EA012536B1 - Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine - Google Patents

Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine Download PDF

Info

Publication number
EA012536B1
EA012536B1 EA200800797A EA200800797A EA012536B1 EA 012536 B1 EA012536 B1 EA 012536B1 EA 200800797 A EA200800797 A EA 200800797A EA 200800797 A EA200800797 A EA 200800797A EA 012536 B1 EA012536 B1 EA 012536B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
rotor
air
tank
blades
energy
Prior art date
Application number
EA200800797A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200800797A1 (en
Inventor
Игорь Владимирович ПРУС
Original Assignee
Игорь Владимирович ПРУС
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Владимирович ПРУС filed Critical Игорь Владимирович ПРУС
Priority to EA200800797A priority Critical patent/EA012536B1/en
Priority to PCT/BY2009/000001 priority patent/WO2009100514A1/en
Publication of EA200800797A1 publication Critical patent/EA200800797A1/en
Publication of EA012536B1 publication Critical patent/EA012536B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C7/00—Rotary-piston machines or engines with fluid ring or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/17—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing energy in pressurised fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2210/00—Fluid
    • F04C2210/24—Fluid mixed, e.g. two-phase fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F05B2240/131—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines by means of vertical structures, i.e. chimneys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

The inventive pneumatic hydraulic power plant comprises, interconnected, a primary power source which is provided with a means for concentrating air flows and power-generating equipment which comprises: a means which is used for forming a working medium into an air flow with permanent force and flow velocity characteristics and is designed in the form of a pneumatic accumulator coupled to the means for concentrating air flows and, if necessary, to a compressor, a working member in the form of a pneumatic hydraulic radial engine and a generator. The pneumatic hydraulic radial engine comprises the following components arranged in the cylindrical reservoir with a liquid as to form a hydraulic cycle: a rotor with a horizontal axis of rotation connected to the generator and blade-shaped working elements, wherein the reservoir axis coincides with the rotor axis of rotation and the blades are radially mounted on the rotor with a smallest clearance between the blades and the inner surface of the reservoir wall, wherein the reservoir, in the bottom section thereof, is hermetically coupled to the pneumatic accumulator by means of at least one inlet orifice in such a way that it makes it possible to continuously and directionally supply the air flow to the surface of the rotor blades which are situated in the area of the inlet orifice, which reservoir is provided, in the upper section thereof, with exhaust air removing means.

Description

Изобретение относится к машинам и двигателям, работающим на жидкостях и тому подобных рабочих средах, и может быть использовано, в частности, для преобразования кинетической энергии воздушных потоков, в том числе ветра и сжатого воздуха, включая выводимый из различных технологических процессов, в другие виды энергии (механическую, электрическую, тепловую) с последующим ее использованием по различным назначениям. Более конкретно изобретение касается пневмогидростанции, а также пневмогидрокольцевого двигателя из состава пневмогидростанции.The invention relates to machines and engines operating on liquids and the like working environments, and can be used, in particular, to convert the kinetic energy of air flow, including wind and compressed air, including the output from various technological processes, into other forms of energy (mechanical, electrical, thermal) with its subsequent use for various purposes. More specifically, the invention concerns a pneumohydraulic station, as well as a pneumohydraulic ring engine from the composition of a pneumohydraulic station.

Получение полезной энергии всех видов с использованием традиционных источников энергии - ископаемых энергоносителей, таких как уголь, нефть, газ, торф, горючие сланцы и т.д., урановая руда, тесно связано с вопросами сохранения экологии окружающей среды, а также с вопросами обеспечения безопасности. Кроме того, запасы ископаемых энергоносителей ограничены. Возникающие вопросы частично могут решить возобновляемые энергоносители, среди которых наиболее активно используют природные водные запасы. Хотя использование природных запасов воды для получения энергии в промышленных масштабах также не позволяет в полной мере решить вопросы, связанные с экологией, оно получило достаточно широкое распространение в виде гидроэлектростанций.Obtaining useful energy of all kinds using traditional energy sources - fossil energy sources such as coal, oil, gas, peat, oil shale, etc., uranium ore, is closely related to the conservation of the environment, as well as safety issues . In addition, the reserves of fossil fuels are limited. Emerging issues can be partially resolved by renewable energy sources, among which the most actively use natural water reserves. Although the use of natural water reserves for energy on an industrial scale also does not allow to fully solve issues related to the environment, it has become quite widespread in the form of hydroelectric power plants.

Однако гидроэлектростанции, особенно крупные, как правило, находятся на значительном расстоянии от потребителей, что требует создания разветвленных электрических сетей очень большой суммарной протяженности с соответствующим энергетическим, коммутационным, распределительным оборудованием. Все это приводит к значительным потерям электроэнергии при ее передаче на большие расстояния, а также к значительному повышению затрат на создание сетей и поддержание их работоспособности. Кроме того, давно известно негативное влияние гидроэлектростанций на окружающую среду.However, hydropower plants, especially large ones, as a rule, are located at a considerable distance from consumers, which requires the creation of extensive electrical networks of very large total length with appropriate power, switching, distribution equipment. All this leads to significant losses of electricity during its transmission over long distances, as well as to a significant increase in the cost of creating networks and maintaining their efficiency. In addition, the negative impact of hydroelectric power plants on the environment has long been known.

Воздух является также как вода текучей средой, при этом любой поток воздуха обладает определенной кинетической энергией. Однако несмотря на тысячелетние попытки человека эффективно использовать энергию воздушных потоков, прежде всего энергию ветра, разработано все еще недостаточное количество конструкций устройств по высокоэффективному преобразованию энергии ветра в другие виды энергии. Предпринимаемые попытки использовать энергию естественных воздушных потоков (ветра) также не приводят к достижению желаемых результатов по ряду причин. Прежде всего это связано с нестабильностью параметров воздушных потоков (направление, скорость, давление и т.д.), их зависимостью от времени суток, времени года, географическим расположением ветроэнергоустановки, а также практическим отсутствием эффективных средств концентрации и накопления энергии ветра с возможностью ее дальнейшего дозированного использования. Таким образом, основной причиной низкой эффективности, а иногда и низкой надежности известных устройств для преобразования энергии ветра является сложность обеспечения постоянных характеристик потока воздуха. В известных установках вопросы минимизации расстояния от места выработки энергии до потребителя также не рассматриваются.Air is also a fluid like water, and any stream of air has a certain kinetic energy. However, despite the thousands of years of human attempts to efficiently use the energy of the air flow, primarily wind energy, a still insufficient number of device designs have been developed for the highly efficient conversion of wind energy into other forms of energy. Attempts to use the energy of natural air currents (wind) also do not lead to the achievement of the desired results for several reasons. First of all, this is due to the instability of the air flow parameters (direction, speed, pressure, etc.), their dependence on the time of day, time of year, the geographical location of the wind power plant, and the practical absence of effective means of concentrating and storing wind energy with the possibility of its further development. dosed use. Thus, the main reason for the low efficiency and sometimes low reliability of known devices for the conversion of wind energy is the difficulty of providing constant airflow characteristics. In well-known installations, the issues of minimizing the distance from the place of energy production to the consumer are also not considered.

С учетом упомянутых выше проблем в настоящее время основные усилия разработчики ветрэлектроустановок затрачивают на увеличение эффективной площади рабочих элементов, контактирующих с потоками ветра, а также на создание электроаккумуляторов большой емкости, которые бы позволили «хранить» излишки электрической энергии, выработанной в период, когда ветер несет в себе большое количество кинетической энергии, для использования этих излишков в периоды, когда кинетической энергии воздушных потоков не достаточно для выработки электроэнергии. Для «хранения» электрической энергии разрабатываются аккумуляторы большой электрической емкости, геометрические размеры которых также значительно увеличиваются. Однако такой подход к решению проблемы равномерного распределения кинетической энергии воздушных потоков по времени не всегда позволяет получить электрический ток с требуемыми постоянными характеристиками. Кроме того, это приводит к значительному снижению эффективности ветроэнергоустановок, многократно повышает их стоимость и, более того, такой подход небезопасен для окружающей среды, поскольку известные типы аккумуляторов имеют крайне небольшой срок эксплуатации (как правило, 1-2 года), содержат в себе кислоты, щелочи, тяжелые металлы и т.д. и требуют соблюдения специальных требований по их обслуживанию, утилизации и т. п.Taking into account the above-mentioned problems, the main efforts of the developers of wind power plants are to increase the effective area of the working elements in contact with the wind flow, as well as to create high-capacity electric accumulators that would allow to “store” excess electrical energy generated during the wind. in itself a large amount of kinetic energy to use these surpluses during periods when the kinetic energy of the air flow is not enough to generate electricity ii. For the “storage” of electrical energy, high-capacity batteries are being developed, the geometric dimensions of which also significantly increase. However, such an approach to solving the problem of uniform distribution of the kinetic energy of air streams over time does not always allow to obtain an electric current with the required constant characteristics. In addition, this leads to a significant decrease in the efficiency of wind power plants, greatly increases their cost and, moreover, this approach is not safe for the environment, since known types of batteries have a very short lifetime (usually 1-2 years), contain acids , alkali, heavy metals, etc. and require compliance with special requirements for their maintenance, disposal, etc.

Также, по не понятным причинам, практически не существует решений по полезному использованию сжатого воздуха (или иной сжатой газообразной среды), выводимого из различных технологических процессов путем выброса в атмосферу (при необходимости, с предварительной очисткой), для преобразования накопленной в нем энергии в другие виды энергии.Also, for reasons that are not clear, there are practically no solutions for the beneficial use of compressed air (or other compressed gaseous medium) that is removed from various technological processes by emission into the atmosphere (with pre-cleaning if necessary) to convert the energy stored in it into other types of energy.

В устройствах преобразования энергии потока воды в другие виды энергии, как правило, вода, находясь в воздушной среде, под действием силы тяжести «падает» вниз на рабочие элементы рабочих органов и, контактируя с рабочими элементами рабочих органов, приводит последние в движение, например вращение. По такому принципу традиционно работают не только промышленных масштабов гидроэлектростанции, но и относительно небольшие устройства преобразования энергии потока воды в другие виды энергии с небольшой выходной мощностью.In devices for converting energy to the flow of water into other types of energy, as a rule, water, being in air, under the action of gravity, “falls” down on the working elements of the working bodies and, in contact with the working elements of the working bodies, sets the latter into motion, for example, rotation . According to this principle, not only the industrial scale of a hydroelectric power station, but also relatively small devices that convert the energy of water flow into other forms of energy with a small output power, traditionally work.

Так, известно устройство для преобразования энергии малых потоков воды с небольшими расходами и напорами в электроэнергию, которое содержит водяное колесо с лопатками специальной конструкции, соединенное механической передачей посредством редуктора с электрогенератором, а также водоThus, it is known a device for converting the energy of small streams of water with low costs and pressures into electricity, which contains a water wheel with blades of a special design, connected by mechanical transmission through a gearbox to an electric generator, as well as water

- 1 012536 подводящую и водоотводящую системы [1]. Предложенные особенности конструкции устройства, как указано в описании, позволяют повысить коэффициент полезного действия, надежность и удобство эксплуатации устройства, упростить его конструкцию в целом.- 1 012536 supply and drainage systems [1]. The proposed design features of the device, as indicated in the description, can improve the efficiency, reliability and ease of operation of the device, simplify its design as a whole.

Однако не всегда и далеко не повсеместно доступны потоки воды даже с минимально необходимыми характеристиками потока для целесообразного и эффективного преобразования их энергии в другие виды энергии.However, not always and far from universally available are streams of water, even with the minimum necessary flow characteristics for the efficient and effective conversion of their energy into other forms of energy.

В некоторых известных конструкциях энергетических установок в качестве рабочего тела используют поток воздуха (сжатый воздух), причем для формирования потока воздуха с необходимыми характеристиками используют различные компрессоры. Однако следует учесть, что эти установки используют кинетическую энергию не природных воздушных потоков, а искусственно созданных с помощью различных компрессоров.In some well-known designs of power plants, an air flow (compressed air) is used as a working fluid, and various compressors are used to form an air flow with the required characteristics. However, it should be noted that these installations use the kinetic energy of not natural air flows, but artificially created with the help of various compressors.

Так, в частности, известно устройство для реализации способа извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и преобразования ее в механическую, которое выполнено в виде пневмогидродвигателя [2]. Пневмогидродвигатель содержит ротор, снабженный поплавками-ковшами и погруженный в жидкость, подаваемую из отводящего водяного канала ТЭС или обводного канала рек. Под поплавки-ковши подают сжатый компрессором газ. Поплавки-ковши с газом всплывают под действием силы Архимеда, при этом жидкость передает свое тепло расширяющемуся газу. Перемещение поплавков-ковшей преобразуется трансмиссией во вращение вала электрического генератора. Описанное устройство пневмогидродвигателя обеспечивает возможность преобразования энергии давления газа и тепловой энергии жидкости в механическую и электрическую энергию и может быть использовано, например, в гидро- и теплоэнергетике для утилизации тепла жидких сред. Однако описанная конструкция имеет ряд недостатков, которые значительно снижают ее эффективность. Прежде всего для создания потока газа с заданными характеристиками необходимо расходовать энергию (для нагнетания газа, например воздуха, в компрессор), что значительно снижает выход полезной энергии. Кроме того, на выход полезной энергии могут оказывать негативное влияния также и переменные и нестабильные параметры текучей водной среды.So, in particular, a device is known for implementing a method for extracting energy stored in liquid and gas and converting it into mechanical energy, which is made in the form of a pneumohydraulic engine [2]. A pneumatichydraulic motor contains a rotor equipped with float-buckets and immersed in a liquid supplied from the outgoing water channel of the TPP or bypass channel of the rivers. Under the float-buckets serves compressed gas compressor. Gas buckets float under the influence of Archimedes force, while the liquid transfers its heat to the expanding gas. The movement of the float-buckets is converted by the transmission into rotation of the electric generator shaft. The described device pneumohydraulic engine provides the ability to convert the energy of gas pressure and thermal energy of the liquid into mechanical and electrical energy and can be used, for example, in hydro and thermal power engineering for heat recovery of liquid media. However, the described design has several disadvantages that significantly reduce its effectiveness. First of all, to create a gas flow with specified characteristics, it is necessary to expend energy (for injecting gas, for example air, into the compressor), which significantly reduces the yield of useful energy. In addition, the variable and unstable parameters of a flowing aqueous medium can also have a negative effect on the yield of useful energy.

Известно также более сложное техническое решение энергоизвлекающей пневмогидравлической турбины, которая предназначена для преобразования энергии сжатого воздуха, воды, а также энергии солнца и тепла, запасенной в воздухе и воде [3]. Рабочее колесо осевой пропеллерной гидравлической турбины установлено в корпусе с направляющим и отсасывающим аппаратом, цилиндрический корпус соединен с солнечным коллектором и источником сжатого воздуха. Турбина не требует высокоуровневого резервуара и работает в режиме энергетического насоса. Сила плавучести воздуха преобразуется в энергию водного потока, который подается на рабочее колесо снизу за счет перетока воды при вытеснении ее из рабочей части объемом сжатого воздуха, подведенным выше и ниже рабочих элементов. Объем сжатого воздуха при всплытии отбирает запасенную в воде теплоту и преобразует ее механическую работу. Описанная конструкция не требует высокоуровневого резервуара, так как восходящий поток, действующий на рабочее колесо, создается в результате замещения и перетока вытесненной воды охлажденным в теплоизолированной расширительной системе расширяющимся объемом воздуха. При этом конструкция турбины позволяет использовать энергию Солнца и энергию тепла, запасенную в воде и воздухе. В то же время конструкция турбины очень сложна, а выход полезной энергии зависит от многих переменных и нестабильных параметров различных сред.It is also known more complex technical solution of an energy extracting pneumohydraulic turbine, which is designed to convert the energy of compressed air, water, as well as solar energy and heat stored in the air and water [3]. The impeller axial propeller hydraulic turbine is installed in a housing with a guide and suction apparatus, the cylindrical housing is connected to a solar collector and a source of compressed air. The turbine does not require a high-level reservoir and operates in the energy pump mode. The force of buoyancy of air is converted into the energy of the water flow, which is supplied to the impeller from below due to the flow of water when it is displaced from the working part by the volume of compressed air supplied above and below the working elements. The volume of compressed air during ascent takes away the heat stored in the water and converts its mechanical work. The design does not require a high-level reservoir, since the upward flow acting on the impeller is created as a result of the replacement and overflow of the displaced water cooled in the thermally insulated expansion system with an expanding air volume. The design of the turbine allows you to use the energy of the Sun and the energy of heat stored in water and air. At the same time, the design of the turbine is very complex, and the yield of useful energy depends on many variables and unstable parameters of various media.

Известен также энергоизвлекающий пневмогидродвигатель, предназначенный для преобразования энергии сжатого воздуха в механическую энергию [4]. Устройство содержит заполненную жидкостью емкость, в верхней и нижней частях которой размещены приводные колеса, охваченные бесконечным рабочим органом, на котором закреплены колоколообразные поплавки. К нижней части емкости подключен источник сжатого газа с возможностью заполнения газом внутренней полости каждого поплавка. Хотя описанная конструкция двигателя, по утверждению ее авторов, позволяет повысить КПД, она все же достаточно громоздка и сложна. Выполняющие функцию рабочих элементов колоколообразные поплавки также имеют специальную достаточно сложную конструкцию. Наличие двух приводных колес, выполняющих функцию рабочего органа, во избежание остановок двигателя или его поломок, требует согласования в режимах их вращения. Также справедливыми остаются указанные выше недостатки, касающиеся расхода энергии на нагнетание воздуха в источник сжатого воздуха и связанного с этим снижения выхода полезной энергии.Also known is the energy extracting pneumohydraulic engine, designed to convert the energy of compressed air into mechanical energy [4]. The device contains a tank filled with liquid, in the upper and lower parts of which the drive wheels are located, covered by an endless working body on which bell-shaped floats are fixed. A source of compressed gas is connected to the bottom of the tank with the possibility of filling the internal cavity of each float with gas. Although the design of the engine, according to its authors, allows to increase efficiency, it is still quite cumbersome and complex. The bell-shaped floats performing the function of working elements also have a special, rather complex construction. The presence of two drive wheels, performing the function of the working body, in order to avoid engine stops or its breakdowns, requires coordination in the modes of their rotation. Also, the above-mentioned drawbacks concerning the consumption of energy for injecting air into the compressed air source and the associated decrease in the yield of useful energy remain valid.

Технических решений энергетических установок, в которых в качестве рабочего тела использовались бы и вода (или вода с различными добавками, корректирующими ее физические, химические и др. свойства, или любая другая подходящая жидкость) и воздух, не известно, поэтому описанное выше техническое решение по совокупности своих существенных признаков может рассматриваться как наиболее близкое к заявляемому.The technical solutions of power plants in which water (or water with various additives that correct its physical, chemical, and other properties, or any other suitable liquid) and air are used as the working fluid are not known, therefore the technical solution described above set of its essential features can be considered as the closest to the claimed.

В основу своих разработок (по аналогии с использованием энергии потоков воды, например в гидроэлектростанциях с водохранилищами, которые выступают в роли «предаккумулятора» кинетической энергии воды, которая из «предаккумулятора» дозированно подается на рабочие органы гидроэлектростанции) автор заложил утверждение, что для обеспечения постоянных характеристик потока воздуха в пневмоэнергетических установках также следует предусмотреть «воздухохранилище», т.е. «предаккумуThe basis of their development (by analogy with the use of energy of water flows, for example, in hydroelectric power plants with reservoirs, which act as a “pre-accumulator” of the kinetic energy of water, which is metered from the “pre-accumulator” to the working bodies of a hydroelectric power station) air flow characteristics in pneumatic power plants should also include an “air storage”, i.e. “Predakkum

- 2 012536 лятор» кинетической энергии воздушных потоков - некий резервуар или множество связанных между собой резервуаров, в котором(ых) воздух будет содержаться в необходимых количествах, и из которого он будет дозированно и с заданными характеристиками потока подаваться на рабочие элементы рабочих органов.- 2 012536 lator of kinetic energy of air streams - a certain reservoir or a multitude of interconnected reservoirs, in which (s) air will be contained in the required quantities, and from which it will be metered and with given flow characteristics to the working elements of the working parts.

Таким образом, задачей изобретения является создание конструкции пневмогидростанции, а также пневмогидрокольцевого двигателя из ее состава, которые бы при преобразовании энергии любых воздушных потоков (естественных в виде ветра, утилизируемых из технологических процессов в виде сжатого воздуха и т.д.) в другие виды энергии, в частности в электрическую энергию, не зависимо от переменных характеристик воздушных потоков в любой момент времени обеспечивали получение электрической энергии с постоянными характеристиками при достижении максимально возможного значения КПД. Конструкции пневмогидростанции и пневмогидрокольцевого двигателя должны быть максимально просты и надежны и обеспечивать возможность минимизации расстояния до потребителя. Кроме того, должна обеспечиваться работоспособность пневмогидростанции и пневмогидрокольцевого двигателя в широком диапазоне размеров рабочих органов. При этом должна также обеспечиваться стабильность характеристик сред, используемых в пневмогидростанции и пневмогидрокольцевом двигателе.Thus, the object of the invention is to create a design of a pneumohydraulic station, as well as a pneumohydraulic ring engine from its composition, which, when converting the energy of any air flow (natural in the form of wind, utilized from technological processes in the form of compressed air, etc.) into other types of energy , in particular, into electrical energy, regardless of the variable characteristics of the air flow at any time, provided the generation of electrical energy with constant characteristics when it reaches the maximum possible efficiency. The design of a pneumohydraulic station and a pneumohydraulic ring engine must be as simple and reliable as possible and ensure the possibility of minimizing the distance to the consumer. In addition, the performance of a pneumohydraulic station and a pneumohydraulic ring engine must be ensured in a wide range of sizes of working bodies. At the same time, the stability of the characteristics of the media used in a pneumohydraulic station and a pneumohydraulic ring engine must also be ensured.

Поставленная задача решается заявляемой пневмогидростанцией, содержащей связанные между собой первичный источник энергии и энергетическое оборудование, содержащее средство формирования рабочего тела в виде потока воздуха с постоянными характеристиками силы и скорости потока, рабочий орган, снабженный рабочими элементами, выполненными с возможностью воздействия на них рабочего тела, резервуар с жидкостью, в котором размещен рабочий орган, и генератор. Поставленная задача решается за счет того, что средство формирования рабочего тела в виде потока воздуха с постоянными характеристиками силы и скорости потока выполнено в виде пневмоаккумулятора, при необходимости, связанного с компрессором, первичный источник энергии снабжен средством концентрации потоков воздуха, связанным с пневмоаккумулятором, рабочий орган выполнен в виде пневмогидрокольцевого двигателя, включающего установленные в резервуаре цилиндрической формы с жидкостью с формированием гидрокольца ротор с горизонтально ориентированной осью вращения, связанный с генератором, и рабочие элементы в виде лопастей, причем ось резервуара совпадает с осью вращения ротора, лопасти установлены на роторе радиально с минимально возможным зазором по отношению к внутренней поверхности стенки резервуара, в донной зоне резервуара выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие для подачи потока воздуха, а в верхней зоне резервуар снабжен средством отвода отработанного воздуха, при этом резервуар герметично связан с пневмоаккумулятором с возможностью регулируемой направленной подачи потока воздуха из пневмоаккумулятора на поверхность лопастей ротора, находящихся в зоне впускного отверстия.The problem is solved declare pneumohydroelectric, containing interconnected primary source of energy and power equipment containing a means of forming the working fluid in the form of air flow with constant characteristics of force and flow velocity, the working body, equipped with work items made with the possibility of exposure to them of the working fluid, a tank with a liquid in which the working body is located, and a generator. The task is solved due to the fact that the means of forming the working fluid in the form of air flow with constant characteristics of force and flow rate is made in the form of pneumatic accumulator, if necessary, associated with the compressor, the primary energy source is equipped with a means of concentration of air flow associated with pneumatic accumulator, the working body made in the form of a pneumo-hydromotor engine, including a cylindrical liquid installed in a reservoir with a hydro-ring forming a rotor with a horizontal oriented axis of rotation associated with the generator, and working elements in the form of blades, with the axis of the tank coinciding with the axis of rotation of the rotor, the blades mounted on the rotor radially with the minimum possible clearance relative to the inner surface of the wall of the tank, in the bottom zone of the tank at least one an inlet for air flow, and in the upper zone the tank is equipped with a means of exhaust air, while the tank is tightly connected to the pneumatic accumulator with the possibility of adjustable directional flow of the supply air pressure reservoir to the surface of the rotor wings in the zone of the inlet.

В заявленной пневмогидростанции автор, прежде всего, кардинально по сравнению с известными схемами организации ветроэнергостанций изменил последовательность расположения основных функциональных блоков, а также связи между ними. Так, в частности, автор предложил накапливать не вторичную (полезную), а первичную энергию (кинетическую энергию воздушных потоков), для чего в качестве предаккумулятора включил в конструкцию заявляемой пневмогидростанции пневмоаккумулятор, при необходимости, связанный с компрессором. Конструкция и управление пневмоаккумуляторами значительно более просты по сравнению с электроаккумуляторами. При этом они безопасны для окружающей среды, т. к. не содержат опасных веществ, максимально долговечны, просты по своей конструкции и обслуживанию и имеют незначительную стоимость, что при наличии соответствующих средств коммутации обеспечивает возможность использования в пневмогидростанции ряда дополнительных резервных пневмоаккумуляторов (для случаев значительного усиления ветра вплоть до ураганного). Это решение на несколько порядков повышает надежность системы в целом, исключая «перегрузку» энергетического оборудования и, как следствие, его поломку, а также ее эффективность, т.к. практически исключает зависимость выработки полезной энергии с заданными постоянными характеристиками от переменных характеристик воздушных потоков, прежде всего ветра. Заявляемая пневмогидростанция работоспособна при любых характеристиках исходных воздушных потоков - от полного штиля до ураганного ветра. Это может быть обеспечено, в том числе, благодаря предложенной автором оригинальной конструкции связанного с пневмоаккумулятором средства концентрации потоков воздуха, которая более подробно рассмотрена в материалах отдельной заявки на изобретение.In the declared pneumohydraulic station, the author, first of all, radically compared with the known schemes for organizing wind power stations, changed the sequence of arrangement of the main functional units, as well as the connections between them. So, in particular, the author proposed to accumulate not secondary (useful), but primary energy (kinetic energy of air streams), for which, as a pre-accumulator, included a pneumoaccumulator, if necessary, associated with a compressor. The design and control of pneumatic accumulators is much simpler compared to electric accumulators. At the same time, they are safe for the environment, since they do not contain hazardous substances, are durable, simple in design and maintenance, and have a negligible cost, which, provided there are adequate switching means, makes it possible to use a number of additional reserve accumulators in pneumohydraulic stations (for cases of significant wind gain up to hurricane). This solution increases the reliability of the system as a whole by several orders of magnitude, excluding the "overload" of power equipment and, as a result, its breakdown, as well as its efficiency, since virtually eliminates the dependence of the generation of useful energy with given constant characteristics on the variable characteristics of air flow, especially wind. The inventive pneumohydraulic station is operational with any characteristics of the original air flow - from complete calm to hurricane wind. This can be achieved, inter alia, thanks to the original design of a pneumatic accumulator-related means of concentration of airflows proposed by the author, which is described in more detail in the materials of a separate application for an invention.

Заявленная конструкция, прежде всего конструкция энергетического оборудования в целом и, в частности, рабочего органа, выполненного в виде пневмогидрокольцевого двигателя, до сих пор не известного, названного автором пневмогидрокольцевой двигатель, обеспечивает настолько эффективное использование сочетания всех естественных процессов, которые протекают при взаимодействии воздушной и жидкой, в частности водной, сред, в частности при подаче воздуха в жидкость (воду), при взаимодействии жидкости с вращающимися в ней твердыми телами, в частности лопастями ротора, и т.д., что удалось получить неожиданно очень высокие значения КПД. Высокое значение КПД достигается, в том числе, благодаря высвобождающейся энергии непрерывно с инерцией вращающейся по кольцу жидкости (гидрокольцо) по сравнению со статичным объемом жидкости во всех известных конструкциях.The claimed design, primarily the design of power equipment in general and, in particular, the working body, made in the form of a pneumohydraulic ring engine, still unknown, which the author named a pneumohydraulic ring engine, ensures that the combination of all natural processes that occur during the interaction of air and liquid, in particular, aqueous media, in particular, when air is supplied to a liquid (water), when a liquid interacts with solids rotating in it, blades of the rotor, etc., which managed to get unexpectedly very high values of efficiency. High efficiency is achieved, in part, due to the energy released continuously with the inertia of the fluid rotating on the ring (hydro ring) compared to the static volume of fluid in all known structures.

Существенным преимуществом заявляемой пневмогидростанции является возможность высокоэфA significant advantage of the proposed pneumohydro-station is the possibility of high efficiency

- 3 012536 фективного использования в качестве первичного источника энергии энергии естественных воздушных потоков - ветра. В этом случае достаточное для обеспечения бесперебойной работы энергетического оборудования количество сжатого воздуха можно получить при установке в пневмогидростанции средства концентрации естественных потоков воздуха подходящей конструкции. Автором разработана оригинальная и высокоэффективная конструкция такого средства концентрации воздушных потоков, которая является предметом отдельной заявки и в рамках данного изобретения подробно рассматриваться не будет.- 3 012536 effective use as the primary source of energy of the energy of natural air currents - wind. In this case, sufficient to ensure uninterrupted operation of power equipment, the amount of compressed air can be obtained when installing in a pneumohydraulic station means of concentration of natural air flows of a suitable design. The author has developed an original and highly efficient design of such a means of concentration of air flow, which is the subject of a separate application and will not be considered in detail in the framework of this invention.

При этом также возможно использование в качестве первичного источника энергии сжатой газообразной среды любого происхождения, например, как уже было упомянуто выше, обычно не утилизируемого («сбрасываемого» в атмосферу) сжатого воздуха из различных технологических процессов (пневмопрессы, устройства для выдува различных изделий и т.д). Такие типы пневмогидростанций позволят значительно снизить энергоемкость упомянутых технологических процессов за счет резкого снижения (вплоть до нулевых значений) затрат на потребление электроэнергии из вне на компрессию газообразных рабочих сред.It is also possible to use as a primary source of energy a compressed gaseous medium of any origin, for example, as already mentioned above, usually not utilized (“discharged” into the atmosphere) compressed air from various technological processes (pneumatic press, devices for blowing various products and .d) Such types of pneumohydraulic stations will significantly reduce the energy intensity of the above-mentioned technological processes due to a sharp decrease (up to zero values) of the cost of electricity consumption from the outside by compressing gaseous working media.

Важным является также то, что в заявляемой пневмогидростанции система прохождения воздуха не обязательно должна быть замкнутой. Хотя количества энергии, вырабатываемой заявляемой пневмогидростанцией, вполне достаточно на компрессию воздуха в пневмоаккумуляторе(ах) (замкнутая система), и расход энергии на компрессию воздуха может снижать КПД лишь незначительно.It is also important that in the proposed pneumohydration system, the air passage system does not have to be closed. Although the amount of energy produced by the inventive pneumohydraulic station is quite sufficient for air compression in the pneumatic accumulator (s) (closed system), and the energy consumption for air compression can reduce the efficiency only slightly.

Для запуска в рабочий режим заявляемая пневмогидростанция проходит, фактически, три ступени. На первой ступени, в пневмоаккумуляторе(ах), при необходимости, посредством компрессора, накапливается достаточное для расчетной подачи в резервуар количество сжатого воздуха. На второй ступени, при поступлении сжатого воздуха в жидкость (воду), находящуюся в резервуаре, ротор начинает вращаться. Однако до достижения заданной частоты вращения вырабатываемой энергии еще недостаточно для запуска генератора. Ускорение вращения ротора происходит как в одной половине резервуара, за счет «выталкивания» лопастей посредством воздуха, подаваемого, на данной ступени непрерывно, в резервуар, так и за счет вращения жидкости (воды) и ее «падения» вниз на лопасти, во второй половине резервуара. И, наконец, на третьей ступени при достижении необходимой скорости вращения ротора происходит запуск генератора и начинается выработка электроэнергии. Более подробно эти процессы будут рассмотрены ниже. Таким образом, автор определил условное наименование предложенной им конструкции пневмогидростанции исходя из принципа ее работы - поступенчатая аэрорегулируемая гидроускорительная энергостанция, сокращенно - «Паргуэс».To start the operating mode, the proposed pneumohydroelectric station passes, in fact, three steps. At the first stage, in the pneumatic accumulator (s), if necessary, by means of a compressor, a sufficient amount of compressed air accumulates for the calculated supply to the tank. At the second stage, when compressed air enters the liquid (water) in the tank, the rotor begins to rotate. However, until a given frequency of rotation is reached, the generated energy is not enough to start the generator. The acceleration of the rotor rotation occurs both in one half of the tank, due to the “pushing out” of the blades by means of air supplied continuously at this stage, to the tank, and due to the rotation of the fluid (water) and its “falling” down onto the blades, in the second half reservoir. And finally, at the third stage, when the required rotor speed is reached, the generator starts up and electric power generation begins. These processes will be discussed in more detail below. Thus, the author has determined the code name of the proposed design of a pneumohydraulic station based on the principle of its operation — a step-up aero-regulated hydro-accelerator power station, abbreviated as “Pargues”.

Поставленная задача решается также пневмогидрокольцевым двигателем, включающим установленные в резервуаре цилиндрической формы с жидкостью с формированием гидрокольца ротор с горизонтально ориентированной осью вращения, связанный с генератором, и рабочие элементы в виде лопастей, причем ось резервуара совпадает с осью вращения ротора, лопасти установлены на роторе радиально с минимально возможным зазором по отношению к внутренней поверхности стенки резервуара, в донной зоне резервуара выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие для подачи потока воздуха, а в верхней зоне резервуар снабжен средством отвода отработанного воздуха, при этом резервуар герметично связан с пневмоаккумулятором с возможностью регулируемой направленной подачи потока воздуха на поверхность лопастей ротора, находящихся в зоне впускного отверстия.The task is also solved by a pneumohydraulic ring motor, including a cylindrical liquid installed in a tank with a hydro-ring forming a rotor with a horizontally oriented axis of rotation associated with a generator, and working elements in the form of blades, the axis of the tank coinciding with the axis of rotation of the rotor, the blades are installed on the rotor radially with the minimum possible clearance in relation to the inner surface of the tank wall, in the bottom zone of the tank at least one inlet is made In the upper zone, the tank is equipped with a means of exhaust air, while the tank is tightly connected to the pneumatic accumulator with the possibility of an adjustable directional flow of air to the surface of the rotor blades located in the inlet zone.

Далее по тексту (для упрощения изложения) под термином «вода» будет иметься в виду любая подходящая жидкость, в том числе и вода с различными добавками, изменяющими ее физические, химические, биологические и т.п. свойства.Hereinafter (to simplify the presentation), the term “water” will mean any suitable liquid, including water with various additives that change its physical, chemical, biological, etc. properties.

При дозированной подаче воздуха из пневмоаккумулятора в цилиндрический резервуар, воздух, контактируя с лопастями ротора, приводит ротор во вращение, а, достигая выпускного отверстия, выходит за пределы резервуара. Таким образом, создается ситуация, при которой в одной половине резервуара от впускного(ых) отверстия(й) до выпускного отверстия (в направлении вращения ротора) в воде под лопастями содержатся и перемещаются по направлению вверх к выпускному отверстию пузырьки воздуха, а во второй половине от выпускного отверстии к впускному(ым) отверстию(ям) (в направлении вращения ротора) находится только вода. Известно, что воздух легче воды, таким образом, с учетом описанной выше конструкции, вода с воздухом, находящиеся в первой половине резервуара (в направлении вращения ротора), легче воды, находящейся во второй половину. Кроме того, также с учетом описанной выше конструкции, объем воды в резервуаре не остается статичным, а также приводится лопастями ротора во вращение. Ввиду этого, вода во второй половине «падает» вниз в направлении вращения ротора и, тем самым, а также являясь инерционным телом (по аналогии с «маховиком») давит на лопасти, ускоряя их вращение. Более того, процессы выделения энергии возникают вследствие трения между потоками воды, перемещающимися с разными скоростями, в частности, в зоне внутренней поверхности резервуара, а также вследствие вихревых процессов (из-за сравнительно небольшого числа оборотов ротора, не так ярко выраженных, но все же имеющих место) - у поверхностей лопастей и т.д. Упомянутые виды дополнительной энергии могут также использоваться в своем первоначальном виде - в виде тепловой энергии, например, на нагрев проточной воды путем теплообмена для ее дальнейшего использования на отопление и т. п. Возможны и другие варианты преобразования этой энергии в полезную.When dosed air supply from the pneumatic accumulator to the cylindrical tank, the air, in contact with the rotor blades, causes the rotor to rotate, and, reaching the outlet, goes beyond the tank. Thus, a situation is created in which in one half of the tank from the inlet (s) (s) to the outlet (in the direction of rotation of the rotor) in the water under the blades contain air bubbles and move upwards to the outlet of the air, and in the second half from the outlet to the inlet (s) hole (s) (in the direction of rotation of the rotor) there is only water. It is known that air is lighter than water, thus, taking into account the structure described above, water with air, located in the first half of the reservoir (in the direction of rotation of the rotor), is lighter than water located in the second half. In addition, also taking into account the structure described above, the volume of water in the tank does not remain static, and is also rotated by the rotor blades. In view of this, water in the second half “falls” down in the direction of rotation of the rotor and, thereby, and also being an inertial body (by analogy with the “flywheel”), it presses on the blades, accelerating their rotation. Moreover, the processes of energy release arise due to friction between water flows moving at different speeds, in particular, in the zone of the inner surface of the reservoir, and also due to vortex processes (due to the relatively small number of rotor turns, not so pronounced, but still taking place) - at the surface of the blades, etc. These types of additional energy can also be used in its original form - in the form of thermal energy, for example, for heating running water by heat exchange for its further use for heating, etc. Other options for converting this energy into useful energy are also possible.

- 4 012536- 4 012536

В принципе, процессы, возникающие в каждом из описанных выше случаев, изучены еще достаточно не полно. Тем более нет теоретических исследований взаимовлияния этих процессов. Все приведенные выше сведения и данные были получены автором по результатам математических расчетов по известным формулам и скорректированы по результатам испытаний моделей и опытных образцов.In principle, the processes occurring in each of the cases described above have not yet been fully studied. Moreover, there are no theoretical studies of the mutual influence of these processes. All the above information and data were obtained by the author according to the results of mathematical calculations using known formulas and corrected according to the results of testing models and prototypes.

Благодаря оригинальности своей конструкции заявляемый пневмогидрокольцевой двигатель продемонстрировал по сравнению с другими, известными из уровня техники пневмогидродвигателями, ряд существенных преимуществ, среди которых можно упомянуть следующие:Due to the originality of its design, the claimed pneumohydraulic ring engine has demonstrated a number of significant advantages, in comparison with other pneumohydraulic motors known from the prior art, among which are the following:

для работы не требуется наличия проточной водной среды. Вода, находящаяся в цилиндрическом резервуаре используется многократно и долговременно, причем в значительно меньших количествах. При этом, наряду с воздухом, вода выполняет функцию рабочего тела;the work does not require the presence of a flowing aqueous medium. Water in a cylindrical tank is used repeatedly and for a long time, and in much smaller quantities. At the same time, along with air, water performs the function of the working fluid;

рабочий орган - ротор с лопастями в цилиндрическом резервуаре с водой имеет максимально простую конструкцию и не содержит элементов, требующих согласования их работы, не содержит дополнительных передаточных звеньев, не содержит элементов с низкой надежностью и т.п.;the working body - the rotor with blades in a cylindrical tank with water has the simplest design and does not contain elements that require coordination of their work, does not contain additional transmission links, does not contain elements with low reliability, etc .;

не требуется изменений в конструкции (за исключением размеров элементов) для получения выходной мощности в широком диапазоне значений.no changes in the design (except for the size of the elements) are required to obtain an output power in a wide range of values.

В принципе все заявленные технические результаты достигаются безотносительно формы выполнения лопастей ротора. Однако в некоторых предпочтительных формах выполнения лопасти могут иметь выгнутую в направлении вращения ротора форму.In principle, all the stated technical results are achieved regardless of the form of the rotor blades. However, in some preferred embodiments, the blades may have a shape curved in the direction of rotation of the rotor.

Упомянутые выше и другие достоинства и преимущества заявляемого изобретения будут рассмотрены более подробно на примере возможных предпочтительных, но не ограничивающих форм выполнения пневмогидростанции и пневмогидрокольцевого двигателя в ее составе со ссылками на позиции чертежей, на которых представлены:The above and other advantages and advantages of the claimed invention will be discussed in more detail on the example of possible preferred, but not limiting, forms of performance of a pneumohydraulic station and a pneumohydraulic ring engine in its composition with reference to the positions of the drawings, on which are presented:

Фиг. 1 - схема пневмогидростанции с пневмогидрокольцевым двигателем в одной из форм выполнения;FIG. 1 is a diagram of a pneumohydraulic station with a pneumohydraulic ring motor in one of the embodiments;

фиг. 2 - схема пневмогидрокольцевого двигателя в одной из форм выполнения;FIG. 2 is a diagram of a pneumohydraulic ring engine in one of the embodiments;

фиг. 3 - схематичное изображение внешнего вида пневмогидрокольцевого двигателя в одной из форм выполнения.FIG. 3 is a schematic depiction of the appearance of a pneumohydraulic ring engine in one of the embodiments.

На фиг. 1 представлена схема пневмогидростанции с пневмогидрокольцевым двигателем в одной из форм выполнения, на которой изображены первичный источник энергии со средством 1 концентрации потоков воздуха, в котором установлена турбина 2, связанная с пневмогидрокольцевым двигателем следующим образом. Турбина 2 связана с компрессором 3, связанным, в свою очередь, через распределитель 4 давления с пневмоаккумуляторами, выполненными в виде ресиверов 5. Выходы ресиверов 5 через распределитель 6 давления связаны с трубопроводом 7 сжатого воздуха. Каждый ресивер 5 снабжен предохранительным клапаном 8 и манометром (на чертеже позицией не обозначен). Между компрессором 3 и каждым ресивером 5 предусмотрен обратный клапан 9. Трубопровод 7 сжатого воздуха снабжен вентилями 10, расходомером 11, регулирующим вентилем 12 и обратным клапаном 13. На выходе трубопровода 7 сжатого воздуха установлена форсунка 14 впрыска воздуха. В состав пневмогидрокольцевого двигателя входит также горизонтально ориентированный цилиндрический резервуар 15 с водой 16, в котором размещен ротор 17 с лопастями 18. Ось резервуара 15 совпадает с осью 19 вращения ротора 17. Лопасти 18 ротора 17 установлены с минимально возможным зазором 20 по отношению к внутренней поверхности 21 стенки резервуара 15 и, фактически, делят объем резервуара на отдельные сектора, перемещающиеся по кругу в процессе вращения ротора 17. Форсунка 14 для впрыска воздуха герметично связана с полостью резервуара 15 в его донной зоне. В верхней зоне резервуара 15 выполнено выпускное отверстие 23 для отвода отработанного воздуха из воздушно-водяной смеси 22. Шкив 24 ротора 17 связан со шкивом 26 генератора 27, в данной форме реализации, клиноременной передачей 25. В общем случае, передача крутящего момента со шкива 24 ротора 17 на шкив 26 генератора может осуществляться любым другим видом передачи. Генератор 27 снабжен тахометром 28, датчиком нагрузки 29, регулятором напряжения 30, и через коммутирующий защитный аппарат 31 к нему подключена электропроводка 32, предназначенная для подачи электроэнергии потребителю. В представленной на фиг. 1 форме выполнения заявляемой пневмогидростанции предусмотрено средство 1 концентрации потоков воздуха специальной конструкции, разработанной автором, являющееся объектом отдельной заявки на изобретение и изображенное здесь только схематично. В частности, средство 1 концентрации потоков воздуха содержит основание 33, на котором смонтированы направляющие 34 и крыша 35 с выпускным отверстием 36. Стрелками на чертеже обозначены направления перемещения потоков воздуха для средства 1 концентрации потоков воздуха и направление вращения турбины 17.FIG. 1 shows a diagram of a pneumohydraulic station with a pneumohydraulic ring engine in one of the embodiments, which depicts a primary energy source with air flow concentration means 1, in which a turbine 2 is installed, connected with a pneumohydraulic ring engine as follows. The turbine 2 is connected to the compressor 3, connected in turn through the pressure distributor 4 with pneumoaccumulators made in the form of receivers 5. The outputs of the receivers 5 through the pressure distributor 6 are connected to the compressed air pipeline 7. Each receiver 5 is equipped with a safety valve 8 and a pressure gauge (not indicated in the drawing). A check valve 9 is provided between the compressor 3 and each receiver 5. The compressed air pipeline 7 is provided with valves 10, a flow meter 11, a control valve 12 and a non-return valve 13. An air injection nozzle 14 is installed at the outlet of the compressed air pipeline 7. The pneumohydraulic ring engine also includes a horizontally oriented cylindrical tank 15 with water 16, in which is placed the rotor 17 with blades 18. The axis of the tank 15 coincides with the axis 19 of the rotor 17. The blades 18 of the rotor 17 are installed with the minimum possible clearance 20 relative to the inner surface 21 walls of the tank 15 and, in fact, divide the volume of the tank into separate sectors moving in a circle during the rotation of the rotor 17. The air injection nozzle 14 is tightly connected to the cavity of the tank 15 in its bottom zone. In the upper zone of the tank 15, an outlet 23 is made to exhaust exhaust air from the air-water mixture 22. The pulley 24 of the rotor 17 is connected to the pulley 26 of the generator 27, in this form of implementation, by a V-belt transmission 25. In general, the transmission of torque from the pulley 24 the rotor 17 to the pulley 26 of the generator can be carried out by any other type of transmission. The generator 27 is equipped with a tachometer 28, a load sensor 29, a voltage regulator 30, and through a switching protective device 31 an electrical wiring 32 is connected to it, intended to supply electricity to the consumer. In the embodiment shown in FIG. 1, the embodiment of the proposed pneumohydraulic station is provided with means 1 for concentrating air flows of a special design developed by the author, which is the subject of a separate application for the invention and is shown here only schematically. In particular, the air flow concentration means 1 comprises a base 33, on which the guides 34 and the roof 35 with the exhaust hole 36 are mounted.

Представленная на фиг. 1 форма выполнения заявляемой пневмогидростанции может быть использована для преобразования, в частности, энергии ветра или энергии выводимого из технологических процессов сжатого воздуха в электрическую энергию. В то же время, при соответствующем изменении схемы после генератора 27 энергия ветра или энергия выводимого из технологических процессов сжатого воздуха может быть преобразована в механическую или тепловую энергию. Представленная схема не предусматривает затрат энергии на поддержание давления в ресиверах и в этом отношении является разомкнутой, т.е. производимая пневмогидростанцией энергия не расходуется на поддержание рабочихPresented in FIG. 1 form of the proposed pneumohydraulic can be used to convert, in particular, wind energy or energy derived from technological processes of compressed air into electrical energy. At the same time, with a corresponding change in the circuit after the generator 27, the wind energy or the energy of the compressed air extracted from the technological processes can be converted into mechanical or thermal energy. The presented scheme does not provide for energy consumption for maintaining pressure in the receivers and is open-ended in this respect, i.e. the energy produced by the pneumohydraulic station is not spent on maintaining workers

- 5 012536 параметров станции, в частности давления, а в полном объеме передается потребителю. Как уже было упомянуто, такие схемы предпочтительны при наличии первичного источника энергии в виде естественных воздушных потоков (ветра) или выводимого из технологических процессов сжатого воздуха.- 5 012536 station parameters, in particular pressure, and in full transferred to the consumer. As already mentioned, such schemes are preferable in the presence of a primary source of energy in the form of natural air currents (wind) or compressed air taken out of technological processes.

В то же время, возможна замкнутая схема, в которой в качестве первичного источника энергии используется обычный воздух, нагнетаемый в пневмоаккумулятор посредством компрессора, работающего на энергии, вырабатываемой пневмогидрокольцевым двигателем.At the same time, a closed circuit is possible in which ordinary air is used as the primary source of energy, which is injected into a pneumatic accumulator by means of a compressor powered by the energy produced by a pneumo-hydraulic ring motor.

Так, на фиг. 2 представлена схема пневмогидрокольцевого двигателя, выполненного по замкнутой схеме, в одной из возможных форм выполнения.Thus, in FIG. 2 shows a diagram of a pneumohydraulic ring engine, made according to a closed circuit, in one of the possible embodiments.

Пневмогидрокольцевой двигатель включает связанные между собой пневмоаккумулятор (ресивер 37), компрессор 38, ротор 17 с горизонтально ориентированной осью 19 вращения, снабженный рабочими элементами в виде радиально расположенных лопастей 18 и установленный в выполненном в форме цилиндра резервуаре 15 с водой 16, ось цилиндрического резервуара 15 совпадает с осью 19 вращения ротора 17, и генератор 27. Ресивер 37 снабжен манометром 39 и предохранительным клапаном 40. Между компрессором 38 и ресивером 37 предусмотрен обратный клапан 41. В трубпроводе 42 сжатого воздуха предусмотрены регулирующий вентиль 43, тройник 44, обратный клапан 45, расходомер 46. На выходе трубопровода 42 сжатого воздуха установлена форсунка 47 впрыска воздуха.Pneumatical motor includes interconnected pneumatic accumulator (receiver 37), compressor 38, rotor 17 with a horizontally oriented axis of rotation 19, equipped with working elements in the form of radially located blades 18 and installed in a cylinder 15 with water 16, axis of a cylindrical tank 15 coincides with the axis 19 of rotation of the rotor 17, and the generator 27. The receiver 37 is equipped with a pressure gauge 39 and a safety valve 40. A non-return valve 41 is provided between the compressor 38 and the receiver 37. In addition, an air control valve 43, a tee 44, a check valve 45, a flow meter 46 are provided. At the outlet of the compressed air pipe 42, an air injection nozzle 47 is installed.

Форсунка 47 для впрыска воздуха герметично связана с полостью резервуара 15 в его донной зоне. В верхней зоне резервуара 15 выполнено выпускное отверстие 23 для отвода отработанного воздуха из воздушно-водяной смеси 22. Шкив 24 ротора 17 связан клиноременной передачей 25 со шкивом 26 генератора 27. Генератор 27 снабжен тахометром 28. Электрическая цепь на выходе генератора 27 содержит электроизмерительные приборы 48 (А - амперметр, V - вольтметр), аккумулятор 49, переключатель 50 режима питания компрессора 38, связанный с электроприводом 51 компрессора 38, а также блок 52 переключения нагрузки, связанный с электрической нагрузкой 53.The air injection nozzle 47 is hermetically connected to the cavity of the reservoir 15 in its bottom zone. In the upper zone of the tank 15, an outlet 23 is made to exhaust exhaust air from the air-water mixture 22. The pulley 24 of the rotor 17 is connected by a V-belt drive 25 to the pulley 26 of the generator 27. The generator 27 is equipped with a tachometer 28. The electrical circuit at the output of the generator 27 contains electrical measuring devices 48 (A - ammeter, V - voltmeter), the battery 49, the switch 50 of the power mode of the compressor 38, associated with the electric drive 51 of the compressor 38, as well as the block 52 of switching the load associated with the electrical load 53.

Лопасти 18 ротора 17 установлены с минимально возможным зазором 20 по отношению к внутренней поверхности 21 стенки резервуара 15.The blades 18 of the rotor 17 are installed with the minimum possible gap 20 relative to the inner surface 21 of the wall of the tank 15.

Описанная схема пневмогидрокольцевого двигателя представляет замкнутую систему, поддержание работоспособности которой осуществляется за счет незначительной части вырабатываемой пневмогидрокольцевым двигателем электрической энергии. Кроме того, предусмотрен комплекс средств для регулирования потребления электрической энергии на компрессию воздуха.The described scheme of the pneumohydraulic ring engine represents a closed system, the maintenance of which is carried out by an insignificant part of the electrical energy produced by the pneumohydraulic ring motor. In addition, a set of means is provided for regulating the consumption of electrical energy for air compression.

На фиг. 3 схематично изображен внешний вид пневмогидрокольцевого двигателя в одной из форм выполнения. Заявляемый пневмогидрокольцевой двигатель установлен на раме 54 и содержит пневмогидрокольцевой привод 55, генератор 56, ресивер 57, компрессор 58, аккумулятор 59, станцию управления 60 с регулировочными вентилями 61. Пневмогидрокольцевой привод включает цилиндрический резервуар (корпус 62), в полости которого соосно с корпусом 62 установлен ротор 63, снабженный радиально расположенными лопастями 64. Шкив 65 ротора 63 связан со шкивом 66 генератора 56 клиноременной передачей 67. Пневмогидрокольцевой привод 55 установлен на раме 54 посредством опор 68 крепления. В верхней зоне корпуса 62 предусмотрен компенсатор 69 избыточного давления. Ресивер 57 герметично связан с полостью пневмогидрокольцевого привода 55 посредством форсунок 70 впрыска. Генератор 56 связан с электрической нагрузкой 71.FIG. 3 schematically shows the appearance of a pneumohydraulic ring engine in one of the embodiments. The inventive pneumohydraulic ring engine is mounted on frame 54 and contains pneumohydraulic ring drive 55, generator 56, receiver 57, compressor 58, battery 59, control station 60 with adjusting valves 61. The pneumohydraulic ring actuator includes a cylindrical tank (case 62), in a cavity which is coaxial with the case 62 a rotor 63 is installed, equipped with radially arranged blades 64. The pulley 65 of the rotor 63 is connected with the pulley 66 of the generator 56 by a V-belt drive 67. The pneumo-hydraulic ring drive 55 is mounted on the frame 54 by means of the supports 68 eniya. In the upper zone of the housing 62, an overpressure compensator 69 is provided. The receiver 57 is hermetically connected to the cavity of the pneumohydraulic ring actuator 55 by means of injection nozzles 70. The generator 56 is associated with an electrical load 71.

Работа заявляемого пневмогидрокольцевого двигателя в составе заявляемой пневмогидростанции будет более подробно рассмотрена на примере одной из возможных, но не ограничивающих форм выполнения со ссылкой на позиции фиг. 1 чертежей.The operation of the inventive pneumohydraulic ring engine as part of the inventive pneumohydraulic station will be discussed in more detail using one of the possible, but non-limiting forms of implementation with reference to the positions of FIG. 1 drawings.

Особенности конструкции средства 1 концентрации воздушных потоков (ветра) в соответствии с представленной на фиг. 1 и рассматриваемой формой выполнения обеспечивают постоянное наличие перемещающихся по направляющим 34 от основания 33 к крыше 35 с выпускным отверстием 36 воздушных потоков (в направлениях, обозначенных стрелками), вследствие чего обеспечивается постоянное вращение ротора 2, а следовательно, компрессия воздуха в компрессоре 3. Распределитель 4 давления в зависимости от давления воздуха в компрессоре 3 и в ресиверах 5 распределяет воздух по ресиверам 5. В принципе, в заявляемой пневмогидростанции можно предусмотреть любое необходимое количество ресиверов 5. Каждый ресивер 5 снабжен манометром для контроля давления и предохранительным клапаном 8 для сброса избыточного давления. Обратный клапан 9 между компрессором 3 и каждым ресивером 5 используется для перекрытия поступления воздуха в ресивер 5 при достижении заданного давления в данном ресивере 5. С выхода ресивера 5 через распределитель 6 давления сжатый воздух поступает в трубопровод 7 сжатого воздуха. Для регулирования параметров потока воздуха, дозированно подаваемого через форсунку 14 впрыска воздуха в воду 16, находящуюся в цилиндрическом резервуаре 15, в данной форме выполнения в трубопроводе 7 сжатого воздуха предусмотрены вентили 10, расходомер 11, регулирующий вентиль 12 и обратный клапан 13. Сжатый воздух в заданном количестве через форсунку 14 впрыска воздуха, установленную в донной зоне цилиндрического резервуара, поступает в воду 16. По закону Архимеда, будучи легче воды, воздух, поднимаясь вверх, «ударяется» о поверхность первой лопасти 18 (в данной форме выполнения о поверхность лопасти 18, расположенной справа от форсунки 14 впрыска воздуха) и начинает «выталкивать» ее, приводя во вращение турбину 17 в целом. Первая лопасть 18 поворачивается турбиной 17 и, таким образом, в зону подачи сжатого воздуха перемещаетсяThe design features of the means 1 for the concentration of air currents (wind) in accordance with that shown in FIG. 1 and the embodiment in question ensure the constant presence of air streams moving along the guides 34 from the base 33 to the roof 35 with an outlet 36 (in the directions indicated by arrows), which results in a constant rotation of the rotor 2 and, consequently, air compression in the compressor 3. Distributor 4 pressure depending on the air pressure in the compressor 3 and in the receivers 5 distributes the air through the receivers 5. In principle, in the inventive pneumohydraulic station it is possible to provide any necessary amount GUT receivers 5. Each receiver 5 is provided with a manometer for pressure control and relief valve 8 for pressure relief. The check valve 9 between the compressor 3 and each receiver 5 is used to block the flow of air into the receiver 5 when the specified pressure in this receiver 5 is reached. From the outlet of the receiver 5 through the pressure distributor 6, the compressed air enters the compressed air pipeline 7. To regulate the parameters of the air flow metered through the air injection nozzle 14 into the water 16 located in the cylindrical tank 15, in this embodiment, valves 10, a flow meter 11, a control valve 12 and a check valve 13 are provided in the compressed air pipeline 7 a given amount through the nozzle 14 air injection installed in the bottom zone of a cylindrical tank, enters the water 16. According to Archimedes, being lighter than water, the air, rising up, "hits" on the surface of the first lobe Part 18 (in this form of execution on the surface of the blade 18 located to the right of the air injection nozzle 14) and begins to “push” it, causing the turbine 17 as a whole to rotate. The first blade 18 is rotated by the turbine 17 and, thus, moves to the compressed air supply zone

- 6 012536 вторая и последующие лопасти 18. Лопасти 18 размещены на турбине 17 радиально так, что формируют практически отдельные сектора резервуара 15 (за исключением минимально возможного зазора 20 между лопастями 18 и внутренней поверхностью 21 стенки цилиндрического резервуара 15). Таким образом, в рабочем состоянии (за исключением периода вхождения в рабочее состояние) в половине секторов резервуара 15 будет находиться воздушно-водяная смесь 22, а во второй половине - вода 16. Для данной формы выполнения, соответственно, в правой и левой половине. В каждом секторе правой половины воздух из воздушно-водяной смеси буде стремиться подняться вверх, толкая соответствующие лопасти 18. Достигнув верхней зоны резервуара 15, в которой расположено выпускное отверстие 23 для отвода отработанного воздуха, воздух выделяется из воздушно-водяной смеси 22 и выводиться из устройства. При необходимости могут быть предусмотрены дополнительные средства очистки воздуха (фильтры и т.п.). Таким образом в левой половине цилиндрического резервуара 15 содержится только вода 16 без воздуха. С учетом того, что при одинаковых объемах вода тяжелее воздушно-водяной смеси, в левой половине в каждом секторе вода 16 будет стремиться упасть вниз, создавая давление на соответствующие лопасти 18 и ускоряя тем самым их вращение. В принципе в пневмогидравлическом приводе описываемой конструкции будут иметь место и другие, уже упомянутые выше процессы. Причем испытания показали, что неучтенные при расчете процессы, протекающие при взаимодействии между элементами пневмогидрокольцевого двигателя, расположенными в цилиндрическом резервуаре 15, оказывают положительное влияние на работу пневмогидрокольцевого двигателя в целом, увеличивая выход полезной энергии.- 6 012536 second and subsequent blades 18. The blades 18 are placed on the turbine 17 radially so that they form practically separate sectors of the tank 15 (except for the minimum possible gap 20 between the blades 18 and the inner surface 21 of the cylindrical tank 15). Thus, in working condition (except for the period of entry into working condition) in half of the sectors of the tank 15 will be air-water mixture 22, and in the second half - water 16. For this form of execution, respectively, in the right and left half. In each sector of the right half, the air from the air-water mixture will strive to rise upwards, pushing the corresponding blades 18. Reaching the upper zone of the tank 15, in which the outlet 23 is located to exhaust exhaust air, air is released from the air-water mixture 22 and removed from the device . If necessary, additional means of air purification may be provided (filters, etc.). Thus, in the left half of the cylindrical tank 15 there is only water 16 without air. Taking into account the fact that at the same volumes the water is heavier than the air-water mixture, in the left half in each sector the water 16 will tend to fall down, creating pressure on the corresponding blades 18 and thus accelerating their rotation. In principle, other processes already mentioned above will take place in the pneumatic-hydraulic drive of the described construction. Moreover, the tests showed that the processes unaccounted for in the course of the interaction between the elements of a pneumo-hydraulic engine located in the cylindrical tank 15 have a positive effect on the operation of the pneumo-hydraulic engine as a whole, increasing the yield of useful energy.

Под действием описанных процессов ротор 17 вращается вокруг оси 19 вращения. Со шкива 24 ротора 17 посредством, например, клиноременной передачи 25 вращение передается на шкив 26 генератора 27 и начинается выработка полезной энергии. Для управления процессом (в частности, генератором 27) предусмотрены тахометр 28, датчик нагрузки 29, регулятор напряжения 30. Для подачи электроэнергии потребителю предусмотрены коммутирующий защитный аппарат 31 с подключенной к нему электро проводкой 32.Under the action of the described processes, the rotor 17 rotates around the axis of rotation 19. From the pulley 24 of the rotor 17 by means of, for example, a V-belt transmission 25, the rotation is transmitted to the pulley 26 of the generator 27 and the production of useful energy begins. To control the process (in particular, the generator 27), a tachometer 28, a load sensor 29, a voltage regulator 30 are provided. For supplying electricity to the consumer, a switching protective device 31 with electrical wiring 32 connected to it is provided.

Результаты расчетов и испытаний пневмогидрокольцевых двигателей заявляемой конструкции различных типоразмеров (диаметр колеса 1, 1,5, 2 и 3 м) и вариантов приведены в табл. 1-4.The results of calculations and tests of pneumatic ring motors of the claimed design of various sizes (wheel diameter 1, 1.5, 2 and 3 m) and variants are given in table. 1-4.

Таблица 1Table 1

Параметр Parameter Вариант исполнения пневмогидрокольцевого двигателя Version of the pneumohydraulic ring engine вариант 1 option 1 вариант 2 option 2 вариант 3 option 3 вариант 4 option 4 вариант 5 option 5 вариант 6 option 6 вариант 7 option 7 вариант 8 option 8 вариант 1 option 1 вариант 10 option 10 Исходные данные Initial data Диаметр гидрокольца, м Diameter of hydro-ring, m 1 one 1 one 1 one 1 one 1 one 1one 1one 1one 1 one 1 one Толщина гидрокольца, м Hydro-ring thickness, m 0,3 0.3 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,15 0.15 0,15 0.15 0,15 0.15 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 Диаметр колеса (турбины), м Wheel diameter (turbines), m 0,8 0.8 0,6 0.6 0,7 0.7 0,8 0.8 0,6 0.6 0,7 0.7 0,8 0.8 0,6 0.6 0,7 0.7 0,8 0.8 Количество рабочих секций Number of working sections 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen Результаты расчета Calculation results Объем рабочей камеры, л Volume of the working chamber, l 85,0 85.0 100,5 100.5 80,0 80.0 56,5 56.5 75,4 75.4 60,0 60.0 42,4 42.4 50,2 50.2 40,0 40.0 28,3 28.3 Объем секции, л Section volume, l 5,3 5.3 6,3 6.3 5,0 5.0 3,5 3.5 4,7 4.7 3,8 3.8 2,7 2.7 3,2 3.2 2,5 2.5 1,8 1.8 Требуемый объем воздуха, л Required air volume, l 23,3 23.3 27,6 27.6 22,0 22.0 15,5 15.5 20,7 20.7 16,5 16.5 Н,7 H, 7 13,8 13.8 11,0 11.0 7,8 7,8 Частота вращения вала, мин’1 Shaft rotation frequency, min ' 1 14,6 14.6 15,8 15.8 15,2 15.2 14,6 14.6 15,8 15.8 15,2 15.2 14,6 14.6 15,8 15.8 15,2 15.2 14,6 14.6 Мощность, Вт Power, W 323,5 323.5 387,3 387.3 307,0 307.0 215,7 215.7 290,5 290.5 230,0 230.0 162,0 162.0 194,0 194.0 153,5 153.5 108,0 108.0 Расчетная подача воздуха, л/с Estimated air supply, l / s 12,2 12.2 16,3 16.3 12,2 12.2 8,14 8.14 12,2 12.2 9,2 9.2 6,1 6.1 8,2 8.2 6,1 6.1 4,0 4.0 Удельный расход воздуха, л/Вт Specific air consumption, l / W 0,0377 0.0377 0,0421 0.0421 0,0397 0.0397 0,0377 0.0377 0,0420 0.0420 0,0400 0.0400 0,0377 0.0377 0,423 0.423 0,0397 0.0397 0,0370 0.0370

- 7 012536- 7 012536

Таблица 2table 2

Параметр Parameter Вариант исполнения пневмогидрокольцевого двигателя Version of the pneumohydraulic ring engine вариант 1 | вариант 2 | вариант 3 | вариант 4 | вариант 5 | вариант 6 | вариант 7 | вариант 8 | вариант 1 | вариант 10 option 1 | option 2 | option 3 | option 4 | option 5 | option 6 | option 7 | option 8 | option 1 | option 10 Исходные данные Initial data Диаметр гидрокольца, м Diameter of hydro-ring, m 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 Толщина гидрокольца, м Hydro-ring thickness, m оз oz 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,15 0.15 0,15 0.15 0,15 0.15 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 Диаметр колеса (турбины), м Wheel diameter (turbines), m 1,3 1,3 и and 1,2 1.2 1,3 1,3 1,1 1.1 1,2 1.2 1,3 1,3 1,1 1.1 1,2 1.2 1,3 1,3 Количество рабочих секций Number of working sections 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen Результаты расчета Calculation results Объем рабочей камеры, л Volume of the working chamber, l 132,0 132.0 163,3 163.3 127,2 127.2 88,0 88.0 122,5 122.5 95,4 95.4 66,0 66.0 81,6 81.6 63,6 63.6 44,0 44.0 Объем секции, л Section volume, l 8,2 8.2 10,2 10.2 8,0 8.0 5,5 5.5 7,7 7.7 6,0 6.0 4,1 4.1 5,1 5.1 4,0 4.0 2,8 2.8 47,0Требуемый объем воздуха, л 47.0 Required Volume air l 38,0 38.0 47,0 47.0 36,6 36.6 25,3 25.3 35,2 35.2 27,4 27.4 19,0 19.0 23,5 23.5 18,3 18.3 12,7 12.7 Частота вращения вала, мин'1 Shaft rotation frequency, min ' 1 11,0 11.0 11,6 11.6 11,3 11.3 11,0 11.0 11,6 11.6 11,3 11.3 11,0 11.0 11,6 11.6 11,3 11.3 11,0 11.0 Мощность, Вт Power, W 500,0 500.0 620,0 620.0 481,8 481.8 333,0 333.0 465,0 465.0 361,2 361.2 250,0 250.0 310,0 310.0 241,0 241.0 166,2 166.2 Расчетная подача воздуха, л/с Estimated air supply, l / s 12,8 12.8 17,0 17.0 12,8 12.8 8,5 8.5 12,765 12,765 9,6 9.6 6,4 6.4 8,5 8.5 6,4 6.4 4,3 4.3 Удельный расход воздуха, л/Вт Specific air consumption, l / W 0,0256 0.0256 0,0274 0.0274 0,0266 0.0266 0,0255 0.0255 0,0275 0.0275 0,0266 0.0266 0,0256 0.0256 0,0274 0.0274 0,0266 0.0266 0,0259 0.0259

Таблица 3Table 3

Параметр Parameter Вариант исполнения пневмогидрокольцевого двигателя Version of the pneumohydraulic ring engine вариант 1 option 1 вариант 2 option 2 вариант 3 option 3 вариант 4 option 4 вариант 5 option 5 вариант 6 option 6 вариант 7 option 7 вариант 8 option 8 вариант 1 option 1 вариант 10 option 10 Исходные данные Initial data Диаметр гидрокольца, м Diameter of hydro-ring, m 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Толщина гидрокольца, м Hydro-ring thickness, m 0,3 0.3 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,15 0.15 0,15 0.15 0,15 0.15 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 Диаметр колеса (турбины), м Wheel diameter (turbines), m 1,8 1.8 1,6 1.6 1,7 1.7 1,8 1.8 1,6 1.6 1,7 1.7 1,8 1.8 1,6 1.6 1,7 1.7 1,8 1.8 Количество рабочих секций Number of working sections 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen Результаты расчета Calculation results Объем рабочей камеры, л Volume of the working chamber, l 179,0 179.0 226,0 226.0 174,3 174.3 119,3 119.3 169,6 169.6 130,7 130.7 89,5 89.5 113,0 113.0 87,1 87.1 60,0 60.0 Объем секции, л Section volume, l 11,2 11.2 14,1 14.1 11,о 11, o 7,6 7,6 10,6 10.6 8,2 8.2 5,6 5.6 7,0 7.0 5,5 5.5 3,7 3.7 Требуемый объем воздуха, л Required air volume, l 53,7 53.7 67,8 67.8 52,3 52.3 35,8 35.8 50,9 50.9 39,2 39.2 26,9 26.9 33,9 33.9 26,1 26.1 18,0 18.0 Частота вращения вала, мин4 Shaft rotation frequency, min 4 9,2 9.2 9,5 9.5 9,3 9.3 9,2 9.2 9,5 9.5 9,3 9.3 9,2 9.2 9,5 9.5 9,3 9.3 9,2 9.2 Мощность, Вт Power, W 680,0 680.0 860, 860, 663,0 663.0 453,2 453.2 646 646 500 500 340 340 430,5 430.5 332,0 332.0 226,6 226.6 Расчетная подача воздуха, л/с Estimated air supply, l / s 13,3 13.3 17,8 17,8 13,3 13.3 8,8 8,8 13,32 13.32 9,9 9.9 6,7 6.7 8,9 8.9 6,7 6.7 4,44 4.44 Удельный расход воздуха, л/Вт Specific air consumption, l / W 0,0377 0.0377 0,0421 0.0421 0,0397 0.0397 0,0377 0.0377 0,0420 0.0420 0,0400 0.0400 0,0377 0.0377 0,0423 0.0423 0,0397 0.0397 0,0370 0.0370

Таблица 4Table 4

Параметр Parameter Вариант исполнения пневмогидрокольцевого двигателя Version of the pneumohydraulic ring engine вариант 1 option 1 вариант 2 option 2 вариант 3 option 3 вариант 4 option 4 вариант 5 option 5 вариант 6 option 6 вариант 7 option 7 вариант 8 option 8 вариант 1 option 1 вариант 10 option 10 Исходные данные Initial data Диаметр гидрокольца, м Diameter of hydro-ring, m 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Толщина гидрокольца, м Hydro-ring thickness, m 0,3 0.3 0,2 0.2 0,2 0.2 0,2 0.2 0,15 0.15 0,15 0.15 0,15 0.15 0,1 0.1 0,1 0.1 0,1 0.1 Диаметр колеса (турбины), м Wheel diameter (turbines), m 2,8 2.8 2,6 2.6 2,7 2.7 2,8 2.8 2,6 2.6 2,7 2.7 2,8 2.8 2,6 2.6 2,7 2.7 2,8 2.8 Количество рабочих секций Number of working sections 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen 16 sixteen Результаты расчета Calculation results Объем рабочей камеры, л Volume of the working chamber, l 273,2 273.2 351,7 351.7 268,5 268.5 182,1 182.1 263,8 263.8 201,4 201.4 136,6 136.6 175,8 175,8 134,2 134.2 91,0 91.0 Объем секции, л Section volume, l 17,1 17.1 22,0 22.0 16,8 16.8 11,4 11.4 16,5 16.5 12,6 12.6 8,6 8.6 11,0 11.0 8,4 8.4 5,7 5.7 Требуемый объем воздуха, л Required air volume, l 88,8 88,8 114,3 114.3 87,3 87.3 59,2 59.2 85,7 85.7 65,4 65.4 44,4 44.4 57,2 57.2 43,6 43.6 30,0 30.0 Частота вращения вала, мин’1 Shaft rotation frequency, min ' 1 7,1 7.1 7,3 7.3 7,2 7.2 7,1 7.1 7,3 7.3 7,2 7.2 7,1 7.1 7,3 7.3 7,2 7.2 7,1 7.1 Мощность, Вт Power, W 1065,0 1065.0 1370,6 1370.6 1046,0 1046.0 708,8 708,8 1030,0 1030.0 784,2 784.2 531,6 531.6 685,3 685.3 523,0 523.0 355,0 355.0 Расчетная подача воздуха, л/с Estimated air supply, l / s 14,4 14.4 19,2 19.2 14,4 14.4 9,6 9.6 14,4 14.4 10,8 10.8 7,2 7.2 9,6 9.6 7,2 7.2 4,8 4.8 Удельный расход воздуха, л/Вт Specific air consumption, l / W 0,0377 0.0377 0,0421 0.0421 0,0397 0.0397 0,0377 0.0377 0,0420 0.0420 0,0400 0.0400 0,0377 0.0377 0,0423 0.0423 0,0397 0.0397 0,0370 0.0370

- 8 012536- 8 012536

Литература:Literature:

1. Патент ВИ № 2306453 С1, опубл. 20.09.2007.1. Patent VI No. 2306453 C1, publ. September 20, 2007.

2. Патент ВИ № 2059110 С1, опубл. 27.04.1996.2. Patent VI No. 2059110 C1, publ. 04/27/1996.

3. Патент ВИ № 2120058 С1, опубл. 10.10.1998.3. Patent VI No. 2120058 C1, publ. 10.10.1998.

4. Патент ВИ № 2160381 С2, опубл. 10.12.2000.4. Patent VI No. 2160381 C2, publ. 12/10/2000.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Пневмогидростанция, содержащая связанные между собой первичный источник энергии и энергетическое оборудование, содержащее средство формирования рабочего тела в виде потока воздуха с постоянными характеристиками силы и скорости потока, рабочий орган, снабженный рабочими элементами, выполненными с возможностью воздействия на них рабочего тела, резервуар с жидкостью, в котором размещен рабочий орган, и генератор, отличающаяся тем, что средство формирования рабочего тела в виде потока воздуха с постоянными характеристиками силы и скорости потока выполнено в виде пневмоаккумулятора, при необходимости, связанного с компрессором, первичный источник энергии снабжен средством концентрации потоков воздуха, связанным с пневмоаккумулятором, рабочий орган выполнен в виде пневмогидрокольцевого двигателя, включающего установленные в резервуаре цилиндрической формы с жидкостью с формированием гидрокольца ротор с горизонтально ориентированной осью вращения, связанный с генератором, и рабочие элементы в виде лопастей, причем ось резервуара совпадает с осью вращения ротора, лопасти установлены на роторе радиально с минимально возможным зазором по отношению к внутренней поверхности стенки резервуара, в донной зоне резервуара выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие для подачи потока воздуха, а в верхней зоне резервуар снабжен средством отвода отработанного воздуха, при этом резервуар герметично связан с пневмоаккумулятором с возможностью регулируемой направленной подачи потока воздуха из пневмоаккумулятора на поверхность лопастей ротора, находящихся в зоне впускного отверстия.1. Pneumohydrostation, containing interconnected primary energy source and power equipment, containing means for forming a working fluid in the form of an air stream with constant characteristics of force and velocity, a working body equipped with working elements configured to influence the working fluid, a reservoir with the fluid in which the working body is located, and a generator, characterized in that the means of forming the working fluid in the form of an air stream with constant characteristics of force and velocity the flow is made in the form of a pneumatic accumulator, if necessary, connected with a compressor, the primary energy source is equipped with a means of concentration of air flows associated with a pneumatic accumulator, the working body is made in the form of a pneumohydro-ring engine, including a rotor with a horizontally oriented rotor ring mounted in a reservoir with a liquid the axis of rotation associated with the generator, and the working elements in the form of blades, and the axis of the tank coincides with the axis of rotation of the rotor, l the spares are mounted on the rotor radially with the smallest possible clearance with respect to the inner surface of the tank wall, at least one inlet for supplying an air flow is made in the bottom zone of the tank, and in the upper zone the tank is equipped with exhaust air exhaust, and the tank is hermetically connected to with a pneumatic accumulator with the possibility of adjustable directional flow of air from the pneumatic accumulator to the surface of the rotor blades located in the inlet area. 2. Пневмогидрокольцевой двигатель, включающий установленные в резервуаре цилиндрической формы с жидкостью с формированием гидрокольца ротор с горизонтально ориентированной осью вращения, связанный с генератором, и рабочие элементы в виде лопастей, причем ось резервуара совпадает с осью вращения ротора, лопасти установлены на роторе радиально с минимально возможным зазором по отношению к внутренней поверхности стенки резервуара, в донной зоне резервуара выполнено по меньшей мере одно впускное отверстие для подачи потока воздуха, а в верхней зоне резервуар снабжен средством отвода отработанного воздуха, при этом резервуар герметично связан с пневмоаккумулятором с возможностью регулируемой направленной подачи потока воздуха на поверхность лопастей ротора, находящихся в зоне впускного отверстия.2. A pneumohydro-ring engine, including a rotor with a horizontally oriented axis of rotation, connected to a generator, and working elements in the form of blades, the axis of the tank coinciding with the axis of rotation of the rotor, the blades mounted on the rotor radially with a minimum a possible gap with respect to the inner surface of the tank wall, at least one inlet for supplying an air stream is made in the bottom zone of the tank, and in rhney reservoir zone provided with means for removing waste air, wherein the reservoir is hermetically connected with the pneumatic accumulator, with an adjustable supply air flow directed onto the surface of the rotor wings in the zone of the inlet. 3. Пневмогидрокольцевой двигатель по п.2, отличающийся тем, что лопасти имеют выгнутую в направлении вращения ротора форму.3. The pneumohydro-ring engine according to claim 2, characterized in that the blades have a shape curved in the direction of rotation of the rotor.
EA200800797A 2008-02-11 2008-02-11 Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine EA012536B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200800797A EA012536B1 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine
PCT/BY2009/000001 WO2009100514A1 (en) 2008-02-11 2009-02-11 Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200800797A EA012536B1 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200800797A1 EA200800797A1 (en) 2009-10-30
EA012536B1 true EA012536B1 (en) 2009-10-30

Family

ID=40956575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200800797A EA012536B1 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA012536B1 (en)
WO (1) WO2009100514A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106438173A (en) * 2016-11-23 2017-02-22 宋亚力 Pneumatic compression type water turbine and generator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160381C2 (en) * 1998-12-18 2000-12-10 Маркелов Василий Фотеевич Energy-extracting pneumohydraulic motor
RU2176030C1 (en) * 2000-07-25 2001-11-20 Московский энергетический институт (Технический университет) Windmill-electric generating plant
RU2269016C1 (en) * 2004-08-09 2006-01-27 Владимир Абрамович Намиот Method of and device for rotary conversion of internal combustion energy into electric energy
US20060033341A1 (en) * 2004-08-13 2006-02-16 Kaufman Michael J Waterwheel powered air delivery device
US7239035B2 (en) * 2005-11-18 2007-07-03 General Electric Company System and method for integrating wind and hydroelectric generation and pumped hydro energy storage systems

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059110C1 (en) * 1989-09-27 1996-04-27 Василий Фотеевич Маркелов Method of extraction of energy stored in liquid and gas and converting it into mechanical work
RU2084697C1 (en) * 1995-08-15 1997-07-20 Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия Wind power plant
RU2271453C2 (en) * 2004-03-19 2006-03-10 Александр Павлович Волков Liquid-ring machine
JP2007231760A (en) * 2006-02-28 2007-09-13 Norio Hosoda Airlift pump type combined pumped-storage hydraulic power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160381C2 (en) * 1998-12-18 2000-12-10 Маркелов Василий Фотеевич Energy-extracting pneumohydraulic motor
RU2176030C1 (en) * 2000-07-25 2001-11-20 Московский энергетический институт (Технический университет) Windmill-electric generating plant
RU2269016C1 (en) * 2004-08-09 2006-01-27 Владимир Абрамович Намиот Method of and device for rotary conversion of internal combustion energy into electric energy
US20060033341A1 (en) * 2004-08-13 2006-02-16 Kaufman Michael J Waterwheel powered air delivery device
US7239035B2 (en) * 2005-11-18 2007-07-03 General Electric Company System and method for integrating wind and hydroelectric generation and pumped hydro energy storage systems

Also Published As

Publication number Publication date
EA200800797A1 (en) 2009-10-30
WO2009100514A1 (en) 2009-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sharma et al. Run off river plant: status and prospects
JP7191232B2 (en) Highly functional gravity moment hydroelectric system
Khattak et al. Common Type of Turbines in Power Plant: A Review
Arifin et al. The Design and Fabrication of Waterwheels with System Floating Pontoon
Singal Hydraulic Machines: Fluid Machinery
EA012536B1 (en) Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine
Lillahulhaq et al. Experimental study of small hydro turbine propeller performance with a variety of blade angles of attack
Ibrahim et al. Experimental Studies of Pelton Hydropower Using Waste Water
CN108547724B (en) Hydroelectric power generation system capable of utilizing kinetic energy of residual water of hydroelectric power generation
Mamadjanov et al. Study on the optimization of the basin’s design parameters of the gravitational water vortex microhydropower plant
CN102322381A (en) Impact type power generating device
US20230400003A1 (en) An improved system and method for generating electrical energy from air hydropower
Rantererung et al. Impulse Cross Flow Turbine With Four Nozzles As Prime Mover of Electric Generator
KR101162429B1 (en) Energy generating facilities using air pressure and water power
Ejiko et al. Hydroelectric Power Plant Design: A Case Study of Agric Livestock Investigation Centre Dam In Erinfun, Ekiti State
Velichkova et al. Modelling of a Test-rig for the River Energy Utilization
RU2506686C2 (en) Method of electric power generation to supply automatic controls of pipelines
Ali et al. Mini Hydel Power Generation From Over Head Tanks Using Pelton Turbine
Sagar et al. Static Structural Analysis of Spherical–S Turbine by using ANSYS Workbench
CN201187399Y (en) Buoyancy electric generator utilizing waste steam of heat power plant to generate electricity
LT6751B (en) Water power plant
WIN et al. Optimum Runner Design of 10kW Propeller Turbine
RU2483160C2 (en) Closed-cycle hydroelectric plant
Sharif et al. Investigate air well turbines performance for power generation by tidal waves in river
Muthukannan et al. Design and Fabrication of Ocean Water Pumping and Storage System

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY RU