату, рабочее колесо турбины, соединенное с исполнительным механизмом, например электрогенератором, и вспомогательное пускорегулирующее и контрольное оборудование, при этом рабочее колесо турбины снабжено разгонной ступенью, а направляющая - соплом-ускорителем, причем вакуумный агрегат выполнен в виде двухходового поршневого насоса с приводом от баллона со сжатым газом, напорное устройство - в виде колонны, а исполнительный механизм (электрогенератор) подключен к рабочему колесу турбины посредством редуктора и маховика.

На фиг. 1 представлен разрез корпуса установки и вакуумного агрегата с вспомогательным пускорегулирующим и контрольным оборудованием; на фиг. 2 - вид сверху на корпус и гидротурбину; на фиг. 3 - общий вид на корпус с напорной колонной.

Силовая гидровакуумная установка содержит:
- рабочее тело 1 - нейтральный раствор с добавлением мелкодисперсных взвешенных нерастворимых частиц - морскую воду;
- обратную направляющую 2 с соплом-ускорителем 2а;
- лопатку 3 рабочего колеса;
- рабочее колесо 4;
- направляющую разгонную лопасть 5;
- разгонную рабочую турбину 6 (ступень);
- рабочие (разгонные) массы 7 - фиг.1, зона V (не показано);
- вакуумный агрегат 8 - вакуумный насос с вакуумным ресивером; двухходовой поршневой насос с баллоном сжатого воздуха;
- аварийный (контрольный) клапан 9 - фиг.1 "Р.К." - ручного или дистанционного управления;
- пульт управления 10 - пневмозолотник; клапанный механизм с распредвалом; система кранов, агрегаты могут быть как ручного, так и дистанционного управления;
- рабочий вал 11 редуктора;
- вентиль 12 регулятора уровня рабочей разгонной массы, может быть ручного или дистанционного управления;
- маховик 13 общепринятого назначения, может быть использован для монтажа муфты сцепления с агрегатируемым исполнительным механизмом (электрогенератор, КПП, редуктор валов отбора мощности);
- заливное приемное устройство 14 - горловина с трехходовым краном ручного или дистанционного управления;
- напорную колонну 15 - объем и высота уровня рабочего тела должны превышать объем и уровень его в корпусе;
- исполнительный агрегат 16 - на фиг. 1,2,3 не показан;
- редуктор 17 валов отбора мощности - на фиг. 1,2,3 не показан;
- корпус 18 - дизайн и конструкция могут быть изменены без нарушения концепции и прямого назначения;
- манометр 19 - прибор для аналитического контроля уровня рабочего тела в картере корпуса 18;
- канал 20 для связи с атмосферой картера редуктора (сопун) и контроля за уровнем смазки в нем (щуп);
- водомерное стекло 21,21а с двумя трехходовыми кранами для визуального контроля уровней рабочего тела;
- манометр 22 - прибор для аналитического контроля уровня рабочего тела в напорной колонне 15.

I - зона высокого давления.

II - зона управления.

III,IV - зоны рабочего разрежения.

V - зона давления рабочего тела.

VI - зона смазки редуктора.

VII - зона атмосферного давления.

а, а', a'' - краны управления.

К - контрольный уровень рабочего тела.

Силовая гидровакуумная установка работает следующим образом.

Предварительно производят подготовку к пуску в следующей последовательности:
1. Открытием крана "а" воздух из баллона подается на пневмозолотник 10. Краны "а" и "а'", устанавливаются в открытое положение. Предохранительный клапан "Р.К." открыт.

2. Через заливное приемное устройство 14 производится заправка внутренних полостей корпуса 18 и напорной колонны (вентиль 12 открыт) раствором рабочего тела 1 до отметки К на водомерном стекле 21а.

3. При открытом кране устройства 14 закрываются "Р.К." и кран управления "а". Поворотом рукоятки пульта управления 10 пневмозолотником подается сжатый воздух в зону I вакуумного агрегата 8. Передвигаясь влево, поршень в зоне II создает разрежение в зоне III напорной колонны 15, что поднимает уровень рабочего тела 1 до отметки "К" на водомерном стекле 21. Вентиль 12 и кран "а" закрываются.

4. Через устройство 14 производится долив рабочего тела 1 в корпус 18 до отметки "К" на водомерном стекле 21а при открытых "Р.К." и "а'" после возвращения поршней вакуумного агрегата 8 в исходное положение при помощи пульта управления 10.

5. Закрываются кран заливного приемного устройства 14 и "Р.К.". С помощью пульта управления 10 создается разрежение в зоне IV корпуса 18. В момент начала вращения маховика 13 открывается кран "а" на колонне 15 для уравновешивания разрежения в ней и корпусе 18 и одновременно открывается вентиль 12. Управляя подачей воздуха с помощью пульта управления 10 разрежение в колонне 15 и корпусе 18 (сообщающихся сосудах) доводят до расчетной величины, после чего закрываются краны "а" и "а'", установка в работе.

Рабочее тело 1 по направляющей 2 поднимается вверх, увеличивает свою скорость в сопле-ускорителе 2а. Направляющих 2 целесообразно выполнить несколько и расположить их равномерно по окружности корпуса 18.

После воздействия на рабочую разгонную турбину (ступень 6) рабочее тело 1 под воздействием собственного веса попадает на разгонные лопасти 5, а затем на лопатки 3 рабочего колеса 4, не имеющего жесткой связи с разгонной ступенью 6, но жестко связанного через ведущую шестерню с рабочим валом 11 повышающего обороты редуктора, который, вращая маховик 13, передает усилие на исполнительный механизм, например электрогенератор (не показан), вырабатывающий электроэнергию для потребителей. Отработавшее на лопатках рабочего колеса рабочее тело 1 возвращается в картер корпуса 18 для дальнейшего использования в замкнутом рабочем цикле.

Установка может быть использована на плавучих средствах и стационарно с забором рабочего тела из открытого водоема, что будет более эффективно на морском побережье.

Установка предназначена для получения электрической, тепловой и другой полезной энергии. Установка содержит напорное устройство, выполненное в виде колонны, направляющую для подъема рабочего тела с выходным соплом-ускорителем перед разгонной ступенью рабочего колеса турбины. Турбина расположена в корпусе, подключенном к вакуумному агрегату, выполненному в виде двухходового поршневого насоса с приводом от баллона со сжатым газом. При этом турбина подключена к исполнительному механизму, например электрогенератору, посредством повыщающего редуктора и маховика. Такое выполнение установки позволяет получить полезный вид энергии экологически чистым путем. 3 ил.

Силовая гидровакуумная установка, содержащая напорное устройство с направляющей для подъема рабочего тела, корпус, подключенный к вакуумному агрегату, рабочее колесо турбины, соединенное с исполнительным механизмом, например электрогенератором, и вспомогательное пускорегулирующее и контрольное оборудование, отличающаяся тем, что рабочее колесо турбины снабжено разгонной ступенью, а направляющая - соплом-ускорителем, при этом напорное устройство выполнено в виде колонны, а исполнительный механизм подключен к рабочему колесу турбины посредством редуктора.