ГИДРОПРИВОД Российский патент 2009 года по МПК F03B13/10 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к гидроприводам, и предназначено для преобразования энергии потока текущей среды, например ручьев, рек, в электрическую. Малые ГЭС имеют ряд преимуществ перед обычными станциями, а именно: возможность располагаться ближе к потребителю, высокий уровень экологичности, меньшие единовременные капитальные затраты и меньший срок окупаемости.

Основной технической проблемой при строительстве малых ГЭС является создание оборудования, характеризующегося оптимальным сочетанием таких показателей, как высокая надежность, простота обслуживания и низкая стоимость.

Известны малые ГЭС, в которых гидроэнергетический блок выполнен в виде обратимой гидромашины (см., например, Грянко Л.П., Умов В.А. и др. Обратимые гидромашины. Л.: Машиностроение, 1981, с.263).

С гидродинамической точки зрения по пропускной способности, уровню КПД и размерам блока, в плане наиболее оптимальным и близким к изобретению, является капсульный вариант компоновки гидроэнергетического оборудования малой ГЭС.

Известен капсульный гидроэнергетический блок, включающий вал вращения, ось которого ориентирована вдоль потока, лопасти, закрепленные на втулке и образующее рабочее колесо, генератор и вспомогательное оборудование, заключенные в капсулу (см. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование ГЭС, Справочное пособие под ред. Ю.С.Васильева, т.1, М.: Энергоатомиздат, 1988).

Такое устройство обладает высоким КПД при использовании напора ~7-10 м. Однако при напорах менее 5 м эффективность работы этого устройства снижается из-за падения КПД. Сложная форма проточного тракта и лопастной системы погружного гидроагрегата увеличивает стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации агрегата.

Из уровня техники известен также модульный гидроэнергетический блок, включающий проточный тракт, направляющий аппарат, рабочее колесо гидротурбины реактивного типа, выходной статор, S-образную отсасывающую трубу, снабженную в данном случае двумя конфузорными участками, вал гидротурбины выведен наружу через стенку S-образной отсасывающей трубы к генератору через мультипликатор (см., например, RU 7779 U1, 16.09.1998 или RU 2002101 C1, 30.10.1993).

Недостатком известного устройства является его сложность, необходимость врезки конструкции в коллекторную трубу водотока, требование большого напора потока, низкая мобильность, ограниченность использования.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату наиболее близким к изобретению является гидропривод для преобразования энергии текущей среды водотока в электрическую, содержащий корпус с установленным в нем рабочим колесом гидротурбины, передающим посредством гибкого вала вращательный момент к генератору, расположенному на берегу (SU 1462019 A1, 28.02.1989).

Недостатками известного устройства является невозможность извлечения им электроэнергии при его работе в узких, неглубоких и имеющих малую скорость течения водотоках и невозможность наращивать мощность, т.к. для его работы требуется большая полноводная река.

Задачей изобретения является создание гидропривода, способного извлекать энергию из текущей среды малого объема и скорости течения, т.е. из узких рек, ручьев, арыков, а также способного увеличивать мощность путем последовательного подключения аналогичных устройств.

Технический результат достигается тем, что гидропривод для преобразования энергии текущей среды водотока в электрическую, содержащий корпус с установленным в нем рабочим колесом гидротурбины, передающим посредством гибкого вала вращательный момент к генератору, расположенному на берегу, согласно изобретению снабжен дополнительными корпусами с установленными в каждом из них на гибком валу рабочим колесом гидротурбины и фиксаторами, посредством которых гибкие валы колес соединены между собой, при этом корпуса установлены на опорах на дне водотока.

Рабочие колеса гидротурбин могут быть выполнены в виде шнеков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен один из составных элементов гидропривода, продольный разрез; на фиг.2 - расположение элементов гидропривода в ручье, узкой реке или арыке.

Гидропривод (фиг.1) содержит корпуса 1 с конусными водозаборниками, установленные на дне ручья на опоры 8. В корпусе 1 установлено рабочее колесо 2 гидротурбины, выполненное в виде шнека. Ось 3 колеса 2 размещена в подшипниках 4а, 4б. Подшипники 4а, 4б расположены на несущих опорах 5а, 5б, которые крепятся к корпусу 1. На концах гибкого вала 7а, 7б имеются фиксирующие устройства 6а, 6б для его фиксации на осях 3. Гибкий вал 7б подключен к генератору 9, расположенному на берегу (фиг.2).

Гидропривод работает следующим образом. Корпуса 1 с установленными в них колесами 2 гидротурбин размещаются на опорах 8 на дне подходящего водотока, при возможности ниже кромки промерзания верхнего слоя воды - для возможности круглогодичной эксплуатации конструкции. Водный поток попадает в конусный водозаборник каждого корпуса 1 и упирается в лопасти колеса 2. Под давлением текущей среды происходит вращение оси 3 рабочего колеса 2 гидротурбины в виде шнека. Крутящий момент от оси 3 с помощью фиксатора 6а посредством гибкого вала 7 передается на генератор 9, расположенный на берегу. При необходимости увеличения мощности достаточно подсоединить к гибкому валу 7а, 7б посредством фиксаторов 6а, 6б дополнительные звенья гидропривода, также состоящие из корпуса 1, рабочего колеса 2 гидротурбины с осью 3, подшипников 4а, 4б с несущими опорами 5а, 5б и опор 8.

Изобретение предназначено для преобразования энергии текущей среды малых объемов в электрическую. Гидропривод содержит корпус 1 с установленным в нем рабочим колесом 2, передающим посредством гибкого вала 7б крутящий момент к генератору 9, расположенному на берегу. Гидропривод снабжен дополнительными корпусами 1 с установленными в каждом из них на гибком валу 7а рабочим колесом 2 гидротурбины и фиксаторами 6а и 6б. Посредством фиксаторов 6а и 6б гибкие валы 7 колес 2 соединены между собой, при этом корпуса 1 установлены на опорах 8 на дне водотока. Рабочие колеса 2 гидротурбин выполнены в виде шнеков. Изобретение направлено на обеспечение возможности извлечения энергии из текущей среды малого объема и малой скорости течения, т.е. из узких рек, ручьев, арыков, а также увеличения мощности привода за счет последовательного подключения аналогичных устройств. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидропривод для преобразования энергии текущей среды водотока в электрическую, содержащий корпус с установленным в нем рабочим колесом гидротурбины, передающим посредством гибкого вала вращательный момент к генератору, расположенному на берегу, отличающийся тем, что гидропривод снабжен дополнительными корпусами с установленными в каждом из них на гибком валу рабочим колесом гидротурбины и фиксаторами, посредством которых гибкие валы колес соединены между собой, при этом корпуса установлены на опорах на дне водотока.

2. Гидропривод по п.1, отличающийся тем, что рабочие колеса гидротурбин выполнены в виде шнеков.