БЕСПЛОТИННЫЙ ГИДРОАГРЕГАТ, ПРИВОДИМЫЙ В ДВИЖЕНИЕ РЕЧНЫМ ПОТОКОМ Российский патент 2009 года по МПК F03B9/00 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к силовым агрегатам, приводимым в действие потоком текущей среды, и может быть использовано для преобразования энергии текущей среды, например потока рек, в электрическую.

Известен бесплотинный гидроагрегат, приводимый в действие речным потоком, содержащий плавучее основание в виде катамарана, на котором закреплена активная турбина, выполненная в виде размещенного наклонно к речному потоку бесконечного ленточного конвейера с закрепленными на его ленте лопастями и электрогенератор, кинематически связанный с бесконечным ленточным конвейером, причем каждая лопасть выполнена в виде ковша, способного складываться и ложиться на конвейерную ленту при переходе с рабочей на холостую ветвь бесконечного ленточного конвейера и имеющего на внешней поверхности карман для автоматического подъема лопасти потоком среды при переходе ее из холостого в рабочее положение (RU №2269672 С1, 10.02.2006, F03B 9/00).

Известный гидроагрегат не берет всю энергию текущей среды, так как его бесконечный ленточный конвейер установлен под углом к потоку и он имеет холостую ветвь, не участвующую в работе.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является бесплотинный гидроагрегат, приводимый в движение речным потоком, содержащий несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размещенного поперек потока и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементом с лопастями, установленными с возможностью их поворота и фиксации, а на несущем каркасе размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера, причем валы бесконечного конвейера расположены поперек потока, а рабочие ветви бесконечного конвейера, на которых закреплены лопасти, расположены одна за другой (RU 2166664 С1, 10.05.2001, F03D 5/02).

Расположение валов бесконечного конвейера поперек потока текущей среды влечет потерю мощности гидроагрегата, так как области перехода лопастей с одной ветви на другую не участвуют в работе, что значительно уменьшает суммарную рабочую поверхность лопастей. Кроме того, при расположении ветвей бесконечного конвейера друг за другом по направлению к потоку также снижает мощность силового агрегата из-за снижения энергии потока после его прохождения первой ветви.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы увеличить суммарную рабочую поверхность лопастей и воздействие на них речного потока, что позволит значительно увеличить мощность силового агрегата.

Поставленная задача решается тем, что в бесплотинном гидроагрегате, приводимом в движение речным потоком, содержащем несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размещенного поперек потока и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементм с лопастями, установленными с возможностью их поворота и фиксации в заданном положении, а на несущем каркасе размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера, согласно изобретению гидроагрегат снабжен дополнительным гибким тяговым элементом, охватывающим валы, расположенные вдоль речного потока, и поперечными опорами, соединяющими между собой гибкие тяговые элементы, лопасти установлены на осях, закрепленных на поперечных опорах, а между ветвями бесконечного конвейера установлен делитель речного потока.

Делитель речного потока выполнен в виде прямоугольной пластины, прикрепленной боковыми кромками к валам бесконечного конвейера посредством подшипниковых опор.

Максимальное воздействие речного потока на все лопасти бесконечного конвейера достигается за счет расположения его валов вдоль речного потока и установки лопастей на осях, закрепленных на поперечных опорах, соединяющих между собой гибкие тяговые элементы бесконечного конвейера, при этом лопасти на участках перехода от одной ветви на другую также участвуют в работе, так как их угол наклона по отношению к потоку остается неизменным. Кроме того, размещение ветвей на разных уровнях по высоте позволяет расширить фронтальное воздействие речного потока на гидроагрегат и увеличить его мощность.

Наличие делителя речного потока исключает соприкосновение встречно движущихся потоков, образующихся при движении ветвей бесконечного конвейера, что снижает сопротивление движению лопастей активной турбины и также позволяет увеличить мощность силового агрегата.

Сущность изобретения поясняется описанием его конструкции и чертежами, где

на фиг.1 схематично изображен бесплотинный гидроагрегат, приводимый в движение речным потоком;

на фиг.2 - то же, вид А.

Бесплотинный гидроагрегат, приводимый в движение речным потоком, содержит несущий каркас 1 с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размещенного поперек речного потока. Бесконечный конвейер имеет два вала 2 и 3, расположенных вдоль потока и охваченных гибкими тяговыми элементами 4 и 5, выполненными, например, в виде тросов или цепей. Гибкие тяговые элементы 4 и 5 соединены между собой с помощью поперечных опор 6. На поперечных опорах 6 закреплены оси 7, на которых с возможностью поворота установлены лопасти 8. В рабочем положении лопасти 8 расположены под углом к направлению потока и зафиксированы относительно поперечных опор 6, например, болтовым соединением (на чертеже не показано). Между ветвями бесконечного конвейера установлен делитель речного потока, выполненный, например, в виде прямоугольной пластины 9, прикрепленной боковыми кромками к валам 2 и 3 бесконечного конвейера посредством подшипниковых опор 10. На несущем каркасе 1 размещен электрогенератор 11, кинематически связанный, например, цепной передачей 12 с одним из валов бесконечного конвейера (на фиг.1 электрогенератор 11 связан с валом 2).

Бесплотинный гидроагрегат, приводимый в движение речным потоком, работает следующим образом.

Несущий каркас 1 посредством плавающего средства или донного фундамента (на чертеже не показано) фиксируют в русле реки, устанавливая бесконечный конвейер поперек потока текущей среды и направляя его валы 2 и 3 вдоль потока. При этом лопасти 8 направляют под углом к речному потоку.

Текущая среда воздействует на лопасти 8, закрепленные с помощью осей на поперечных опорах 6, которые соединяют между собой гибкие тяговые элементы 4 и 5. Лопасти 8 под воздействием речного потока начинают перемещаться, а гибкие тяговые элементы 4 и 5, охватывающие валы 2 и 3, приводят их во вращение. Лопасти 8, движущиеся на участках перехода от одной ветви на другую, также участвуют в работе. Делитель речного потока, в конкретном примере выполненный в виде прямоугольной пластины 9, прикрепленной боковыми кромками к валам 2 и 3 посредством подшипниковых опор 10, препятствует соприкосновению встречно направленных потоков, образующихся при движении лопастей 8, закрепленных на разных ветвях бесконечного конвейера.

Вращение вала 2 через цепную передачу 12 передается на электрогенератор 11, преобразуя энергию речного потока в электрическую.

Расположение валов 2 и 3 бесконечного конвейера вдоль потока текущей среды и установка лопастей 8 на осях 7, закрепленных на поперечных опорах 6, соединяющих между собой гибкие тяговые элементы 4 и 5 бесконечного конвейера, дает возможность добиться максимального воздействия речного потока на все лопасти 8. Такое закрепление лопастей 8 на гибких тяговых элементах 4 и 5 позволяет добиться участия в работе лопастей 8, движущихся на участках перехода от одной ветви на другую, так как их угол наклона по отношению к потоку остается неизменным.

Кроме того, размещение ветвей на разных уровнях по высоте позволяет расширить фронтальное воздействие речного потока на активную турбину гидроагрегата, а наличие делителя потока, расположенного между ветвями, снижает сопротивление движению лопастей 8.

По сравнению с прототипом заявляемое изобретение позволяет увеличить суммарную рабочую поверхность лопастей, на которую воздействует поток текущей среды, снизить сопротивление движению лопастей и значительно увеличить мощность силового агрегата.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к силовым агрегатам, приводимым в действие потоком текущей среды, и может быть использовано для преобразования энергии текущей среды, например потока рек, в электрическую. Бесплотинный гидроагрегат, приводимый в движение речным потоком, содержит несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размещенного поперек потока и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементом с лопастями, установленными с возможностью их поворота и фиксации, а на несущем каркасе размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера. Гидроагрегат снабжен дополнительным гибким тяговым элементом, охватывающим валы, расположенные вдоль речного потока, и поперечными опорами, соединяющими между собой гибкие тяговые элементы. Лопасти установлены на осях, закрепленных на поперечных опорах. Между ветвями бесконечного конвейера установлен делитель речного потока. Это позволяет увеличить суммарную рабочую поверхность лопастей, на которую воздействует поток текущей среды, снизить сопротивление движению лопастей и увеличить мощность силового агрегата. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Бесплотинный гидроагрегат, приводимый в движение речным потоком, содержащий несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размешенного поперек потока и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементом с лопастями, установленными с возможностью их поворота и фиксации, а на несущем каркасе размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера, отличающийся тем, что гидроагрегат снабжен дополнительным гибким тяговым элементом, охватывающим валы, расположенные вдоль речного потока, и поперечными опорами, соединяющими между собой гибкие тяговые элементы, лопасти установлены на осях, закрепленных на поперечных опорах, а между ветвями бесконечного конвейера установлен делитель речного потока.

2. Гидроагрегат по п.1, отличающийся тем, что делитель речного потока выполнен в виде прямоугольной пластины, прикрепленной боковыми кромками к валам бесконечного конвейера посредством подшипниковых опор.