Гидро-теплоэлектростанция отрицательных температур с кинетическим энергонакопительным приводом Российский патент 2019 года по МПК F03G7/06 

Область техники к которым относится изобретение

Гидро-теплоэлектростанция отрицательных температур с центробежным энергонакопительным приводом. Относится к установкам применимы в теплоэнергетике, гидроэнергетике и электротехнике.

Уровень техники

Гидро-электростанция отрицательных температур с центробежным энергонакопительным приводом относится к автономным электростанциям которые применимы в теплоэнергетики с применением электронагревательных элементов в пределах этого уровня с учетом обеспечения теплом, электроэнергией городов, поселков, учреждений и т.д. в зимнее время года с использованием энергию холода

Сущность изобретения

Сущность изобретения (устройство) состоит в том, что в качестве энергии используется энергия холода отрицательных температур окружающего воздуха и в качестве получения этой энергии взято природное явление замерзания воды в замкнутом пространстве с учетом отсутствия кристаллов льда других веществ и при абсолютной неподвижности и абсолютного давления в пределах 1-ой атмосфере и с учетом минерализации воды, где с учетом солей содержащие в воде меняется температура кристаллизации воды (замерзания и расширения) NaCl-проваренная соль (NaCl-5 гром/литр-замерзание -0,38°С 50 г/литр замерзание -3,78°С, при 100 г/литр замерзание -7,44°С предел 224 г/литр замерзание при -21,9°С) с обязательным учетом абсолютная плотность воды равна +4°С, начальный процесс кристаллизации с учетом что этот процесс - происходит в виде резкого толчка направленного действия в данном случае в цилиндре с зафиксированным нижним основанием и подвижным верхним основанием с учетом увеличения объема на 11% и с избыточным давлением 2500 кг/см² с учетом резкого толчка направленного действия где через рычажный механизм передается энергия холода на силовой сектор редуктора и фиксатор поворота приводного механизма который соединяется через гибкую муфту сцепления и компенсатор обеспечивающий сглаживания ударного толчка и раскручивание маховика - ''беличья клетка'' накапливая энергию для преобразования эту энергию в тепловую. С учетом, что вода для использования проходит предварительную подготовку (охлаждения) с учетом абсолютной плотности +4°С - начало кристаллизации, тем самым создавая минимальное время замерзания воды в рабочих цилиндрах, тем самым создавая стабильный эффективный режим работы станции, а полученная электроэнергия напрямую должна использоваться через ленточный бойлер преобразовывая электроэнергию непосредственно в тепловую, с учетом режима ''лето-зима'' где используется летний режим с использованием преобразования электроэнергию в тепловую и зимний режим, где используется преобразования электроэнергию энергию холода в непосредственно в тепловую.

Прототип. Инновационный патент №29434 ''Способ получения электро-тепловой энергии в зоне отрицательных температур и гидроэлектростанция для его осуществления''

Работа гидро-теплоэлектростанции отрицательных температур с центробежным энергонакопительным приводом

Гидроэлектростанция работает в режиме «Зима-лето» и в режиме «Лето» гидростанция работает от существующего электроснабжения, обеспечивая теплоснабжением в виде горячей воды - теплоснабжением в осенний период до наступления активных холодов в промежутке между периодами когда нет энергоносителя - когда нет необходимого холода - и для подключения преобразовательного электротехнического узла работающие на энергии холода и обеспечивая теплоснабжением

Режим «Зима» включается ПЭТУ работающий от энергии холода с проверенным и утвержденным графиком работы - начало и, время температурного перехода - температуры холодного воздуха,

Рабочие цилиндры передвигаются за счет приводов в рабочую зону, в зону заполнения водой и в зону удаления льда, а удаленный лед убирается рабочей тележкой за пределы станции - рабочие цилиндры обхватываются воздушными кожухами во время рабочего цикла рабочие цилиндры закрываются верхней опорой на силовом рычаге и когда происходит рабочий ход - (толчок) при замерзании (кристаллизации) силовой рычаг через сектор передает вращение на силовую шестерню расположенной на валу маховиков «беличья клетка» силовая шестерня связана с фиксатором поворота который связан с муфтой мягкого соединения и компенсатором которые выполняют роль смягчения действия на маховик - компенсатор за счет за счет пружин накапливает энергию и также сглаживает ударную волну раскручивая маховики - и после разгона маховиков включается муфта сцепления и через редуктор подключается генератор который поглощает энергию маховиков - который распределяет электроэнергию на нагрев воды теплоснабжения и для режима работы используются накопители электроэнергии -, для создания запаса воздуха используется поршневой воздушный насос и воздушная емкость с учетом создания необходимого давления и расхода воздуха и подключается насос через муфту сцепления, - ленточный бойлер за счет спирального расположения на основании металлической ленточной спирали которая обеспечивает за счет плошали теплоотдачи обеспечивая быстрый нагрева йоды в бойлере за счет длинны водной ленты и теплообменник вставляется в корпус где и устанавливаются тэны а объемный бойлер создает запас горячей воды и обеспечивает стабильный режим теплоснабжения

Режим работы автоматический с последующей работы всех четырех рабочих цилиндров - работа цикличная - разгон маховика - торможение - генерирование - нагрев сетевой воды подача воды к потребителям - обеспечение циркуляции воды - подготовительный режим работы, контроль - с учетом узла для подготовки воды который обеспечивает подготовку воды до начального цикла замерзания за счет охладителя который контролируется температурными датчиками и подача воды осуществляется дозатором в рабочие цилиндры - автоматика работает от исходного температурного графика с учетом влажности воздуха - времени рабочих циклов с последующим работы всех приводов - работа станции должна контролироваться дежурным персоналом.

Перечень фигур и чертежей

Фиг №1 вид сбоку

Гидро-теплоэлектростанция отрицательных температур с центробежным энергонакопительным приводом

1 - маховик «беличья клетка» 1-1.1-2.

2 - рабочие силовые цилиндры 2-1. 2-2. 2-3. 2-4.

3 - генератор 4-силовой редуктор

5 - силовой рычаг, входящий в рычажный привод рабочих цилиндров

6 - основание гидропривода рабочих цилиндров

7 - круглая силовая опора, на которой устанавливаются рабочие цилиндры

8 - привод для передвижения силовых цилиндров 8-1. 8-2. 8-3. 8-4

9 - корпус помещения электростанции

Фиг №2 вид сверху

1 - маховик «беличья клетка» 1-1. 1-2

10 - фиксаторы поворота на валу маховиков, работающие при срабатывании рабочих цилиндров

11 - силовые шестерни на валу маховиков 11-1. 11-2.

12 - рычажный силовой привод рабочих цилиндров 12-1.12-2

13 - опора рычажного силового привода 13-1. 13-2

14 - трубопровод от привода для заполнения рабочих цилиндров водой 14-1. 14-2. 14-3. 14-4.

15 - силовые опоры 15-1. 15-2. 15-3 15-4 15-5. 15-6

16 - мягкие муфты сцепления с силовым компенсатором 16-1 16-2

17 - привода передвижения силовых цилиндров 17-1 17-2.

1П.2П.3П.4П - место положения на опорном валу цилиндров где происходит опрокидывание цилиндров и удаления льда

18 - поршневой воздушный насос с муфтой сцепления

19 - муфта сцепления, соединяющая энерго-накопительный привод с редуктором генератора 4

20 - опора для установки трубопроводов подачи воды в цилиндры

Фиг №3

1 - маховик» беличья клетка»

3 - генератор

4 - редуктор генератора

18 - муфта сцепления воздушного поршневого насоса - автоматическая

19 - муфта сцепления редуктора генератора - автоматическая

20 - опоры вала маховиков 21 - поршневой воздушный насос

22 - вал маховика с креплением для маховика

23 - воздушная емкость для накопления холодного воздуха

24 - вентиль воздушный с обратным клапоном

26 и 25 - регулируемые управляемые вентиля подачи воздуха

в цилиндры в рубашку охлаждения рабочих цилиндров

27 - защитный клапан давления воздуха и датчик давления

Фиг №4

15 - силовые опоры 1 - маховик

10 - фиксатор поворота, который фиксирует вал маховиков при срабатывания рабочих цилиндров

11 - силовая шестерня, установленная на валах маховиков связанная с фиксатором поворота

28 - компенсатор обеспечивает накопление энергии для маховиков при раскручивании и одновременно сглаживает ударный момент при срабатывании силового цилиндра

29 - мягкая пружинная муфта сцепления входящая в состав компенсатора

Фиг №5

30 - боковые опоры маховиков 30-1 и 30-2, на которых крепятся цилиндры маховика

18 - вал привода муфты сцепления воздушного насоса

4 - вал привода редуктора

31 - цилиндр маховика

32 - планки для фиксации цилиндров маховика, создавая прочное соединение боковых опорах 30-1 и 30-2

33 - внутренний опорный вал маховика с фланцами для крепления боковых опор Вид А и Вид Б сборка маховика на валу и собранный маховик - вид нижней части маховика

Фиг №6 - компенсатор с муфтой мягкого соединения

34 - боковая левая опора (диск) компенсатора, которая закреплена на валу маховика

35 - опоры для установки силовых пружин

36 - силовые пружины

37 - правая опора (опорный диск) компенсатора с опорами 38 для нажатия на пружины - левая сторона

38 - правая сторона (37), где установлены 39 - опоры мягкого соединения муфты сцепления

40 - правая опора (диск), где установлены опоры для пружин

41 - опоры для пружин

Фиг №7 - рычажный силовой привод

2 - силовой цилиндр 5 - силовые рычаги, установленные на опоре

42-43 - силовые рычаги с шестеренчатыми секторами

42 - силовой рычаг с наружным сектором

43 – силовой рычаг с внутренним сектором - рычаг обеспечивает синхронное раскручивание маховиков в одну сторону

11 - силовые шестерни маховиков 11-1 и 11-2

44 - верхняя передвижная опора силовых цилиндров с креплением силовых рычагов 42-43с высотой Н - высота опоры, составляющая 11% от объема воды при замерзании и Н-1 расстояние с учетом зазора между цилиндром с льдом и опорой и создание передаточного числа между;

Л-1 - длина длинной части рычага 42

Л-2 - длина длинной части рычага 43

Л-3 длина короткой части рычагов 42--43

Фиг 8 - силовой фиксатор в раздвинутом виде

45 - опора фиксатора, закрепленная на валу маховика

46 - вал маховика 47 - выступы - зацепы

48 - опора фиксатора и силовая шестерня, связанныя между собой пружиной

49 - шлицы на валу силовой шестерни

50 - фиксатор с зацепами находящиеся на валу силовой шестерни

51 - пружина между фиксатором и опорой фиксатора

52 - опорные подшипники силовой шестерни (11)

Фик-9 привод в сборе

1-1 - маховик 15-2 - 15-2 - опоры 53 -скользящая опорная прокладка между валами маховика и силовой шестерней 16 - мягкие муфты сцепления с компенсатором 15-1 и 15-2 и 15-4 опоры 45 - опоры фиксатора

51 - пружины между фиксатором и опорой фиксатором

Фиг 10 привод передвижения силовых цилиндров

7 - круговая опора силовых цилиндров 2 - силовые цилиндры

54 - паз на круговой опоре 55 - круглая силовая опора 55-1 и 55-2 силовые опоры цилиндров

56. 56-1 и 56-2 - проемы для удаления льда из цилиндров

57 - место на валу круговой опоры, где отсутствует паз, что дает возможность опрокидывать силовые цилиндры для удаления льда за счет привода поворота 57-1 57-2 57-3 57-4

58 - рубашка охлаждения 58-1. 58-2 рабочих цилиндров

Фиг 11 2 - силовой цилиндр

58 - рубашка охлаждения с наружной теплоизоляцией состоящая с двух половин 58-1 и 58-2

59 шарниры кожуха охлаждения

44 - подвижная опора силовых цилиндров

60 - воздушные трубопроводы и муфты соединения воздушных трубопроводов 60-1 60-2

Фиг 12

15-1 15-2 - опоры вала силовых цилиндров 58-1. 58-2. - рубашка охлаждения

61 - рычажный привод закрытия открытия кожуха охлаждения и кожух закрепляется на цилиндре и во время положения в рабочей зоне происходит присоединения к муфтам подвода воздуха

Фиг 13

62 - емкость охладителя для подготовки рабочей воды

63 - поворотный воздушный охладитель с опорой для крепления на емкости охладителя

64 64-1 и 64 64-2 управляемые вентиля подачи воды в охладитель

65 - электродвигатель для вращения поворотного воздушного охладителя

66 - щит автоматики

66. 66-1 привод поворота воздушного охладителя

67 - дозатор 68 - поплавок 69; 69-1-управляемые вентиля

14 - трубопровод подачи воды в цилиндры

70 - двигатель дозатора

71- 72 - температурные датчики верхнего и нижнего уровня

73 - датчик уровня воды в охладители

74 - конечный выключатель уровня воды

75 - стенка силового цилиндра

76 - наружная поверхность с выступами для активного охлаждения за счет увеличения контактной площади на цилиндре

Фиг 14 бойлер

77 - корпус бойлера с внешней теплоизоляцией с крышкой и с местом для установки ТЭНов

78 - основание для установки ленточной спирали

79 - ленточная спираль для создания максимальной площади теплообмена при циркуляции воды

80 - нижняя и верхняя опора основания для установки ленточной спирали

81 – корпус, где устанавливается основание ленточной спирали

82 - теплообменник с ленточной спиралью в сборе (применима трубчатая спираль)

83 - ТЭН ы 84 - электродвигатель для циркуляции воды

Фиг 15

82- 1 теплообменник ленточной спиралью 83-ТЭНы

84 - циркуляционный двигатель в системе отопления

85 - бойлер с внутренним и наружным расположением ТЭНов относительно теплообменика

86 - бойлер объемный с датчиком контроля температуры с вертикальным или горизонтальным расположением в зависимости от технологии использования

87 - датчики контроля уровня воды в бойлере

88 - горизонтальное расположения ТЭНов в объемном бойлере

89 - силовые шкафы электрооборудования

90 - шкаф автоматики

91 - электродвигатели 1Д и 2д и насосы для водоснабжения

92- управляемые вентиля водоснабжения

93 - датчики контроля воды в трубопроводах

94 - привод перевода узла водоснабжения с основного узла на резервный узел и наоборот

Л-1 и Л-2 внутренний диаметр цилиндра - внутренний конус в цилиндре обеспечивающий выброс-удаления - льда из цилиндра

Фиг. №16

1 - помещение станции, 2 - преобразовательный узел, 3 - помещение узла подготовки воды, 4 - блок управления приводами, 5 - щит автоматики, 6 - силовой щит, 7 - аккумуляторная батарея, 8 - конденсаторная установки, 9 - воздушная емкость, 10 - охладитель, 11 - дозатор, 12-резервная емкость, 13 - блок управления.

Фиг. №17

1 - помещение бойлерной, 2 - ленточные бойлера, 3 - насосный узел, 4 - блок автоматик, 5 - объемный бойлер, 6 - силовые щиты ШС-1, ЩС-2.

Гидро-теплоэлектростанция отрицательных температур с центробежным энергонакопительным приводом относится к электростанциям, работающим на энергии холода. Гидростанция имеет два узла. ТУ - тепловой узел, где используется ленточный бойлер, который создает нагрев воды за счет объемного нагрева водной спирали в бойлере и ее длины, обеспечивая и нагрев и циркуляцию воды и применение объемных бойлеров для использования горячего водоснабжения с применением насосов и системы автоматического контроля и регулировки подачи воды. ПЭТУ - преобразовательный электротехнический узел имеет участок подготовки рабочей воды, содержащий емкость холодной воды с подвесным охладителем, который перемешивает рабочую воду и охлаждает ее до необходимого уровня охлаждения (до момента кристаллизации), обеспечивая снижение времени рабочего цикла срабатывания, и дозатор, который распределяет объем воды в силовые цилиндры за счет системы контроля и автоматики. ПЭТУ включает в себя силовые цилиндры, расположенные на цилиндрической опоре с условием передвижения в зону удаления льда, заливки воды и в рабочую зону за счет привода. Силовые цилиндры связаны силовым рычажным приводом с рабочей шестерней, имеющей связь с маховиками. Передача крутящего момента происходит через фиксатор поворота на муфту мягкого соединения, на компенсатор энергии и на маховики, связанные между собой силовым валом, а через муфту сцепления с редуктором генератора. Мощность генератора распределяется между электроэнергией, которая направлена на ТЭНы, конденсаторную установку и на зарядку аккумуляторов. При остановке и снижении скорости вращения генератора происходит компенсация за счет конденсаторной установки и аккумуляторной батареи, обеспечивающих независимое эл. снабжение автоматики и работы приводов для охлаждения рабочих цилиндров. Верхняя поверхность цилиндра, рифленная для улучшения охлаждения. Для накопления холодного воздуха применим поршневой насос с накопительной емкостью. Лед удаляется рабочей тележкой в зону складирования. Применение энергии холода - это основное условие экологически чистого вида энергии. 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Гидро-теплоэлектростанция, работающая в зоне отрицательных температур, содержащая четыре силовых цилиндра с рубашкой охлаждения и приводом подъема рабочего веса, а также насосы холодного воздуха с рубашкой охлаждения рабочих цилиндров, основание гидропривода, трубопровод для заливки воды в цилиндр, передвигающийся вместе с поршнем, входящим в водяной цилиндр, привод передвижения цилиндров от рабочей зоны в зону опрокидывания цилиндров для удаления льда, спаренные маховики, связанные муфтами сцепления с генератором, реечный редуктор, содержащий стационарный корпус с установленным в нем проходным валом с силовыми шестернями, на которых установлены фиксаторы рабочего хода рейки вертикального хода, которые входят в зацепление с силовыми шестернями и соединены с силовым рычагом, преобразовательный электротехнический узел, содержащий корпус с двухсторонним редуктором с проходным валом, к которому с двух сторон проведены проходные валы реечных редукторов и установлен генератор с силовым шкафом, шкафом автоматики и ввода ЛЭП, преобразовательный электротехнический узел, содержащий корпус с емкостью рабочей воды с подвесным охладителем, с дозатором, с блоком распределения подготовленной воды, с насосом закачки, с силовым шкафом воздухонагревателя для продувки трубопроводов, шкаф автоматики, тепловой узел, содержащий основной и резервный сетевые насосы, шкаф автоматики, бойлеры объемного нагревания вспомогательного оборудования для поддержания номинального давления в трассе и ленточные бойлеры, подвод ЛЭП собственной и внешней сетей.

2. Гидро-теплоэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что силовые цилиндры, закрепленные на круглой опоре с фиксаторами поворота на внешней стороне цилиндров, имеют винтовые нарезы для создания увеличения контакта холодного воздуха.

3. Гидро-теплоэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что бойлер объемного нагревания состоит из внутренней части в виде цилиндра, внутри которого помещены ТЭНы, а с наружной части приварена металлическая лента в виде спирали, при этом наружная часть бойлера состоит из двух половин.

4. Гидро-теплоэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что ленточный бойлер состоит из двух цилиндров, вставленных друг в друга, и металлической ленты спирали, находящейся между этими цилиндрами, которые закрыты боковыми крышками, а водная спираль движется в бойлере, имея необходимую площадь контакта и длину.