ВСЕСЕЗОННАЯ РУСЛОВАЯ МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2017 года по МПК F03B17/06 

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

Известна русловая микрогидроэлектростанция (микро-ГЭС), содержащая корпус в виде капсулы, которая состоит из двух половинок - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором (см. RU 2565627 С1, 27.10.2014). Микро-ГЭС работает только в летнее время.

Известна также русловая микро-ГЭС, содержащая гидротурбину с расширяющимися по конической логарифмической кривой лопастями и генератором на понтоне, связанные гибким валом внутри шланга (RU 2525776 C1, 22.04.2013) - прототип.

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

Технический результат достигается тем, что во всесезонной русловой микро-ГЭС, содержащей раздельно расположенную гидротурбину и машинное отделение с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором, кинематически связанные при помощи гибкого вала, гидротурбина помещена в наполовину открытом корпусе и вращается на вертикальном валу и лопасти выполнены из двух складывающихся-раскладывающихся половинок на оси со фторопластовыми втулками. Раскрытие половинок лопастей для получения максимального момента на валу гидротурбины и регулировки положения лопастей фиксируется ограничительными эксцентричными стержнями-прутками, закрепленными на ступице гидротурбины.

Для надежного раскрытия лопастей они связаны с ограничительными стержнями-прутками через эластичные резиновые полоски. Гидротурбина помещена в русле речки ниже уровня воды в межень (∇УВМ) и нижнего уровня льда (∇НУЛ) и закреплена на дне речки якорными колами, а машинное отделение расположено на берегу речки на дереве или свае выше уровня воды в паводок (∇УВП). Гибкий вал, соединяющий вал гидротурбины с валом мультипликатора, помещен в герметизированную трубу, заполненную незамерзающей жидкостью. Конец гибкого вала закреплен на торце вала гидротурбины в осевом конусном резьбовом отверстии при помощи конусного болта с центральным отверстием и цанговым хвостовиком. Концы складывающихся-раскладывающихся полулопастей выполнены изогнутыми вбок.

На фиг. 1 показано общее устройство всесезонной русловой микро-ГЭС; на фиг. 2 - устройство гидротурбины (вид сверху); на фиг. 3 - вид сбоку в разрезе гидротурбины; на фиг. 4 - вид Α-A лопасти в раскрытом (рабочем) положении; на фиг. 5 - вид Б-Б лопасти при движении сзади-вперед; на фиг. 6 - вид I c фиг. 3 - закрепление гибкого вала на валу гидротурбины; на фиг. 7 - закрепление эксцентричного стержня на ступице гидротурбины; на фиг. 8 - вид оси лопастей.

В русле 1 реки на перекате ниже уровня воды в межень (∇УВМ) и ниже уровня льда в зимнее время (∇НУЛ) установлена лопаточная гидротурбина 2, закрепленная на дне русла якорными колами 3. Мультипликатор 4, генератор 5, инвертор 6 с аккумуляторной батареей 7 укреплены на помосте 8 на свае или дереве 9 выше уровня паводковых вод (∇УВП_max). Передача вращения от вала гидротурбины 2 на вал мультипликатора 4 осуществлен гибким валом 10, помещенным внутри герметизированной трубы 11, заполненной незамерзающей жидкостью 12. Корпус гидротурбины имеет круглое основание 13, наполовину закрытое крышкой 14 с центральным фланцем 15, между которыми находится цилиндрическая полубоковина 16. В основании 13 и крышке 14 имеются шайбовидные диски 17 с отверстиями 18 для якорных колов 3. На вал 19 гидротурбины 2, вращающийся на фторопластовых втулках 20 и имеющий шлицы 21, насажена ступица 22 гидротурбины с отверстиями 23 для жесткой установки осей 24 лопастей 25.

Лопасти выполнены из двух половинок 26, которые могут складываться-раскладываться на оси 24 со фторопластовыми втулками 27. Лопасти 26 и фторопластовые втулки 27 удерживаются от выпадения с оси 24 фиксирующими шайбами 28. Вал 19 гидротурбины удерживается в корпусе гидротурбины корпусами 29 подшипников. Для фиксации и регулировки положения полулопастей 26 в открытом (рабочем) положении они опираются на регулируемые эксцентричные стержни-прутки 30, связанные между собой через эластичные резиновые полоски 31. Конец гибкого вала 10 закреплен на торце вала гидротурбины 19 в осевом конусном резьбовом отверстии 32 при помощи конусного болта 33 с центральным отверстием 33 и цанговым хвостовиком 34. Концы 35 полулопастей выполнены изогнутыми вбок.

Выбирают на перекате речки место для установки микро-ГЭС. Подготавливают дно речки для установки гидротурбины: очищают, углубляют русло для получения большой скорости течения, предусматривая защиту гидротурбины от заливания и удара сплавником, ставя защитные решетки. Отрегулируют полное открытие лопастей 26 при помощи эксцентричных стержней-прутков 30. Устанавливают гидротурбину 2 на место, пропуская воду мимо гидротурбины, забивают якорные колья 3. Присоединяют конец гибкого вала 10 к валу гидротурбины 19 и закрепляют трубу 11 на крышке 14 корпуса гидротурбины.

На берегу речки выше уровня паводковых вод на дереве устраивают помост 8, где размещают мультипликатор 4, генератор 5, инвертор 6 с аккумуляторной батареей 7. Мультипликатор 4 соединяют с гибким валом, находящимся внутри трубы 11. Трубу для предотвращения от сноса водой устраивают под береговым грунтом. Заливают в трубу незамерзающую жидкость (антифриз или тосол) и герметизируют. Для защиты от дождя и снега помост закрывают. Направляющие щиты, пропускающие воду мимо гидротурбины, убирают, при этом вода идет к гидротурбине, вращая ее. Поток воды давит на раскрытые лопасти (фиг. 4), образуя крутящий момент. При движении по окружности сзади-вперед лопасти складываются (фиг. 5), значительно уменьшая лобовое сопротивление. Доходя до переда гидротурбины, движущаяся вода попадает в щель между полулопастями и раскрывает их в рабочее положение (фиг. 4).

Лопасти изготавливают из листов нержавеющей стали, другие детали и узлы также из некорродирующихся материалов.

Изготовление предлагаемой конструкции микро-ГЭС позволяет получить электрическую энергию круглогодично.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших потребителей в местах, где нет линий электропередач. Всесезонная русловая микро-ГЭС содержит раздельно расположенные гидротурбину 2 в русле 1 реки и машинное отделение с мультипликатором 4, генератором 5 и инвертором 6 с аккумуляторной батареей 7 на помосте 8, расположенном на дереве или свае выше уровня паводковых вод. Передача крутящего момента от вала гидротурбины 2 к мультипликатору 4 осуществляется гибким валом, расположенным внутри трубы 11, заполненной незамерзающей жидкостью. Гидротурбина помещена в наполовину открытом корпусе и вращается на вертикальном валу. Лопасти выполнены из двух складывающихся-раскладывающихся половинок на оси со фторопластовыми втулками. Изобретение направлено на создание компактной, надежной микро-ГЭС для всесезонного электроснабжения небольших потребителей. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Всесезонная русловая микро-ГЭС, содержащая раздельно расположенную гидротурбину и машинное отделение с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором, кинематически связанные при помощи гибкого вала, отличающаяся тем, что гидротурбина помещена в наполовину открытом корпусе и вращается на вертикальном валу и лопасти выполнены из двух складывающихся-раскладывающихся половинок на оси со фторопластовыми втулками.

2. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что раскрытие половинок лопастей для получения максимального момента на валу гидротурбины и регулировки положения лопастей фиксируется ограничительными эксцентричными стержнями-прутками, закрепленными на ступице гидротурбины.

3. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что для надежного раскрытия лопастей, они связаны с ограничительными стержнями-прутками через эластичные резиновые полоски.

4. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что гидротурбина помещена в русле речки ниже уровня воды в межень (∇УВМ) и нижнего уровня льда (∇НУЛ) и закреплена на дне реки якорными колами, а машинное отделение расположено на берегу речки на дереве или свае выше уровня воды в паводок (∇УВП).

5. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что гибкий вал, соединяющий вал гидротурбины с валом мультипликатора, помещен в герметизированную трубу, заполненную незамерзающей жидкостью.

6. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что конец гибкого вала закреплен на торце вала турбины в осевом конусном резьбовом отверстии при помощи конусного болта с центральным отверстием и цанговым хвостовиком.

7. Микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что концы складывающихся-раскладывающихся половинок лопастей выполнены изогнутыми вбок.