ПРИБОЙНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2007 года по МПК F03B13/14 F03B13/22 

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к использованию энергии прибойного потока у берегов морей, океанов и крупных водоемов путем ее преобразования в электроэнергию.

Известна прибойная гидроэлектростанция, которая содержит качающуюся вокруг горизонтальной оси частично погруженную в воду лопасть и расположенные над уровнем воды поршневой насос, гидротурбину и электрогенератор. Лопасть кинематически связана с поршнем насоса с помощью вала, закрепленного на нем рычага и кривошипа. Насос посредством трубопроводов соединен с водоемом и гидротурбиной. Под действием прибойного потока лопасть отклоняется и через вал, рычаг и кривошип приводит в действие поршневой насос. Обратным прибойным потоком лопасть отклоняется в исходное положение.

Недостатком устройства является сложность его кинематической схемы и невысокая надежность в эксплуатации.

Известна также принятая за прототип прибойная гидроэлектростанция (№2009367, опубл. 10.10.2000, БИ №28, 2000 г.), содержащая волноприемную лопасть, установленную с возможностью качания относительно оси, поршневой насос и гидротурбину (гидродвигатель) с электрогенератором, причем лопасть и поршневой насос расположены под уровнем воды и установлены с возможностью качания вокруг вертикальных осей, а рабочая поверхность лопасти выполнена переменной с помощью силового гидроцилиндра.

Недостатком описанной гидроэлектростанции является сложность конструкции, необходимость установки уплотнений на поршневом насосе и прерывистая подача рабочей жидкости на гидромотор, связанная с характером работы поршневого насоса, что затрудняет промышленную выработку электроэнергии.

Изобретение решает задачу упрощения конструкции гидроэлектростанции, повышения надежности ее работы и обеспечение возможности промышленной выработки электроэнергии.

Необходимый технический результат достигается тем, что в известной гидроэлектростанции, содержащей расположенную под водой волноприемную лопасть, установленную с возможностью качания вокруг оси, гидравлический насос и гидравлический двигатель с электрогенератором, волноприемную лопасть предлагается выполнить со встроенным в ее средней части гидроаккумулятором и сливным баком, а гидравлический насос выполнить мембранным и двухсторонним. Упругие мембраны предлагается расположить с внешних сторон волноприемной лопасти.

Пример выполнения гидроэлектростанции приведен на чертежах, где на фиг.1 представлен общий вид со стороны воздействия прибойного потока; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - упрощенная гидравлическая схема устройства. На чертежах приняты следующие условные обозначения:

1 - нагнетательный гидропровод;

2 - гидродвигатель;

3 - электрогенератор;

4 - гидропровод возврата рабочей жидкости;

5 - поперечная балка;

6 - платформа для установки гидродвигателя и электрогенератора;

7 - вертикальная опора;

8 - корпус нагнетательных клапанов;

9 - корпус всасывающих клапанов;

10 - вертикальная ось;

11 - волноприемная лопасть;

12 - обечайка гидроаккумулятора, сливного бака и мембранных насосов;

13 - внутренние стенки волноприемной лопасти (стенки гидроаккумулятора и сливного бака);

14 - полость гидроаккумулятора;

15 - упругая мембрана;

16 - пружина;

17 - нагнетательный клапан;

18 - полость мембранного насоса;

19 - сливной бак;

20 - всасывающий клапан.

Гидроэлектростанция состоит из двух укрепленных в зоне прибоя на некотором расстоянии друг от друга (фиг.1) вертикальных опор 7, соединенных между собой двумя поперечными балками 5 и одной платформой 6 для установки гидродвигателя 2 с электрогенератором 3. На балках 5 закреплена волноприемная лопасть 11 с возможностью ее качания в некотором диапазоне вокруг вертикальной оси 10.

Волноприемная лопасть 11 содержит обечайку 12 (фиг.2) с закрепленными внутренними стенками 13, образующими вместе с обечайкой полость гидроаккумулятора 14 и сливного бака 19, разделенных между собой горизонтальной перегородкой (на чертеже показана, но не обозначена). Внешние стенки волноприемной лопасти 11 выполнены в виде упругих мембран 15 мембранного насоса. Упругие мембраны 15 могут быть выполнены как с пружинами 16, придающими им дополнительную упругость, так и без них. Внутренние стенки 13 волноприемной лопасти 11 и ее внешние упругие мембраны 15 образуют полость 18 мембранного насоса. Всасывающий 20 и нагнетательный 17 клапаны могут быть размещены как на внутренних стенках 13 (фиг.2), так и на обечайке 12 в специальных корпусах 8, 9 (фиг.1). Второй вариант предпочтительней, так как позволяет производить быструю замену клапанов.

Гидроэлектростанция работает следующим образом. При воздействии прибойного потока на левую мембрану 15 (фиг.2) она прогибается в сторону внутренней жесткой стенки 13, нагнетательный клапан 17 открывается и рабочая жидкость из полости 18 левого мембранного насоса поступает под давлением в гидроаккумулятор 14, откуда по нагнетательному гидропроводу 1 подается на гидродвигатель 2, вращение вала которого передается на электрогенератор 3. Рабочая жидкость по гидропроводу 4 сливается в бак 19. В это же время правая мембрана 15 изгибается под воздействием сил упругости в сторону, противоположную стенке 13, всасывающий клапан 20 открывается, нагнетательный клапан 17 закрывается и рабочая жидкость из бака 19 заполняет полость 18 правого мембранного насоса. При воздействии откатной волны прибойного потока правый мембранный насос работает на нагнетание, левый - на всасывание.

Повышенное давление в газовой полости гидроаккумулятора 14 (Р>Р_ат) выравнивает подачу рабочей жидкости к гидродвигателю 2, благодаря чему обеспечивается равномерная его работа, а также устойчивая работа электрогенератора 2.

Именно выполнение гидроэлектростанции в виде одного блока, включающего волноприемную лопасть, два мембранных насоса, гидроаккумулятор и сливной бак делает конструкцию наиболее простой и максимально приспособленной к восприятию энергии прибойного потока и трансформации ее в энергию давления рабочей жидкости, а затем и в электроэнергию.

Изобретение предназначено для использования энергии прибойного потока у берегов морей, океанов и крупных водоемов путем ее преобразования в электроэнергию. Электростанция содержит расположенную под водой волноприемную лопасть, установленную с возможностью качания вокруг оси, гидравлический насос и гидравлический двигатель с электрогенератором. Волноприемная лопасть выполнена со встроенным в ее средней части гидроаккумулятором и сливным баком, а гидравлический насос выполнен мембранным и двухсторонним. Упругие мембраны расположены с внешних сторон волноприемной лопасти. Конструкция устройства позволяет повысить надежность работы и обеспечить возможность промышленной выработки электроэнергии. 3 ил.

Прибойная гидроэлектростанция, содержащая волноприемную лопасть, установленную с возможностью качания вокруг оси, гидравлический насос и гидравлический двигатель с электрогенератором, отличающаяся тем, что волноприемная лопасть выполнена со встроенными в ее средней части гидроаккумулятором и сливным баком, а гидравлический насос выполнен мембранным и двухсторонним, причем упругие мембраны расположены с внешних сторон волноприемной лопасти.