BG66244B1

BG66244B1 - Вец на ниски падове при реки и морски вълни

Info

Publication number: BG66244B1
Application number: BG10110291A
Authority: BG
Inventors: Георги Генчев
Original assignee: Георги Генчев
Priority date: 2008-12-20
Filing date: 2008-12-20
Publication date: 2012-08-31
Also published as: BG110291A; WO2010069013A3; WO2010069013A2; EP2536943A2

Abstract

ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни, състояща се от енергиен сифон с монтирана в него водна турбина, свързана към електрогенератор, която включва група двойни сифони, най-малко два броя, като всеки сифон от групата се състои от първи сифон (1) и втори сифон (2), при което първият сифон (1) има преден клон (3) и заден клон (4), като в предния клон (3) е поставена входна права клапа (7), ав задния клон (4) е закрепена правоъгълна решетка (9), а под върха на първия сифон (1), хидравлически свързани с него и разположени един над друг, са монтирани първи вакуумиращ сифон (13), среден вакуумиращ сифон (15) и горен вакуумиращ сифон (17), а вторият сифон (2) има челен клон (5) с голяма обратна клапа (10) с тежест (11), а под върха на втория сифон (2), хидравлически свързани с него и разположени един над друг, са монтирани долен вакуумиращ сифон (21), заден вакуумиращ сифон (23) и върхови вакуумиращи сифони (25), а между всички задни клонове (4) и челни клонове (5) се намират повдигателни преси (36), във всяка от които се движи централно вертикален прът (37) със затегнати на него долна мембрана (38), под която е включена дясна връзка (49), идваща от долната част на челен клон (5),и над която има наклонена връзка (50), включена над голяма обратна клапа (10), средна мембрана (39), съединена отдолу чрез задна връзка (47) с изходен клон (6), а отгоре е свързана чрез дълга връзка (48) с върха на втори сифон (2), и горна мембрана (40), която е включена отдолу чрез лява

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни, което ще се използва за повдигане с механично пречистване на водата и за добив на възобновяема електрическа енергия.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са водният чук за повдигане на водата и комплексният сифонен хидрорегулатор, съдържащ главни сифони, свързани с вакуумиращи сифони, служещ за хидрорегулиране и като вариант, комплектован с водна турбина/1/.

Недостатъците на известните решения са, че водният чук има много нисък К.П.Д., а комплексният сифонен хидрорегулатор не може да повдига водата и мощността на комплектованата водна турбина е малка, а строителството на ВЕЦ с падове под четири метра е икономически неизгодно.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създаде ВЕЦ на ниски падове, която да може да повдига и механично да пречиства водата при речните водохвашания и при морските и океански вълни за добиване на екологична електрическа енергия с изгоден К.П.Д.

Съгласно изобретението, системата е композирана от хидравлически свързани в групи първи и втори сифони, образувани от предни клонове с прави входни клапи и задни клонове с външни клапи и правоъгълни решетки, а вторите сифони са от челни клонове с големи обратни клапи с тежест и изходни клонове, поставени в заден резервоар, снабден със савачна клапа, като между тези клонове са поместени вакуумиращи сифони с плоско правоъгълно сечение и постепенно разширяващи се изходни клонове, както следва: първи вакуумираш сифон с предна клапа над него, среден вакуумиращ сифон с входна клапа и горни вакуумиращи сифони, а вертикално върховете им са свързани с тънък маркуч, среден маркуч и над неге къси маркучи, стигащи до върховете на първите сифони. Под вторите сифони са поставени долен вакуумиращ сифон с правоъгълна клапа, заден вакуумиращ сифон с челна клапа и върхови вакуумиращи сифони, като по същия начин върховете им са свързани съответно с нисък маркуч, вертикален маркуч и горни маркучи, те и хоризонтално са съединени, чрез долен междинен маркуч, среден междинен маркуч и горни междинни маркучи, също върховете на първите сифони в групата са свързани с напречни маркучи, като всички маркучи се включват в следващите сифони чрез сферични клапи.

Между всички задни клонове и челни клонове на кота нула се намират повдигателни преси, като всяка е разделена на три сектора, в които се движи централно разположен вертикален прът, на който са затегнати по сектори: долна мембрана, средна мембрана и горна мембрана с клапичка, а от капака на повдигателната преса имащ горна клапичка се издига напорна тръба, достигаща горен резервоар, като всички повдигателни преси по сектори са свързани с отделните сифони в групата, както следва: горна мембрана, под нея с лява връзка се включва в заден клон, средна мембрана, под нея чрез задна връзка се съединява с изходен клон, над нея с дълга връзка се включва във върха на втори сифон и за долна мембрана, под нея с дясна връзка с долната част на челен клон и над нея с наклонена връзка се включва над голяма обратна клапа.

В горния резервоар е потопен върхът на горен клон на енергиен сифон, съдържащ водна турбина с електрогенератор, монтирани на хоризонтална ос пред върха на постепенно разширяващ се долен клон, с голям вакуумиращ сифон под него, изтичащи заедно в заден резервоар, а върховете им са съединени с дъгов маркуч и горен извит маркуч.

При варианта за използване на морските вълни се прилага механична повдигателна инсталация, съставена от: завъртващ се сегмент около дънна става, който е образуван от лява радиална плоскост с конзола и върхов савак, средна радиална плоскост, които са покрити с хордова ламарина, имаща горна извивка. Така трите образуват трапецовиден поплавък, а завъртващия се сегмент е захванат отгоре с триставен

66244 Bl похлупак, състоящ се от свързани помежду' си лява корава ламарина и дясна извита ламарина, заварени за лява става, средна става и дясна става. Последната е захваната неподвижно за извита стена, под която се намира д ълъг поплавък с лост с кука. Тя заедно с окоравеното дъно лежат ла стоманена конструкция и образуват неподвижната част на преден резервоар, който е с ширината на завъртащия се сегмент и са оградени надлъжно със стоманени парапети. В тях водата е около предно ниво и се подава чрез наклонени тръби през колектор в предните клонове.

Предимствата на изобретението се изразяват в следното: ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни е, че е евтин за производство и експлоатация. Изгражда се от метал, стоманобетон и пластмаса. Работи хидроавтоматично почти без персонал. Използват се падове под четири метра при реки и морските и океански вълни. Повдигането е за сметка на гравитацията при водата и атмосферата, които дават потенциалната енергия и положителното и отрицателно атмосферно налягане. В един момент се сумират и използват съвместно инерционните сили, потенциалната енергия с атмосферното налягане и вакуум. Водата се повдига за битови нужди и за изграждане на ВЕЦ с икономически изгоден К.П.Д. Използват се практически безкрайно големи възобновяеми източници без екологично замърсяване.

Сифонната система може да се използва за регулиране и повдигане на водата в напоителни и енергийни канали.

В моретата и океаните може да се строи край бреговете и като плаваща.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява надлъжен разрез през сифонната система.

Фигура 2 - поглед отгоре на фигура 1.

Фигура 3 - хоризонтален разрез А-А на фигура 1.

Фигура 4 - напречен вертикален разрез В-В на фигура 1.

Фигура 5 - напречен вертикален разрез С-С на фигура 1..

Фигура 6 - детайл А на сферична клапа.

Фигура 7 - детайл В на повдигателната преса.

Фшура 8 - надлъжен вертикален разрез през повдигателната инсталация в долно положение.

Фигура 9 - надлъжен вертикален разрез през повдигателната инсталация в горно положение.

Фигура 10 - напречен вертикален разрез D-D на фиг. 8.

Примерно изпълнение на изобретението

ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни се състои от хидравлически свързани в групи двойни сифони както следва: първи сифони 1, образувани от предни клонове 3, с прави входни клапи 7 и задни клонове 4 с външни клапи 8 и правоъгълни решетки 9. Втори сифони 2 са конструирани от челни клонове 5, включващи големи обратни клапи 10 с тежест 11 и от изходни клонове 6. Между тези клонове се намират само един ред вакуумиращи сифони с плоско правоъгълно сечение и постепенно разширяващи се изходни клонове, както следва: В първия сифон 1 са поставени един над друг първи вакуумираш сифон 13 с предна клапа 14, среден вакуумиращ сифон 15 с Еходна клапа 16 и над него горни вакуумиращи сифони 17. Върховете им вертикално са свързани чрез тънък маркуч 18, среден маркуч 19 и над него с къси маркучи 20, стигащи до върховете на първи сифони 1. По същия начин във вторите сифони 2 са поставени долен вакуумиращ сифон 21 с правоъгълна клапа 22, заден вакуумиращ сифон 23 с челна клапа 24 и върхови вакуумиращи сифони 25. Също върховете им са съединени съответно с нисък маркуч 26, вертикален марку: 27 и горни маркучи 28. В хоризонтално положение върховете на вакуумиращите сифони от първите сифони 1 и вторите сифони 2 са свързани с долен междинен маркуч 29, среден междинен маркуч 30 и горни междинни маркучи 31. Върховете на всички първи сифони 1 в групата са съединени с напречни маркучи 33. Всички маркучи се включват във върховете на следващите сифони чрез сферични клапи 32.

Изходните клонове 6 в групата са положени в заден резервоар 34, снабден със савачна клапа 35.

Между всички задни клонове 4 и челни клонове 5 на кота 0 се намират повдигателни

66244 Bl преси 36. Всяка е разделена по височина на три сектора, в които се движи централно разположен вертикален прът 37. На него са затегнати по сектори: долна мембрана 38, средна мембрана 39 и горна мембрана 40 с клапичка 41. От капака на повдигателна преса 36 с горна клапичка се издига напорна тръба 44, достигаща горен резервоар 45.

Повдигателните преси 36 по височина са свързани с всеки сифон както следва. С горна мембрана 40, под нея с лява връзка 46 се включва в заден клон 4, със средна мембрана 39 под нея със задна връзка 47 се съединява с изходен клон 6, над нея чрез дълга връзка 48 се включва за върха на втори сифон 2 и с долна мембрана 38, под нея с дясна връзка 49 се включва с долната част на челен клон 5 и над нея се съединява с него над голяма обратна клапа 10.

В горен резервоар 45 с водно ниво 51 е потопен върхът на горен клон 52 на енергиен сифон 53. В него са монтирани на хоризонтална ос водна турбина 54 и електрогенератор 55, пред върха на постепенно разширяващ се долен клон 56. Той е с голям вакуумиращ сифон 57 под него и те изтичат заедно в заден резервоар 34, а върховете им са свързани с дъгов маркуч 58 и горен извит маркуч 59.

При варианта за използване на морските и океански вълни се прилага механична повдигателна инсталация, конструирана от завъртващ се сегмент 60 около дънна става 61, захванат отгоре подвижно с триставен похлупак 62. Завъртващия се сегмент 60 е образуван от лява радиална плоскост 63, преминаваща в конзола 64 с върхов савак 65 и средна радиална плоскост 66. Те са покрити с хордова ламарина 67, имаща горна извивка 68, като образуват трапецовиден поплавък 69. Триставният похлупак 62 е съставен от свързани помежду си лява става 70, лява корава ламарина 71, средна става 72 с дясна извита ламарина 73, запоена в дясна става 74. Тя е заварена за извита стена 75, под която се движи дълъг поплавък 76, имащ лост с кука 77. Тя заедно с окоравено дъно 78, лежащо върху стоманена конструкция 79 образуват неподвижната част на преден резервоар 80. Той е с ширината на групата сифони и завъртващия се сегмент 60 като са оградени надлъжно със стоманени парапети 81. Предният резервоар 80 е с предно ниво 12 и подава вода през наклонени тръби 82 и колектор 83 в предните клонове 3.

Приложение на изобретението

ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни работи по следния начин.

От преден резервоар 80 водата преминава през наклонени тръби 82 и през колектор 83 изпълва до кота предно ниво 12 предни клонове 3. През първи вакуумиращ сифон 13 навлиза в долната част на челен клон 5 и в долен вакуумиращ сифон 21. При малко повишение от 3-5 cm над кота предно ниво 12 той се включва и обезвъздушава чрез долен междинен маркуч 29 със сферична клапа 32 първи вакуумиращ сифон 13, като го задейства и работят заедно. Чрез нисък маркуч 26 се вакуумира и включва заден вакуумиращ сифон 23, а с правоъгълна клапа 22 се спира долен вакуумиращ сифон 21. Посредством среден междинен маркуч 30 и тънък маркуч 18 се задейства среден вакуумиращ сифон 15 при затваряне от скоростта на входна клапа 16. По същия начин се включват върхови вакуумиращи сифони 25 и горни вакуумиращи сифони 17 чрез горни междинни маркучи 31, вертикален маркуч 27 и среден маркуч 19. С входна клапа 16 и челна клапа 24 се спират заден вакуумиращ сифон 23 и среден вакуумиращ сифон 15. Остават да работят постоянно горни вакуумиращи сифон 17 и върхови вакуумиращи сифони 25. Те посредством къси маркучи 20 и горни маркучи 28 задействат един сред друг втори сифон 2 и първи сифон 1. Те чрез напречни маркучи 33 между върховете им допълнително се вакуумират за бързото задействане на групата сифони. При включване на следващите сифони сферичните клапи 32 се затварят.

След задействане на първите сифони 1 и вторите сифони 2, скоростите в тях се увеличават и рязко се затварят в различни мигове от време големите обратни клапи 10 със завъртване нагоре на лост с тежест 11.

Във всеки сифон се получава хидравличен удар, водещ до мигновена промяна на налягането. Увеличение в задни клонове 4 с моментно повдигане на външни клапи 8 и затваряне с падане на входни прави клапи 7. То се променя от отрицателно в положително във върховете на първи сифони 1 от отбраните скорости след

66244 Bl удара и затваряне на входните прави клапи 7.

Намаление на налягането се получава след големите обратни клапи 10 и допълнително увеличение на вакуума във върховете на вторите сифони 2, вследствие на инерционните сили на водата и на увеличение на хидравличните загуби след удара.

Тези налягания се подават чрез отделни връзки в трите сектора на повдигателнит е преси 36. Положителните налягания се включват да действат отдолу, а отрицателните отгоре. Така се сумират пет налягания с резултантна сила да действа нагоре и да повдига водата с висок К.П.Д.

За всяка горна мембрана 40, под нея водата с увеличено положително налягане се подава пречистена от лява връзка 46, която е включена в правоъгълна решетка 9 на заден клон 4.

За средните мембрани 39 под тях положителните налягания, чрез задни връзки 47 идват от изхода на задни клонове 6, а над тях отрицателните се доставят от върховете на вторите сифони 2 от дълги връзки 48. За долните мембрани 3 8 под тях са долни връзки 49 до челни клонове 5 под големи обратни клапи 10 и над тях се намират наклонени връзки 50 с отрицателно налягане. Резултатната сила след удара рязко създава увеличено налягане над горна мембрана 40. Водата повдига клапички 43 и през напорни тръби 44 се изтласква в горен резервоар 45 при повдигнат вертикален прът 37.

След хидравличния удар налягането пред големи обратни клапи 10 пада и те независимо една от друга се затварят със завъртване надолу на лост с тежест 11. Резултантна сила заедно z теглото е насочена надолу и централен вертикален прът 37 пада заедно с долна мембрана 38, средна мембрана 39 и горна мембрана 40. Водата през клапичка 41 излиза над нея под капак 42.

Повдигателни преси 36 идват в долно изходно положение независимо една от друга.

Първите сифони 1 и вторите 2 не спират едновременно и наново се включват от напречни маркучи 33 и от постоянно действащите горни вакуумиращи сифони 17 и върхови вакуумиращи сифони 25. Те се намират под всички първи сифони 1 и втори сифони 2 и осигуряват бързото им включване с много малко прекъсване между две спирания, гарантиращо по-високия К.Г1.Д. на системата. Изходните клонове 6 изхвърлят водата в заден резервоар 34. При повишение на водното ниво в него над външното, савачна клапа 35 се отваря и не се намалява, пада и дебита на сифоните.

След напълване на горен резервоар 45 до кота водно ниво 51 водата навлиза през горния клон 52 на енергиен сифон 53, преминава през водна турбина 54 и върхът на постепенно разширявал; се долен клон 56. Той се включва от голям вакуумиращ сифон 57 под него, чрез дъгов маркуч 58 и горен извит маркуч 59. Водна турбина 54 завъртва електрогенератор 55 с повишена мощност вследствие на увеличение на скоростта й от вакуума след нея и постепенно разширяващия се долен клон 56.

При варианта да се напълни предния резервоар 80 не от речно водохващане, а като се използват морските и океански вълни се конструира повдигателна инсталация, действаща по следния начин.

Завъртващият се сегмент 60 около дънна става 61 е в долно положение, определено от морското ниво под кота±0 силата на изплуване 69, теглото му и разгънатия триставен похлупак 62. Лява става 70, средна става 71 и дясна става 72 лежат на една права. При идването на вълната тя се удря в лявата радиална плоскост 63 и конзола 64 при повдигнат върхов савак 65. При удара си в хордова ламарина 67, гя се отклонява и пълзи по нея. Реакцията е максимална от разгънатия в долно положение триставен похлупак, водещо до промяната на скоростта до ускорение. Последното умножено по голямата маса на вълната дава инерционна сила напред. Пълзящата пълна по хордова ламарина 67 удря отдолу лява корава ламарина 71 и средна става 72. Необходима е малка сила да я извади от правата и огромната реакция да премине в първия момент също до огромна опънна сила. Тя заедно с инерционната, потенциалната статична и изплуващата сила 69, повдигат завъртващият се сегмент 60 със сгъване нагоре на триставния похлупак 62. Водата е повдигната над предно ниво 12 в обшия преден резервоар 80. Той е ограден със стоманени парапети 81 има окоравено дъно 78, лежащо върху стоманена конструкция 79. Повдигнатият дълъг поплавък 76 с лост с кука 77 задържа за горна извивка 68 в горно положение завъртващия се сегмент 60. По обратния път при изпразване той пада и

-----662401____ го освобождава, за да се завърти обратно в долно положение. Обемите и дебитите са такива, че да осигурят синхрон между действието на повдигателната инсталация и честотата на идването на вълните.

Приблизително може да се определи мощността на сифонната ВЕЦ при вълни средно 1 щ, кота предно ниво 12 ще бъде 250, а върхове първи сифон 1 ивторисифон2е650.Горенрезервоар 46 ще бъде скота 51, равна на пад от 15 ш. 1

Първи сифон 1 и втори сифон 2 са със сечение 80/240. Дебитът, който ще се повдигне при К.П.Д. - 03 ще бъде за ширина 1 m 03.08.13.3. 6.5 = 239 m³/s.

Мощността на водната турбина 54 ще е 1 8.239.15.1,4 = 402 квт за 1 m ширина, а за 2500 ш или 1040 сифона - мощността е = 1 005,000 квт или 1000 сифона дават 1 000 мегавата мощност.

Групите сифони са 5 броя с ширина 12 m 2 при 2 до 4 ш разстояние между групите се увеличава ефекта на повдигателната инсталация със завъртващ се сегмент 60.

Claims

Патентни претенции

1. ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни, състояща се от енергиен сифон с монтирана в него водна турбина, свързана към електрогенератор, характеризираща се с това, че включва група двойни сифони, най-малко два 3· броя, като всеки сифон от групата се състои от първи сифон (1) и втори сифон (2), при което първият сифон (1) има преден клон (3) и заден клон (4), като в предния клон (3) е поставена входна права клапа (7), а в задния клон (4) е за- -крепена правоъгълна решетка (9), а под върха на първия сифон (1), хидравлически свързани с него и разположени един над друг, са монтирани първи вакуумиращ сифон (13), среден вакуумиращ сифон (15) и горен вакуумиращ сифон (17), ⁴а вторият сифон (2) има челен клон (5) с голяма обратна клапа (10) с тежест (11), а под върха на втория сифон (2), хидравлически свързани с него и разположени един над друг, са монтирани долен вакуумиращ сифон (21), заден вакууми- ⁴ращ сифон (23) и върхови вакуумиращи сифони (25), а между всички задни клонове (4) и челни клонове (5) се намират повдигателни преси (36), във всяка от които се движи централно вертикален прът (37) със затегнати на него долна мембрана (38), под която е включена дясна връзка (49), идваща от долната част на челен клон (5), и над която има наклонена връзка (50), включена над голяма обратна клапа (10), средна мембрана (39), съединена отдолу⁷ чрез задна връзка (47) с изходен клон (6), а отгоре е свързана чрез дълга връзка (48) с върха на втори сифон (2), и горна мембрана (40), която е включена отдолу чрез лява връзка (46) към заден клон (4), при което напорна тръба (44) на всяка повдигателна преса (36) е включена в горен резервоар (45), в който е потопен върхът на горен клон (52) на енергиен сифон (53).
2. ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че към групата двойни сифони е включена повдигателна инсталация на морски и океански вълни, състояща се от горен резервоар (80), в който са разположени завъртващ се сегмент (60), който е захванат за дънна става (61) и е образуван от лява, радиална плоскост (63) и средна радиална плоскост (66), покрити с хордова ламарина (67), имаща горна извивка (68) , които образуват трапецовиден поплавък (69) , захванат отгоре с подвижен триставен похлупак (62), който е конструиран от лява става (70) , средна става (72) и дясна става (74), лежащи в долно положение на една права, които са съединени с лява корава ламарина (71) и дясна извита ламарина (73), достигаща до извита стена (75), чрез дълъг поплавък (76) с лост с кука (77).
3. ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че всички сифони са с плоски правоъгълни сечения, като отношенията на височината към ширината на сифоните (1, 2 и 53) при върховете са от 1:3 до 1:6, а при изхода е 1:1 до 1:2, а за вакуумиращите сифони (13,15, 17, 21, 23 и 25) отношенията са от 1:12 до 1:18 при върховете, а при изхода са от 1:6 до 1:8.
4. ВЕЦ на ниски падове при реки и морски вълни съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че отношенията на площта на напречното сечение на предните клонове (3) към
5 площта на напречното сечение на повдигателните преси (36) са от 1:1 до 1:0,5.

Приложение: 8 фигури