Устройство генерации электроэнергии в системах водоснабжения Российский патент 2021 года по МПК F03B13/00 F03B17/06 

Изобретение относится к области электрических систем водоотведения и может быть использовано для выработки электроэнергии в системах водоснабжения.

В качестве аналога была взята схема береговой гидроэлектростанции (патент РФ №2023903, МПК F03B 13/00(1990.01), опубл. 30.11.1994). Водозаборный трубопровод ориентирован входом против потока. С выходом трубопровода сообщен вертикальный водоподъемный участок и связанные между собой гидротурбины с электрогенераторами. Гидротурбины связаны с электрогенераторами муфтами и установлены последовательно в водоподъемном участке. Трубопровод выполнен Г-образным, его входной участок - конфузорным. Электрогенераторы размещены внутри или снаружи водоподъемного участка. Водоподъемные участки установлены на берегу в один или несколько рядов. Водозаборные трубопроводы подключены к водоподъемным участкам с образованием V-образных каналов. Каналы сообщены между собой последовательно. Выход каждого предыдущего канала расположен выше входа последующего. Водосборный бассейн установлен на выходе вертикальных водоподъемных участков и сообщен с их проточной частью. Гидротурбины выполнены реверсивными.

Недостатком аналога является сложность устройства, трудоемкий ремонт и обслуживание.

В качестве прототипа была взята схема каскадной гидроэлектростанции (патент РФ №2483159, МПК Е02В 9/00(2006.01), бюл. №15, опубл. 27.05.2013). Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть применено как самостоятельно для выработки электроэнергии, так и в составе плотинных ГЭС, деривационных ГЭС, свободнопоточных ГЭС в системах водоснабжения, водоотведения, и водотоках каналов. Гидроэлектростанция включает канал, связанный с инициирующим динамичный поток водоемом, и ортогональные турбины, расположенные внутри канала. Канал представляет собранную из соединительных звеньев трубу с разнесенными по длине трубы турбинами. Турбины выполнены в виде трубных модулей с выходом ведущего вала.

Недостатком прототипа является низкая энергоэффективность работы.

Задачей данного изобретения является повышение энергоэффективности работы устройства генерации электроэнергии в системах водоснабжения.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве генерации электроэнергии в системах водоснабжения, содержащем канал и турбину, расположенную внутри канала, причем турбина выполнена четырехлопастной, лопасти закручены друг относительно друга, дополнительно введены две оси вращения, два вращающихся диска, две группы постоянных магнитов, две группы сердечников с обмотками, два неподвижных основания, накопитель электроэнергии, объект собственных нужд и заземлитель, причем две группы постоянных магнитов расположены по периметру двух вращающихся дисков соответственно, установленных на осях вращения четырехлопастной турбины, две группы сердечников с обмотками расположены по периметру окружности на двух неподвижных основаниях соответственно равноудаленно от групп постоянных магнитов, входы каждой группы сердечников с обмотками соединены между собой, выходы каждой группы сердечников с обмотками соединены со входом накопителя электроэнергии через положительную клемму, выход накопителя электроэнергии через отрицательную клемму соединен со входами объекта собственных нужд и заземлителя.

На фиг. 1 изображена схема устройства генерации электроэнергии в системах водоснабжения, на фиг. 2 - вид А.

Устройство генерации электроэнергии в системах водоснабжения содержит канал 1 с расположенной в нем четырехлопастной турбиной 2, лопасти которой закручены друг относительно друга, соединенной с помощью осей вращения 3 и 4 с дисками 5 и 6, с установленными на них по периметру группами постоянных магнитов 7 и 8 соответственно. Равноудаленно рядом с группами постоянных магнитов 7 и 8 расположены группы сердечников с обмотками 9 и 10 соответственно, установленные по периметру неподвижных оснований 11 и 12, группы сердечников с обмотками 9 и 10 соединены между собой и с накопителем электроэнергии 13 через положительную клемму 14, а через отрицательную клемму 15 накопитель электроэнергии 13 соединен с объектом собственных нужд 16 и заземлителем 17.

Устройство генерации электроэнергии в системах водоснабжения работает следующим образом.

В канале 1 течет вода под давлением, которая создает момент в четырехлопастной турбине 2, приводящий ее во вращательное движение. С четырехлопастной турбины 2 момент передается на две оси вращения 3 и 4 и далее на два диска 5 и 6 с расположенными на них двумя группами постоянных магнитов 7 и 8 соответственно. В результате вращения двух дисков 5 и 6 с расположенными на них двумя группами постоянных магнитов 7 и 8, в двух группах сердечников с обмотками 9 и 10, установленных на неподвижные основания 11 и 12, создается электромагнитная индукция и в двух группах сердечников с обмотками 9 и 10 возникает индукционный ток, с выхода двух групп сердечников с обмотками 9 и 10 ток поступает на вход накопителя электроэнергии 13 через положительную клемму 14, с выхода накопителя электроэнергии 13 через отрицательную клемму 15 ток поступает на вход объекта собственных нужд 16 и заземлителя 17.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение энергоэффективности работы устройства генерации электроэнергии в системах водоснабжения путем преобразования кинетической энергии от вращения турбины, находящейся в канале, в электрическую посредством возникающего момента вращения постоянных магнитов на дисках вблизи сердечников с обмотками, возникающей между ними электромагнитной индукцией и индукционного тока в сердечниках с обмотками, который поступает на накопитель электроэнергии, питающий объект собственных нужд за счет дополнительной электроэнергии.

Изобретение относится к устройству генерации электроэнергии в системах водоснабжения. Устройство содержит канал 1, внутри которого расположена четырехлопастная турбина 2. Лопасти закручены друг относительно друга. Дополнительно введены две оси вращения 3 и 4, два вращающихся диска 5 и 6, две группы постоянных магнитов 7 и 8, две группы сердечников с обмотками 9 и 10, два неподвижных основания 11 и 12, накопитель электроэнергии 13, объект собственных нужд 16 и заземлитель 17. Две группы магнитов 7 и 8 расположены по периметру двух вращающихся дисков 5 и 6 соответственно, установленных на осях 3 и 4. Две группы сердечников с обмотками 9 и 10 расположены по периметру окружности на двух основаниях 11 и 12 соответственно равноудаленно от групп магнитов 7 и 8. Входы каждой группы сердечников с обмотками 9 и 10 соединены между собой. Выходы каждой группы сердечников с обмотками 9 и 10 соединены со входом накопителя 13 через положительную клемму 14. Выход накопителя 13 через отрицательную клемму 15 соединен со входами объекта 16 и заземлителя 17. Изобретение направлено на повышение энергоэффективности работы устройства. 2 ил.

Устройство генерации электроэнергии в системах водоснабжения, содержащее канал и турбину, расположенную внутри канала, отличающееся тем, что турбина выполнена четырехлопастной, лопасти закручены друг относительно друга, дополнительно введены две оси вращения, два вращающихся диска, две группы постоянных магнитов, две группы сердечников с обмотками, два неподвижных основания, накопитель электроэнергии, объект собственных нужд и заземлитель, причем две группы постоянных магнитов расположены по периметру двух вращающихся дисков соответственно, установленных на осях вращения четырехлопастной турбины, две группы сердечников с обмотками расположены по периметру окружности на двух неподвижных основаниях соответственно равноудаленно от групп постоянных магнитов, входы каждой группы сердечников с обмотками соединены между собой, выходы каждой группы сердечников с обмотками соединены со входом накопителя электроэнергии через положительную клемму, выход накопителя электроэнергии через отрицательную клемму соединен со входами объекта собственных нужд и заземлителя.