PL212154B1 - Urządzenie wykorzystujące energię potencjalną części spadającej wody z wodospadu do napędu turbin wodnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie wykorzystujące energię potencjalną części spadającej wody z wodospadu do napędu turbin wodnych.

Dotychczas energia potencjalna wody wykorzystywana jest w elektrowniach wodnych, gdzie woda spiętrzona jest za pomocą tam, przy czym na zawsze traci się dość znaczne obszary po obu stronach rzeki, pod zbiornik wody.

Riverbank Power Corporation stosuje rodzaj elektrowni wodnej, której działanie jest podobne do tradycyjnych elektrowni szczytowo - pompowych. Tutaj woda najczęściej z rzeki kierowana jest na turbiny znajdujące się kilkaset metrów pod ziemią i po przejściu przez turbiny jest tymczasowo magazynowana w podziemnych zbiornikach, a następnie, kiedy w dzień jest mniejsze zapotrzebowanie na energię elektryczną, woda wypompowywana jest z powrotem do rzeki.

Do dnia dzisiejszego nie znaleziono sposobu na wykorzystanie energii potencjalnej wody szczególnie z dużych wodospadów, gdyż nie ma technicznej możliwości podejścia do miejsca spadu wody i zbudowania tam siłowni.

A jak olbrzymie są te masy spadającej wody, dla przykładu podaje się wodospady na rzece Iguazu między Brazylią, Argentyną, a Paragwajem, gdzie z najwyższej kaskady Salto Canigua - woda spada z wysokości 85 metrów, a z ilości około siedemdziesięciu wodospadów łącznej szerokości ponad czterech kilometrów spływa w porze letniej około 58 tysięcy ton wody na sekundę, to jest dwa razy więcej, niż Niagarą (dane zaczerpnięte z albumu Wydawnictwa Readers Digestpt. „Cudowny Świat”).

Urządzenie według wynalazku pozwala na ciągły i samoczynny przelew wody z górnego koryta rzeki z pominięciem progu spadu wody - za pomocą rur biegnących do budynku siłowni, który zabudowany jest nad brzegiem dolnego biegu rzeki w bezpiecznej odległości od spadu wody.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiony jest na rysunku na którym fig. 1 pokazana jest z lotu ptaka, a na fig. 2 pokazana jest fotografia przepustnicy (zaworu odcinającego przepływ wody).

Na rysunku na fig. 1 pokazano za pomocą linii ciągłych rury składające się w jedną całość z zespawanych ze sobą odcinków rur poziomo leżących na pomostach nad górnym lustrem wody w rzece, odcinków rur wznoszących się od rur poziomo leżących na pomostach i wychodzących nad brzeg rzeki, oraz odcinków rur ułożonych na zboczu wzdłuż biegu rzeki.

Połączenia odcinków rur leżących na pomostach z odcinkami rur pionowo wchodzących w głąb rzeki oznaczono punktami w postaci czarnych krążków.

Krzyżykami oznaczono umiejscowienie kołpaków na rurach najwyżej położonych nad brzegiem rzeki. W kołpakach znajdują się otwory z gwintem, w które wkręcone są metalowe kurki z uszczelkami.

Częściowe wykorzystanie energii potencjalnej wody z wodospadu według wynalazku dokonuje się za pomocą rur 1 składających się w jedną całość - ze złączonych ze sobą odcinków rur ułożonych poziomo, pionowo i pod kątem - przy ich wznoszeniu nad brzeg rzeki oraz na zboczu.

Poziomo ułożone odcinki rur ułożone na pomostach 2 nad górnym lustrem wody w rzece, jednymi końcówkami łączą się z rurami pionowo wchodzącymi w nurt rzeki poniżej lustra wody na głębokość około jednego metra, drugie końce tych rur złączone są z odcinkami rur wznoszących się nad brzeg rzeki i dalej łączą się z rurami ułożonymi na zboczu pod kątem i biegną nad brzegiem rzeki do budynku siłowni 3. Jeśli zbocze jest bardzo strome, wtedy rury ułożone są pionowo.

Pomosty 2 nad górnym biegiem rzeki są oddalone od progu spadu wody w bezpiecznej odległości, zbudowane równolegle do jej biegu i spoczywają na słupach żelazobetonowych na wysokości nieco większej od maksymalnej wysokości lustra wody» jaki rzeka osiągnęła na przestrzeni kilkunastu lat.

Z uwagi na skaliste dno rzeki słupy żelazobetonowe spoczywają bezpośrednio na dnie rzeki spodnią częścią zakończoną betonowymi kręgami.

Jeśli wodospad nie jest szeroki, to rury 1 nad górnym brzegiem rzeki leżą na pomostach 2 o różnej długości i są ułożone po jednej stronie brzegu rzeki z uwagi na ich niewielką ilość; natomiast jeśli wodospad jest szeroki, wtedy rury 1 leżą na pomostach 2 o równej długości i są rozdzielone po połowie z przeznaczeniem na każdy brzeg rzeki i biegną do budynków siłowni 3 zbudowanych po obu brzegach rzeki.

Koniec każdej rury 1 od strony wylotu wody zakończony jest kołnierzem z otworami na śruby do połączenia jej z kołnierzem przepustnicy 4, a z drugiej jej strony do połączenia z kołnierzem króćca rury prowadzącej do turbiny.

PL 212 154 B1

Koniec każdej rury 1 wchodzącej pionowo w głąb rzeki łączy się z krótkim odcinkiem rury poziomo ułożonej - zakończonej kołnierzem z otworami na śruby, do połączenia jej z drugą przepustnicą 4 do której z drugiej jej strony przymocowana jest na śruby siatka druciana uniemożliwiająca dostanie się niepożądanych przedmiotów do jej wnętrza.

Na rurach 1 najwyżej położonych na brzegu rzeki - znajdują się kołpaki 5 z otworami z gwintem w które wkręcone są metalowe kurki. Przez odkręcenie kurka metalowego na kołpaku i zamknięcie obu przepustnic 4 - dokonujemy zalewania wodą wnętrza rury 1 do momentu, aż woda zacznie wylewać się z otworu kołpaka; co oznacza, że woda wypełniła całe wnętrze rury na całej jej długości.

W czasie zalewania wnętrza rury 1 otwór w kołpaku spełnia rolę odpowietrznika.

Przez zakręcenie kurka na kołpaku 5 i odkręcenie przepustnicy 4 przy wlocie wody, a następnie odkręcenie przepustnicy 4 przy wylocie wody - turbina zacznie pracować.

Przepustnice 4 przy wlocie i wylocie wody muszą być identycznej budowy o jednakowych wewnętrznych średnicach i łączyć się z rurą przesyłową 1 o tej samej wewnętrznej średnicy. Zastosowanie przepustnicy po stronie wylotu o większej średnicy spowodowałoby większy wydatek i ubytek wody, a tym samym dostanie się powietrza do wnętrza rury i przerwanie przepływu wody.

W razie awarii turbiny, lub konieczności jej zatrzymania - dopływ wody do niej może być przerwany tylko przez zamknięcie przepustnicy 4 od strony wylotu wody.

Ponowne uruchomienie turbiny nastąpi przez otwarcie przepustnicy 4 od strony wylotu wody, gdyż w czasie postoju turbiny - woda cały czas przebywała w rurze pod ciśnieniem wynikającym z różnicy poziomów poboru i odbioru wody.

Przedmiot wynalazku na częściowe wykorzystanie energii potencjalnej wody z wodospadu jest możliwy tylko wtedy, gdy wysokość ułożonych rur 1 nad brzegiem rzeki nie przekracza 10 metrów liczona od najwyższego punktu na rurze 1 do najniższego poziomu wody w górnym korycie rzeki (w porze zimowej).

Gdyby wysokość ta była większa niż 10 metrów, wówczas przy otwarciu przepustnicy 4 od strony wlotu wody (podczas czynności związanych z uruchomieniem turbiny) nastąpiłoby obniżenie słupa wody w rurze 1 do wysokości 10 metrów i ponad tą wysokością wytworzyłaby się próżnia Torricellego. Powstała przerwa w słupie wody w rurze 1 uniemożliwiłaby jej przepływ.

Dlatego też, aby nie popełnić błędu w ułożeniu rur 1 nad brzegiem rzeki - należy najpierw dokonać pomiaru wysokości; i w przypadku przekroczenia 10 m; należy dokonać pogłębienia brzegu rzeki w miejscu ich ułożenia.

Przedmiot wynalazku na częściowe wykorzystanie energii potencjalnej wody z wodospadu nie pozbawia uroku widowiskowego wodospadu przy nieco mniejszej ilości spadającej wody; za to - stanowi kolejne źródło odnawialnej energii do już istniejących; a pochodzących z wykorzystania siły wiatru, kolektorów słonecznych i energii fal morskich.

Claims (2)

1. Urządzenie wykorzystujące energię potencjalną części spadającej wody z wodospadu do napędu turbin wodnych, znamienne tym, że przelew wody z górnego koryta rzeki do budynku siłowni (3) zbudowanego nad brzegiem rzeki w bezpiecznej odległości od spadu wody - dokonuje się samoczynnie za pomocą rur (1) omijających próg spadu wody, których z przyczyn technicznych niemożliwe jest ich umiejscowienie ponad progiem i poniżej spadu wody, jak również zbudowanie budynku siłowni (3) tuż pod progiem spadu wody.

2. Urządzenie wykorzystujące energię potencjalną części spadającej wody z wodospadu do napędu turbin wodnych według zastrz. 1, znamienne tym, że przelew wody z górnego koryta rzeki do budynku siłowni (3) dokonuje się przez uprzednie napełnienie wodą rur (1), gdyż podłączenie pompy do każdej z nich od strony wylotu wody - nie powoduje zassania wody potrzebnej do jej napełnienia i zapoczątkowania przelewu.