RU139855U1

RU139855U1 - DEVICE FOR TRANSFORMING WATER FLOW ENERGY TO ROTARY MOTION ENERGY

Info

Publication number: RU139855U1
Application number: RU2013154843/06U
Authority: RU
Inventors: Хаммат Миннахметович Шавалиев; Андрей Владимирович Воронин
Original assignee: Хаммат Миннахметович Шавалиев; Андрей Владимирович Воронин
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-04-27

Abstract

Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, содержащее корпус, преобразователь энергии, днище, отличающееся тем, что корпус выполнен из тонколистового материала в виде полуцилиндра, который имеет вырез для закрепления двух боковых пластин и днища, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины, имеющие высоту, равную высоте корпуса, установленные параллельно друг другу, и днище жестко связаны между собой, причем не выше днища на двух параллельных боковых пластинах посредством подшипниковых узлов установлен преобразователь энергии, ось которого перпендикулярна боковым пластинам, к которым жестко закреплен водоудерживающий элемент.A device for converting the energy of the water flow into the energy of rotational motion, containing a body, an energy converter, a bottom, characterized in that the body is made of a thin sheet material in the form of a half-cylinder, which has a cutout for fixing two side plates and a bottom, which form a water supply system in which these side plates, having a height equal to the height of the body, installed parallel to each other, and the bottom are rigidly connected to each other, and no higher than the bottom on two parallel side plates by means of bearing assemblies an energy converter is installed, the axis of which is perpendicular to the side plates, to which the water-retaining is rigidly fixed element.

Description

Полезная модель - устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потока воды в полезную работу, например, может быть размещено на реках с небольшим напором и расходом воды, а также может быть использовано для орошения полей, для снабжения водой отдельных хозяйств и небольших ферм.Utility model - a device for converting the energy of a water flow into rotational energy refers to hydropower and can be used to convert the kinetic energy of a water flow into useful work, for example, can be placed on rivers with low pressure and water flow, and can also be used for irrigation of fields to supply water to individual farms and small farms.

Известна гидроэлектрическая установка, которая содержит судно, выполненное в виде катамарана, между корпусами которого образован рабочий канал. В канале размещен транспортер с валами, установленными на корпусах, и бесконечной лентой с закрепленными на ней лопатками. Лопатки размещены двумя рядами вдоль ленты в шахматном порядке, а длина каждой лопатки равна половине ширины ленты. Края ленты могут быть выполнены перфорированными, а валы снабжены радиальными штырями, входящими в отверстия перфорации. Для повышения мощности установка может содержать гидротурбины с вертикальными осями вращения, установленными в выходном диффузоре канала, образованном кормовыми частями корпусов. Канал ориентируется по течению реки. Поток вращает лопатки, шахматное расположение которых обеспечивает равномерный вращающий момент вдоль ленты и отсутствие гидродинамического затемнения лопатками друг друга, Авторское свидетельство СССР №1474317, опубл. 23.04.1989 г. Внутренние стенки корпусов катамарана образуют рабочий канал, который позволяет более полно использовать кинетическую энергию потока.Known hydroelectric installation, which contains a vessel made in the form of a catamaran, between the hulls of which a working channel is formed. A conveyor with shafts mounted on the housings and an endless belt with blades fixed on it is placed in the channel. The blades are placed in two rows along the ribbon in a checkerboard pattern, and the length of each blade is half the width of the ribbon. The edges of the tape can be made perforated, and the shafts are provided with radial pins entering the perforation holes. To increase power, the installation may contain hydraulic turbines with vertical axes of rotation installed in the output diffuser of the channel formed by the aft parts of the hulls. The channel is oriented along the river. The stream rotates the blades, the staggered arrangement of which provides uniform torque along the tape and the absence of hydrodynamic dimming by each other's blades, USSR Author's Certificate No. 1474317, publ. 04/23/1989, The inner walls of the hulls of the catamaran form a working channel, which allows more complete use of the kinetic energy of the stream.

Известна также плавучая гидроэнергетическая установка, выполненная в виде катамарана, понтоны катамарана имеют форму равнобедренных трапеций, носовая часть катамарана выполнена в виде сопла, стенки которого установлены под прямым углом относительно друг друга. Малые основания трапеций обращены к продольной оси устройства, поперечные турбины установлены между понтонами. Днище установлено между понтонами и редуктором для соединения валов турбин и генераторов, размещенных на понтонах. Сопло выполнено раскладным. Кормовая часть катамарана снабжена управляемыми створками. Авторское свидетельство СССР №1753008, опубл. 07.08.1992 г.Also known is a floating hydropower installation made in the form of a catamaran, the catamaran pontoons have the shape of isosceles trapeziums, the catamaran nose is made in the form of a nozzle, the walls of which are mounted at right angles to each other. Small trapezoid bases face the longitudinal axis of the device, transverse turbines are installed between the pontoons. The bottom is installed between the pontoons and the gearbox for connecting the shafts of turbines and generators placed on the pontoons. The nozzle is folding. The stern of the catamaran is equipped with controlled flaps. USSR Copyright Certificate No. 1753008, publ. 08/07/1992

Известна гидроэлектрическая установка, взятая в качестве прототипа, выполнена в виде катамарана с плоским днищем, между корпусами которого размещена гидротурбина, кинематически связанная с генератором, причем установка снабжена горизонтальной перегородкой, установленной над турбиной между профилированными корпусами катамарана таким образом, чтобы внутренние стенки корпуса, днище и перегородка образовали замкнутый рабочий канал соплового типа, а гидротурбина размещена в наиболее узкой части этого канала. Между корпусами катамарана установлена гидротурбина с радиальными плоскими лопастями и вертикальной осью вращения. Свидетельство на полезную модель РФ №2614, опубл. 16.08.1996 г.Known hydroelectric installation, taken as a prototype, is made in the form of a catamaran with a flat bottom, between the bodies of which there is a hydraulic turbine kinematically connected with the generator, and the installation is equipped with a horizontal partition mounted above the turbine between the profiled catamaran bodies so that the inner walls of the body, the bottom and the septum formed a closed working channel of the nozzle type, and a hydraulic turbine is located in the narrowest part of this channel. A hydroturbine with radial flat blades and a vertical axis of rotation is installed between the hulls of the catamaran. Utility Model Certificate of the Russian Federation No. 2614, publ. August 16, 1996

Недостатком гидроэлектрической установки по прототипу является низкий КПД использования энергии потока воды и удельной мощности гидроэлектрической установки, обусловленные тем, что только часть воды реки проходит через рабочий канал установки, взаимодействует с лопастями гидротурбины (фиг. 1, поз. 7) и выполняет полезную работу, а другая часть потока воды проходит с наружной стороны корпусов катамарана (фиг. 3, поз. 1) и вдоль верхней горизонтальной перегородки (фиг. 3, поз. 3), т.е. вне рабочего канала и не выполняет полезной работы. Соотношение мощностей этих потоков зависит от геометрических размеров канала, общего объема воды реки и конструкции гидротурбины.The disadvantage of the hydroelectric installation of the prototype is the low efficiency of the use of the energy of the water flow and the specific power of the hydroelectric installation, due to the fact that only part of the river’s water passes through the working channel of the installation, interacts with the blades of the hydraulic turbine (Fig. 1, item 7) and does useful work, and the other part of the water flow passes from the outside of the catamaran’s hulls (Fig. 3, pos. 1) and along the upper horizontal partition (Fig. 3, pos. 3), i.e. outside the working channel and does not perform useful work. The ratio of the power of these flows depends on the geometric dimensions of the channel, the total volume of river water and the design of the hydraulic turbine.

Решаемой технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение удельной мощности устройства и КПД использования энергии потока воды, а также упрощение конструкции предлагаемого устройства.The technical problem of the proposed utility model is the increase in the specific power of the device and the efficiency of using the energy of the water flow, as well as simplifying the design of the proposed device.

Решаемая техническая задача в устройстве для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, содержащем корпус, преобразователь энергии, днище, достигается тем, что корпус выполнен из тонколистового материала в виде полуцилиндра, который имеет вырез для закрепления двух боковых пластин и днища, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины, имеющие высоту равную высоте корпуса, установленные параллельно друг другу, и днище жестко связаны между собой, причем не выше днища на двух параллельных боковых пластинах посредством подшипниковых узлов установлен преобразователь энергии, ось которого перпендикулярна боковым пластинам, к которым жестко закреплен водоудерживающий элемент.The technical problem to be solved in the device for converting the energy of the water flow into rotational energy, comprising a housing, an energy converter, a bottom, is achieved by the fact that the housing is made of sheet material in the form of a half cylinder, which has a cutout for fixing two side plates and a bottom that form a water supply a system in which these side plates having a height equal to the height of the body, mounted parallel to each other, and the bottom are rigidly interconnected, and not higher than the bottom on two parallel On the side plates, by means of the bearing units, an energy converter is installed, the axis of which is perpendicular to the side plates, to which the water-retaining element is rigidly fixed.

На фиг. 1 изображен чертеж устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, вид с боку разрез по А. - А.In FIG. 1 shows a drawing of a device for converting the energy of a water stream into the energy of rotational motion, side view is a section along A. - A.

На фиг. 2 изображен чертеж устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, вид сверху.In FIG. 2 is a drawing of an apparatus for converting the energy of a water stream into rotational energy, a plan view.

Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения (фиг. 1, 2) содержит корпус 1, выполненный из тонколистового материала, например, из тонколистового металла, в виде полуцилиндра заданного диаметра, который имеет вырез 2 заданных размеров для закрепления двух боковых пластин 3, 4 и днища 5, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины 3, 4, установленные параллельно друг другу, и днище 5 жестко связаны между собой, причем под днищем 5 на двух параллельных пластинах 3, 4 посредством подшипниковых узлов (на чертеже не показано) установлено одно рабочее колесо 6, состоящее из ступицы 7, двух боковых стенок 8 в виде диска и лопастей 9 в виде пластин прямоугольной формы длиной, равной ширине колеса 6 и жестко соединенных со ступицей 7, а торцами с боковыми стенками 8.A device for converting the energy of the water flow into the energy of rotational motion (Fig. 1, 2) contains a housing 1 made of sheet material, for example, sheet metal, in the form of a half-cylinder of a given diameter, which has a cut-out 2 of a given size for fixing two side plates 3 , 4 and bottoms 5, which form a water supply system in which these side plates 3, 4, mounted parallel to each other, and the bottom 5 are rigidly connected to each other, and under the bottom 5 on two parallel plates 3, 4 by means of bearings Ikova nodes (not shown) installed one impeller 6, consisting of a hub 7, two side walls 8 in the form of a disk and blades 9 in the form of rectangular plates with a length equal to the width of the wheel 6 and rigidly connected to the hub 7, and the ends with side walls 8.

Рабочее колесо 6 является преобразователем энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения. К боковым пластинам 3 и 4 жестко закреплен водоудерживающий элемент 10, он вплотную примыкает к боковым пластинам 3 и 4 водоподводящей системы.The impeller 6 is a converter of the energy of the flow of water into mechanical energy of rotational motion. A water-retaining element 10 is rigidly fixed to the side plates 3 and 4; it is adjacent to the side plates 3 and 4 of the water supply system.

Преобразователь энергии может быть так же выполнен согласно патенту РФ на полезную модель №125634, опубл. 10.03.2013 г.The energy converter can also be made according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 125634, publ. 03/10/2013

Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения работает следующим образом.A device for converting the energy of the flow of water into energy of rotational motion works as follows.

Корпус 1 выполняет роль плотины, боковые части корпуса 1 закрепляют на противоположных берегах речки, например, с помощью столбов 11, врытых в берега, корпус 1 является средством образования водохранилища, где уровень воды должен быть ниже высоты берегов. Выполнение корпуса 1 заданного диаметра, а выполнение выреза 2 в корпусе 1 заданных размеров, в каждом конкретном случае свое, и зависит от того на какой речке или ручье будет установлено предлагаемое устройство, т.е. зависит от ширины реки или ручья и их глубины.Housing 1 acts as a dam, the lateral parts of housing 1 are fixed on opposite banks of the river, for example, using poles 11 dug into the banks, housing 1 is a means of forming a reservoir where the water level should be lower than the height of the banks. The execution of the housing 1 of a given diameter, and the execution of a cut-out 2 in the housing 1 of a given size, in each case, is different, and depends on which river or stream the proposed device will be installed on, i.e. depends on the width of the river or stream and their depth.

Вода из водохранилища (на чертеже не показано) по водоподводящей системе поступает сверху в отсеки (карманы) рабочего колеса 6 через водовоз прямоугольного сечения. Расход подаваемой воды регулируется с помощью регулируемого затвора, снабженного приводом (на чертеже не показан). Далее поток воды, сохраняя свое вертикальное движение падает и заполняет отсеки рабочего колеса 6, взаимодействует с лопастями 9, отдает им кинетическую и потенциальную энергии, которые преобразуются в механическую энергию в виде вращательного момента на валу.Water from the reservoir (not shown in the drawing) through the water supply system flows from above into the compartments (pockets) of the impeller 6 through a rectangular water carrier. The flow rate of the supplied water is regulated by means of an adjustable shutter equipped with a drive (not shown in the drawing). Further, the flow of water, while maintaining its vertical movement, falls and fills the compartments of the impeller 6, interacts with the blades 9, gives them kinetic and potential energy, which is converted into mechanical energy in the form of torque on the shaft.

Повышение КПД использования энергии потока воды поступающей из водоподводящей системы в устройстве достигается вследствие полного наполнения всех отсеков (карманов) со стороны рабочей части рабочего колеса 6 и сохранения объема воды в отсеках без потерь до нижней точки при вращении рабочего колеса 6 путем применения водоудерживающего элемента 10, выполненного из упругого материала, установленного неподвижно и примыкающего к поверхностям рабочего колеса 6 и водоподводящей системы.Increasing the efficiency of using the energy of the water flow coming from the water supply system in the device is achieved due to the full filling of all compartments (pockets) from the side of the working part of the impeller 6 and maintaining the volume of water in the compartments without loss to the lowest point when the impeller 6 is rotated by using a water-holding element 10 made of an elastic material mounted motionless and adjacent to the surfaces of the impeller 6 and the water supply system.

Таким образом, по сравнению с прототипом, где используется только часть потока воды реки - только кинетическая энергия этой части для преобразования в энергию вращательного движения гидротурбины, в предлагаемом же устройстве применение корпуса и водоподводящей системы обеспечивают увеличение потенциальной энергии и кинетической энергии потока воды падающего на преобразователь энергии. Происходит преобразование кинетической и потенциальной энергии всего потока воды в энергию вращательного движения, обеспечивается повышение удельной мощности устройства и КПД использования энергии потока воды, а также имеется упрощение конструкции устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения по сравнению с конструкцией устройства по прототипу.Thus, in comparison with the prototype, where only a part of the river’s water flow is used — only the kinetic energy of this part to be converted into the energy of the rotational motion of the hydraulic turbine, in the proposed device, the use of the housing and the water supply system increase the potential energy and kinetic energy of the water flow incident on the converter energy. The kinetic and potential energy of the entire water flow is converted into rotational energy, the specific power of the device and the efficiency of using the energy of the water flow are increased, and there is also a simplification of the design of the device for converting the energy of the water flow into rotational energy compared to the prototype design of the device.

Claims

A device for converting the energy of the water flow into rotational energy, comprising a housing, an energy converter, a bottom, characterized in that the housing is made of sheet material in the form of a half cylinder, which has a cutout for fixing two side plates and a bottom that form a water supply system in which these side plates having a height equal to the height of the body, mounted parallel to each other, and the bottom are rigidly connected to each other, and not higher than the bottom on two parallel side plates through The bearing units are equipped with an energy converter, the axis of which is perpendicular to the side plates, to which the water-holding element is rigidly fixed.