БЕСПЛОТИННАЯ РУСЛОВАЯ МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2016 года по МПК F03B13/10 F03B17/06 

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Известен гидроагрегат для использования энергии потока воды реки, состоящий из спиральных лопастей, установленных вдоль овального корпуса и отстоящих от корпуса в концевой части. Агрегат находится во взвешенном состоянии с минимальной плавучестью. Концентрация потока осуществляется при помощи внешнего экрана. Лопастная турбина связана с опорой через шарнир и преобразователь энергии многозвеньем валом (см. RU 2061185 С1, 27.05.1996).

Агрегат имеет сложную многозвеньевую систему передачи крутящего момента, затруднено установление стационарного преобразователя энергии - электрического генератора, а также на валы наматываются растения, уносимые рекой.

Известно устройство (SU 3205 А, F03B 17/16, 30.06.1927), в котором устройство удерживается якорными шестами, а его корпус выполнен в виде эллипсоида вращения.

В устройстве нет генератора, вырабатывающего электрическую энергию.

Известна бесплотинная микрогидроэлектростанция, содержащая гидротурбину с лопастями и машинное отделение, удерживаемое якорем, при этом корпус микрогидроэлектростанции выполнен полым и разделен по длине пополам на гидротурбину с лопастями и машинное отделение с размещенным внутри генератором (US 3209156 А, F03B 13/10, 28.09.1965).

Неясно, как соединены части микрогидроэлектростанции и зафиксированы от самопроизвольного разъединения.

Задачей изобретения является разработка компактной, надежной микро-ГЭС для бесперебойного электроснабжения небольших потребителей.

Технический результат достигается тем, что в бесплотинной русловой микрогидроэлектростанции (микро-ГЭС), содержащей гидротурбину с лопастями и машинное отделение, удерживаемые якорными шестами, корпус выполнен в виде полого эллипсоида вращения и разделен по длине пополам на гидротурбину с лопастями и машинное отделение с размещенным внутри генератором. Микро-ГЭС установлена в прямоугольном канале-лотке из досок, по бокам которого устроены карманы с камнями для надежного фиксирования на дне речки, а в передней части устроены створки-ставни на шарнирах для направления потока воды на гидротурбину при раскрытии их на 30…45 градусов под углом к оси микро-ГЭС, увеличения скорости потока и направления потока воды мимо гидротурбины при закрытии створок. Для увеличения частоты вращения генератора на диске гидротурбины устроено зубчатое колесо с внутренними зубьями, зацепляющееся с шестерней привода генератора. Для уменьшения трения между полым корпусом вращающейся гидротурбины и неподвижным полым корпусом машинного отделения встроено устройство в виде упорного шарикового подшипника с разреженно установленными шариками. Для предотвращения разъединения корпуса гидротурбины и корпуса машинного отделения на торцах их установлены изогнутые пластинки, закрепленные на дисках гидротурбины и машинного отделения, причем пластинки гидротурбины загнуты внутрь под углом 90 градусов, а пластинки корпуса машинного отделения изогнуты внутрь на 90 градусов, затем горизонтально и наружу вверх для удержания упорного подшипника.

На фиг. 1 показан вид сбоку русловой микро-ГЭС; на фиг. 2 - вид сверху микро-ГЭС; на фиг. 3 - вид сбоку зацепления зубчатого колеса с внутренними зубьями с шестерней привода генератора; на фиг. 4 - разрез стыка гидротурбины и машинного отделения с шестеренной передачей и упорным подшипником; на фиг. 5 - вид разреза I с фиг. 4; на фиг. 6 - соединение переднего оголовка микро-ГЭС с передним диском гидротурбины.

Микро-ГЭС содержит гидротурбину 1 с лопастями 2 и машинное отделение 3 с расположенным на горизонтальной полке 4 генератором 5. Форма микро-ГЭС выполнена в виде полого герметичного эллипсоида вращения. На концах оболочки выполнены оголовок 6 гидротурбины 1 и оголовок 7 камеры машинного отделения, в которые ввернуты болты 8 с круглыми головками, в которые вертикально установлены якорные шесты 9 с ограничителями глубины 10. Микро-ГЭС помещена в канал-лоток 11 с днищем 12, борта 13 которого удерживаются поперечинами 14. Поперечины также удерживают концы якорных шестов 9. По бокам лотка устроены карманы 15 для камней. Передний конец карманов сделан наклонным. В стойках 16 канала-лотка 11 шарнирно смонтированы створки-ставни 17, открытие их на угол α=30…45 градусов ограничивается вертикальными стойками 18 и при закрытии их - центральной стойкой 19. Канал-лоток зафиксирован в грунте анкерными кольями 20. На заднем герметизирующем диске 21 оболочки гидротурбины 1 закреплено колесо 22 с внутренними зубьями, которые входят в зацепление с шестерней 23 небольшого диаметра с наружными зубьями. Вал 24 шестерни вращается в подшипниках 25, корпус 26 которого закреплен на полке 4. Конец вала при помощи муфты 27 соединен валом генератора 5. В герметизирующем диске 28 корпуса машинного отделения установлен уплотнительный сальник 29. Правая 30, левая 31 обоймы упорного шарикового подшипника 32 зафиксированы при помощи пластин. Пластинки 33 гидротурбины 1 загнуты внутрь под углом 90 градусов и удерживают правую 30 обойму подшипника, пластинки 34 корпуса машинного отделения 3 изогнуты внутрь на 90 градусов, затем горизонтально и наружу вверх для удержания левой 31 обоймы упорного подшипника 32. В передний диск 35 гидротурбины 1 запрессован вал 36 с упорным подшипником 37 на диске 38 оголовка 6. На диске 38 устроен уплотнительный сальник 39.

Микро-ГЭС доставляется на берег реки в собранном виде. Вес микро-ГЭС незначительно превышает подъемную силу, чтобы не было всплытия. В зависимости от габаритов микро-ГЭС из досок изготовляют канал-лоток в следующей последовательности: днище 12, вертикальные стенки 13, карманы 15, створки-ставни 17. Затем в подходящем месте русла подготавливают площадку для установки канала-лотка. В днище 12 лотка забивают анкерные колья 20, на якорные шесты вставляют микро-ГЭС, стенки соединяют поперечинами 14, при этом створки-ставни 17 закрыты. Затем открывают стенки-ставни и поток воды с большой скоростью устремляется в канал-лоток 11, вращая гидротурбину и через зубчатую передачу (мультипликатор) генератор. Генератор вырабатывает электрический ток, который через инвертор и аккумулятор подается потребителю.

Детали микро-ГЭС изготовляются из прочных, легких, коррозионно-устойчивых полимерных материалов. Микро-ГЭС компактна, герметична, обладает высокой надежностью.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую. Бесплотинная русловая микрогидроэлектростанция (микро-ГЭС) содержит гидротурбину 1 с лопастями 2 и машинное отделение 3, удерживаемые якорными шестами 9. Корпус микро-ГЭС выполнен в виде полого эллипсоида вращения и разделен по длине пополам на гидротурбину 1 с лопастями 2 и машинное отделение 3 с размещенным внутри генератором 5. Микро-ГЭС установлена в прямоугольном канале-лотке 11 из досок, по бокам которого устроены карманы с камнями для надежного фиксирования на дне речки. В передней части устроены створки-ставни 17 на шарнирах для направления потока воды на гидротурбину 1 при раскрытии их на 30…45 градусов под углом к оси микро-ГЭС, увеличения скорости потока и направления потока воды мимо турбины 1 при закрытии створок. Изобретение направлено на разработку компактной, надежной микро-ГЭС для бесперебойного электроснабжения небольших потребителей. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Бесплотинная русловая микрогидроэлектростанция (микро-ГЭС), содержащая гидротурбину с лопастями и машинное отделение, удерживаемые якорными шестами, корпус микро-ГЭС выполнен в виде полого эллипсоида вращения и разделен по длине пополам на гидротурбину с лопастями и машинное отделение с размещенным внутри генератором, отличающаяся тем, что микро-ГЭС установлена в прямоугольном канале-лотке из досок, по бокам которого устроены карманы с камнями для надежного фиксирования на дне речки, а в передней части устроены створки-ставни на шарнирах для направления потока воды на гидротурбину при раскрытии их на 30…45 градусов под углом к оси микро-ГЭС, увеличения скорости потока и направления потока воды мимо гидротурбины при закрытии створок.

2. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что для увеличения частоты вращения генератора на диске гидротурбины устроено зубчатое колесо с внутренними зубьями, зацепляющееся с шестерней привода генератора.

3. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что для уменьшения трения между полым корпусом вращающейся гидротурбины и неподвижным полым корпусом машинного отделения встроено устройство в виде упорного шарикового подшипника с разреженно установленными шариками.

4. Микро-ГЭС по п. 3, отличающаяся тем, что для предотвращения разъединения корпуса гидротурбины и корпуса машинного отделения на торцах их установлены изогнутые пластинки, закрепленные на дисках гидротурбины и машинного отделения, причем пластинки гидротурбины загнуты внутрь под углом 90 градусов, а пластинки корпуса машинного отделения изогнуты внутрь на 90 градусов, затем горизонтально и наружу вверх для удержания упорного подшипника.