ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2014 года по МПК F03B17/06 

Гидроэлектрическая станция относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию энергии стока рек. Известен ряд устройств по выработке электроэнергии водными источниками.

К ближайшему аналогу (прототипу) изобретения можно отнести гидроэлектрическую станцию, расположенную на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды, содержащую гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов осевого типа, установленных навстречу водяному потоку и размещенных внутри корпуса в горизонтальном, параллельном между собой положении в подшипниках с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора приводным зубчатым ремнем, и сопло (см. KR 20110107881 А, 05.10.2001, F03B 17/06).

Задача изобретения - обеспечение возможности непрерывной работы гидроэлектрической станции, расширение возможностей для массового использования в местах, недоступных для подсоединения к электросети общего пользования потребителю электроэнергии.

Данная задача решена в гидроэлектрической станции по выработке электроэнергии, расположенной на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды, содержащей гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов осевого типа, установленных навстречу водяному потоку и размещенных внутри корпуса в горизонтальном, параллельном между собой положении в подшипниках с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора приводным зубчатым ремнем, и сопло, согласно изобретению гидравлический двигатель состоит из блока лопастных винтов осевого типа, размещенных внутри корпуса, лопастные винты передают вращение зубчатыми передачами напрямую, один лопастной винт на другой лопастной винт, при этом лопастные винты, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях, что, в общем, суммирует механическую мощность лопастных винтов, передаваемую на ротор электрогенератора, сопло выполнено со смесительной камерой и расположено снаружи корпуса для обеспечения подсасывания выходного потока из корпуса, увеличивающей обороты вращения лопастных винтов, при этом передние концы лопастных винтов установлены в подшипниках скольжения, а задние размещены в упорных подшипниках скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки, обеспечивающие центрацию лопастных винтов относительно корпуса, причем лопастные винты выполнены правого и левого вращения, что в целом обеспечивает эффективность работы гидравлического двигателя и электрогенератора на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды.

На фиг.1 изображена гидроэлектрическая станция на плаву в трехмерном изображении. На фиг.2 изображена схема движения рабочего тела и потока воды через блок лопастных винтов и смесительную камеру сопла. На фиг.3 изображен лопастной винт в корпусе, вид сбоку в разрезе. На фиг.4 изображен привод лопастных винтов зубчатым приводным ремнем. Изображен привод электрогенератора зубчатым приводным ремнем. На фиг.5 изображен привод лопастных винтов зубчатыми передачами. Изображен привод электрогенератора зубчатым приводным ремнем. На фиг.6 изображен блок лопастных винтов, взаимодействующих между собой, с направлением их вращений, вид спереди. На фиг.7 изображены блок лопастных винтов левого и правого направления вращения и схема движения рабочего тела между лопастными винтами, воздействующего на лопасти винтов, вид в плане, в разрезе.

Гидроэлектрическая станция расположена на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды. Гидроэлектрическая станция состоит из плотика 1, расположенного на водной поверхности и закрепленного к опоре 2 буйрепом 3. На плотике 1 расположен электрогенератор 4, размещенный внутри строения 5. Под плотиком 1 на глубине водного проточного пространства реки расположен гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов 6 осевого типа, установленных навстречу водяному потоку в горизонтальном, параллельном между собой положение. Лопастные винты 6 размещены внутри цилиндрической формы корпуса 7. Передние концы лопастных винтов 6 установлены в подшипниках скольжения 8 на опорных кольцах 13. Задние концы размещены в упорных подшипниках 9 скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки 10, обеспечивающих центрацию лопастных винтов 6 относительно корпуса 7. По наружному периметру корпуса 7 расположено сопло 11 со смесительной камерой 12. В рабочем режиме лопастные винты 6 передают вращение на ротор электрогенератора 4 зубчатыми приводными ремнями 14 и 15.

Лопастные винты 6 передают вращение зубчатыми передачами 16 напрямую, один лопастной винт 6 на другой лопастной винт 6. Все лопастные винты 6, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях. Поэтому лопастные винты выполнены правого и левого вращения.

Гидроэлектрическая станция работает следующим образом.

Через блок лопастных винтов 6 гидравлического двигателя течет поток воды свободно и непрерывно с гидравлической энергией. При движении массы воды по внутреннему пространству корпуса 7 образуется рабочее тело, перемещающееся в направлении осей вращения лопастных винтов 6. Лопастные винты 6 воспринимают прямолинейное движение потока рабочего тела с гидравлической энергией и преобразуют его во вращательное движение лопастных винтов 6 в механическую энергию.

Лопастные винты 6 передают вращение зубчатыми передачами 16, непосредственно, правый лопастной винт 6 - правого вращения передает вращение на левый лопастной винт 6 - левого вращения. Все лопастные винты 6 являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях. При движении массы рабочего тела по внутреннему пространству корпуса 7 рабочее тело перемещается в направлении осей вращения лопастных винтов 6. При этом на преодоление гидравлических сопротивлений и трений между деталями гидравлического двигателя тратится энергия, снижающая движение потока рабочего тела и число оборотов лопастных винтов 6. Для увеличения количества поступлений рабочего тела к лопастным винтам 6 водяной поток направляется одновременно и снаружи корпуса 7. Далее водяной поток проходит по смесительной камере 12 сопла 11 с большей скоростью и силой потока, чем рабочее тело, выходящее из корпуса 7. За счет разности скоростей потоков создается разрежение в смесительной камере 12 сопла 11, что создает режим подсасывания выходящего потока рабочего тела из корпуса 7 водяным потоком, проходящим снаружи корпуса 7, увеличивающим тягу рабочего тела внутри корпуса 7, что увеличивает обороты вращения лопастных винтов 6 и вращение ротора электрогенератора 4. Работа отдельных лопастных винтов 6 в общем взаимодействующем блоке гидравлического двигателя суммирует механическую мощность лопастных винтов 6, передаваемую на ротор электрогенератора 4.

В целом, совокупностью технических решений обеспечивает эффективность работы гидравлического двигателя и электрогенератора 4 на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды.

(57) Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию энергии стока рек. Гидроэлектрическая станция по выработке электроэнергии состоит из блока лопастных винтов 6 осевого типа, размещенных внутри корпуса 7 и сопла. Винты 6 передают вращение зубчатыми передачами напрямую, один винт 6 на другой. Винты 6, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях. Сопло выполнено со смесительной камерой и расположено снаружи корпуса 7 для обеспечения подсасывания выходного потока из корпуса 7, увеличивающей обороты вращения винтов 6. Передние концы винтов 6 установлены в подшипниках скольжения, а задние размещены в упорных подшипниках скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки, обеспечивающие центрацию винтов 6 относительно корпуса 7. Винты 6 выполнены правого и левого вращения. Изобретение направлено на обеспечение непрерывной работы гидроэлектрической станции. 7 ил.

Гидроэлектрическая станция по выработке электроэнергии, расположенная на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды, содержащая гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов осевого типа, установленных навстречу водяному потоку и размещенных внутри корпуса в горизонтальном, параллельном между собой положении в подшипниках с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора приводным зубчатым ремнем, и сопло, отличающаяся тем, что гидравлический двигатель состоит из блока лопастных винтов осевого типа, размещенных внутри корпуса, лопастные винты передают вращение зубчатыми передачами напрямую, один лопастной винт на другой лопастной винт, при этом лопастные винты, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях, что, в общем, суммирует механическую мощность лопастных винтов, передаваемую на ротор электрогенератора, сопло выполнено со смесительной камерой и расположено снаружи корпуса для обеспечения подсасывания выходного потока из корпуса, увеличивающей обороты вращения лопастных винтов, при этом передние концы лопастных винтов установлены в подшипниках скольжения, а задние размещены в упорных подшипниках скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки, обеспечивающие центрацию лопастных винтов относительно корпуса, причем лопастные винты выполнены правого и левого вращения, что в целом обеспечивает эффективность работы гидравлического двигателя и электрогенератора на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды.