ЭЖЕКТОРНАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2014 года по МПК F03B13/10 F04F5/54 F04F5/04 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.

Известна установка для использования энергии потока воды «Тунгуска», содержащая заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами /1/.

Недостатком указанной установки является то, что она не приспособлена к использованию в зимний период, когда река покрыта льдом.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является струйный насос, выполненный в виде эжектора, который предназначен для отсасывания текучей среды. Он содержит подвод внешнего потока среды, подвод перекачиваемой среды и диффузор /2/.

Недостатком известного устройства является то, что оно мало приспособлено к использованию в качестве установки для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки.

Задачей изобретения является создание простой гидроэнергетической установки с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.

Сущность изобретения заключается в следующем. Подвод внешнего потока среды сформирован в виде потока воды реки, находящегося под ее ледяным покровом. Подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть размещена подо льдом по направлению потока воды. Диффузор выполнен в виде цилиндрической трубы, диаметр которой больше диаметра коленообразной трубы, и герметично соединен посредством конуса с горизонтальной частью коленообразной трубы. При этом к свободному концу вертикальной части коленообразной трубы герметично присоединен воздухозаборник, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой. Кроме того, установка оснащена опорой, пятой и фиксатором. Опора выполнена в виде уголка, который жестко присоединен посредством внутренних поверхностей полочек к вертикальной части коленообразной трубы таким образом, что его ребро направлено навстречу потоку воды. К свободному концу опоры жестко присоединена пята в виде усеченного конуса, а к центру пяты жестко присоединен фиксатор в виде цилиндрического стержня с заостренным концом. Длина свободного конца опоры вместе с высотой пяты больше радиуса диффузора. В совокупности это позволяет создать простую гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.

На чертеже изображена эжекторная гидроэнергетическая установка, в частности дана ее схема в виде продольного разреза. Установка выполнена на основе струйного насоса - эжектора, предназначенного для отсасывания текучей среды. Для этого подвод внешнего потока среды сформирован в виде потока воды реки, находящегося под ее ледяным покровом 3 (льдом). Подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы 2, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду 3 и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть размещена подо льдом 3 по направлению потока воды (показано сплошной стрелкой). Диффузор 1 выполнен в виде цилиндрической трубы, диаметр которой больше диаметра коленообразной трубы 2, и герметично соединен посредством конуса 10 с горизонтальной частью коленообразной трубы 2. К свободному концу вертикальной части коленообразной трубы 2 герметично присоединен воздухозаборник 4, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой (не показаны). Кроме того, установка оснащена опорой 6, пятой 7 и фиксатором 8. При этом опора 6 выполнена в виде равнобокого уголка, который жестко присоединен посредством внутренних поверхностей полочек к вертикальной части коленообразной трубы 2 таким образом, что его ребро направлено навстречу потоку воды. К свободному концу опоры жестко присоединена пята в виде усеченного конуса, а к центру пяты 6 жестко присоединен фиксатор 8 в виде цилиндрического стержня с заостренным концом. Длина свободного конца опоры 6 вместе с высотой пяты 7 больше радиуса диффузора 1.

Принцип работы установки следующий. Подо льдом 3 перемещается вода по направлению, показанному сплошной стрелкой (чертеж). Увлекаемый потоком воды воздух поступает из атмосферы (показано пунктирной стрелкой) в воздухозаборник 4 и приводит во вращение вентилятор с генератором (не показаны), который вырабатывает электрический ток. Образование потока воздуха в коленообразной трубе 2 обусловлено разрежением, которое создается в концевой части диффузора 1 при воздействии на него потока воды. Расположение опоры 6 ребром навстречу потоку воды не снижает эффективность работы установки, а наличие диффузора 1 с конусом 10 повышает ее эффективность.

Установку устанавливают в поток воды в следующем порядке. Прорубают прорубь по форме прямоугольника (не показано), который размещают длинной стороной перпендикулярно направлению течения воды. При этом ширина прямоугольника соответствует диаметру диффузора 1, а длина прямоугольника определяется исходя из возможности завести в прорубь часть установки со стороны диффузора 1 вместе с опорой 6, пятой 7 и фиксатором 8. После погружения указанной части установки в воду она поворачивается под действием потока диффузором 1 вниз по течению реки. При этом вертикальную часть коленообразной трубы 2 выставляют вертикально, прижимая ее к нижней (по течению реки) кромке проруби, и опускают установку вниз до упора пяты 7 в грунт 9 реки. При этом фиксатор 8 также входит в грунт 9 и фиксирует установку внизу. Поскольку длина свободного конца опоры 6 вместе с высотой пяты 7 больше радиуса диффузора 1, то он не касается грунта 9 реки. После чего установку фиксируют вверху. Для этого устанавливают клин 4 между верхней кромкой проруби и вертикальной частью коленообразной трубы 2. Спустя некоторое время прорубь замерзает, что улучшает фиксацию установки. Весной установку демонтируют. Для этого вновь прорубают прорубь, установку вынимают из воды и устанавливают ее на хранение до следующей осени, когда река снова покроется льдом.

На основе предложенных технических решений представляется возможным создать простую гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А. с. СССР № 1624198, F03В 17/06, 30.01.1991.

2. Политехнический словарь / гл. ред. А. Ю. Ишлинский. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - С. 509, 510 - прототип.

Установка предназначена для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. Подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть с диффузором размещена подо льдом по направлению потока воды. При этом к свободному концу вертикальной части коленообразной трубы герметично присоединен воздухозаборник, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой. Технический результат - создание простой гидроэнергетической установки с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Эжекторная гидроэнергетическая установка, содержащая подвод внешнего потока среды, подвод перекачиваемой среды и диффузор, отличающаяся тем, что подвод внешнего потока среды сформирован в виде потока воды реки, находящегося под ее ледяным покровом, подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть размещена подо льдом по направлению потока воды, диффузор выполнен в виде цилиндрической трубы, диаметр которой больше диаметра коленообразной трубы, и герметично соединен посредством конуса с горизонтальной частью коленообразной трубы, при этом к свободному концу вертикальной части коленообразной трубы герметично присоединен воздухозаборник, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена опорой, пятой и фиксатором, при этом опора выполнена в виде уголка, который жестко присоединен посредством внутренних поверхностей полочек к вертикальной части коленообразной трубы таким образом, что его ребро направлено навстречу потоку воды, к свободному концу опоры жестко присоединена пята в виде усеченного конуса, а к центру пяты жестко присоединен фиксатор в виде цилиндрического стержня с заостренным концом, длина свободного конца опоры вместе с высотой пяты больше радиуса диффузора.