RU160471U1

RU160471U1 - SUBMERSIBLE HPS WITH BLADES ON INFINITE TAPE

Info

Publication number: RU160471U1
Application number: RU2015132708/06U
Authority: RU
Inventors: Елена Александровна Ковальчук
Original assignee: Елена Александровна Ковальчук
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2016-03-20

Abstract

Погружная ГЭС с лопатками на бесконечной ленте, содержащая корпус с боковыми верхними бортами, механизм отбора мощности и генератор, вращающиеся барабаны, жесткие поворотные лопатки, установленные на бесконечной движущейся эластичной ленте, вращающейся за счет потока воды, при этом жесткие поворотные лопатки выполнены с возможностью раскрытия в потоке и складывания в противотоке, передний торец корпуса выполнен с направляющей поперечной кромкой с возможностью образования искусственного подпора потока, а между барабанами расположен герметичный отсек, причем герметичный отсек выполнен для поддержания ленты, и в нем размещены механизм отбора мощности и генератор, отличающаяся тем, что жесткие поворотные лопатки в нижней части, примыкающей к ленте, выполнены сплошными, а в верхней части выполнены полыми так, что в верхней части масса материала, из которого выполнена лопатка, меньше массы воды, вытесненной лопаткой.Submersible hydroelectric power station with blades on an endless belt, comprising a housing with lateral upper sides, a power take-off mechanism and a generator, rotary drums, rigid rotary blades mounted on an endless moving elastic band rotating due to the flow of water, while rigid rotary blades are made with the possibility of opening in the flow and folding in countercurrent, the front end of the housing is made with a guiding transverse edge with the possibility of the formation of artificial flow backwater, and between the drums is located an airtight compartment, and the airtight compartment is designed to support the tape, and there is a power take-off mechanism and a generator, characterized in that the rigid rotary blades in the lower part adjacent to the tape are solid, and in the upper part are hollow so that in the upper parts the mass of material from which the blade is made is less than the mass of water displaced by the blade.

Description

Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности к погружным ГЭС, способным преобразовать поток реки в электроэнергию.The utility model relates to hydropower, in particular to submersible hydroelectric power plants capable of converting river flow into electricity.

Известны ГЭС, помещаемые в поток мелкой реки или опускаемые на дно, где поток, воздействуя на лопасти, вращает гидротурбину и передает силу вращения на генератор тока, чаще всего размещенный на поверхности, над водой. Например, патент RU 2166664 С1 Н.И. Линева, включающий корпус устройства, бесконечную ленту в виде цепи, жесткие лопатки, закрепленные на цепи с барабанами, механизмом натягивания цепи и пропуска лопаток через пустотелые барабаны.HPPs are known that are placed in a shallow river stream or lowered to the bottom, where the stream, acting on the blades, rotates a hydraulic turbine and transfers the rotation force to a current generator, most often located on the surface, above water. For example, patent RU 2166664 C1 N.I. Lineva, which includes the device’s case, an endless ribbon in the form of a chain, rigid blades attached to a chain with drums, a chain tensioning mechanism and passing blades through hollow drums.

Недостатком является сложность всей системы при изготовлении и эксплуатации, большая возможность в поломках узлов, особенно при попадании посторонних плавающих предметов, усложненность съема энергии вращения и передачи ее на генератор тока, размещенного на надводной раме, в целом установки металлоемкие. Затруднена эксплуатация подо льдом. Естественно удорожается все изделие и единица вырабатываемой энергии.The disadvantage is the complexity of the entire system in the manufacture and operation, a great opportunity for component breakdowns, especially when foreign floating objects get in, the complexity of removing rotational energy and transmitting it to a current generator located on a surface frame, in general, the plants are metal-intensive. Difficult operation under the ice. Naturally, the whole product and unit of generated energy is more expensive.

Известна погружная ГЭС с вертикальным расположением рабочей зоны, содержащая корпус с боковыми верхними бортами, механизм отбора мощности и генератор, вращающиеся барабаны, лопасти с поплавками на верхней части, установленные на бесконечной движущейся эластичной ленте, вращающейся за счет потока воды, при этом поплавок выполнен с возможностью раскрытия лопастей в потоке и складывания в противотоке, передний торец корпуса выполнен с направляющей кромкой с возможностью образования искусственного подпора потока, а между барабанами расположен герметический отсек (JP 2000087840 А, 28.03.2000, F03B 9/00).Known submersible hydroelectric power station with a vertical arrangement of the working area, comprising a housing with lateral upper sides, a power take-off mechanism and a generator, rotating drums, vanes with floats on the upper part mounted on an endless moving elastic tape rotating due to the flow of water, while the float is made with with the possibility of opening the blades in the flow and folding in countercurrent, the front end of the housing is made with a guiding edge with the possibility of forming an artificial backwater flow, and between the drums false airtight compartment (JP 2000087840 A, 28.03.2000, F03B 9/00).

Известная погружная ГЭС работает в вертикальной схеме, т.е. бесконечная лента с лопастями расположена вертикально. При таком рабочем положении необходимы обтекатели для направления потока в рабочие зоны. Для размещения генераторов необходимы специальные площадки над всем сооружением. Отдельные взятые лопасти в виде откидных лопаток представляют сложную кинематическую конструкцию с несколькими связями и опорами, что увеличивает степень ненадежности.The well-known submersible hydroelectric power station operates in a vertical scheme, i.e. endless ribbon with blades located vertically. With this operating position, fairings are needed to direct the flow to the working areas. To place the generators, special platforms are required above the entire structure. The individual blades in the form of folding vanes represent a complex kinematic design with several connections and supports, which increases the degree of unreliability.

Недостатки известных изобретений устранены в погружной ГЭС с эластичными и жесткими лопатками на бесконечной ленте (Яковенко А.Л., Навернюк А.М., Жигуленко И.В. Патент на изобретение №:2395000. Опубликовано 27.10.2009, бюл. №20).The disadvantages of the known inventions are eliminated in a submersible hydroelectric power station with elastic and rigid blades on an endless belt (Yakovenko A.L., Navernyuk A.M., Zhigulenko I.V. Patent for invention No. 2395000. Published on October 27, 2009, Bulletin No. 20) .

Сущность изобретения заключается в том, погружная ГЭС с верхним расположением рабочей зоны, содержащая корпус с боковыми верхними бортами, механизм отбора мощности и генератор, вращающиеся барабаны, лопасти с поплавками на верхней части, установленные на бесконечной движущейся эластичной ленте, вращающейся за счет потока воды, при этом поплавок выполнен с возможностью раскрытия лопастей в потоке и складывания в противотоке, передний торец корпуса выполнен с направляющей поперечной кромкой с возможностью образования искусственного подпора потока, а между барабанами расположен герметичный отсек, лопасти выполнены в виде эластичных тканевых карманов со стабилизирующим вырезом или жестких поворотных лопаток, а поплавки - в виде вращающихся плавающих роликов, боковые верхние борта размещены на высоте уровня роликов, причем герметичный отсек выполнен для поддержания ленты и в нем размещены механизм отбора мощности и генератор.The essence of the invention lies in the fact that a submersible hydroelectric station with an upper working area, comprising a housing with lateral upper sides, a power take-off mechanism and a generator, rotating drums, vanes with floats on the upper part, mounted on an endless moving elastic tape rotating due to the flow of water, while the float is made with the possibility of opening the blades in the stream and folding in countercurrent, the front end of the housing is made with a guiding transverse edge with the possibility of formation of artificial the flow time, and between the reels there is a sealed compartment, the blades are made in the form of elastic fabric pockets with a stabilizing cutout or rigid rotary blades, and the floats are in the form of rotating floating rollers, the upper side boards are placed at the level of the rollers, and the sealed compartment is made to support the tape and it houses the power take-off and generator.

Недостатком изобретения является необходимость установки поплавков на лопатки, для обеспечения их поднятия при рабочем ходе, что усложняет конструкцию.The disadvantage of the invention is the need to install floats on the blades, to ensure that they are raised during the working stroke, which complicates the design.

Данное изобретение является наиболее близким по сущности и принимается в качестве прототипа.This invention is the closest in essence and is adopted as a prototype.

Задачей полезной модели является упрощение известной конструкции в части устройства лопастей, выполненных в виде жестких поворотных лопаток.The objective of the utility model is to simplify the known design in terms of the device blades made in the form of rigid rotary blades.

Данная задача решается тем, что в погружной ГЭС с лопатками на бесконечной ленте, содержащей корпус с боковыми верхними бортами, механизм отбора мощности и генератор, вращающиеся барабаны, жесткие поворотные лопатки, установленные на бесконечной движущейся эластичной ленте, вращающейся за счет потока воды, при этом жесткие поворотные лопатки выполнены с возможностью раскрытия в потоке и складывания в противотоке, передний торец корпуса выполнен с направляющей поперечной кромкой с возможностью образования искусственного подпора потока, а между барабанами расположен герметичный отсек, причем герметичный отсек выполнен для поддержания ленты, и в нем размещены механизм отбора мощности и генератор, согласно полезной модели, жесткие поворотные лопатки в нижней части, примыкающей к ленте выполнены сплошными, а в верхней части выполнены полыми так, что в верхней части масса материала, из которого выполнена лопатка меньше массы воды, вытесненной лопаткой.This problem is solved by the fact that in a submersible hydroelectric power station with blades on an endless belt containing a body with lateral upper sides, a power take-off mechanism and a generator, rotating drums, rigid rotary vanes mounted on an endless moving elastic tape rotating due to the flow of water, rigid rotary blades are made with the possibility of opening in the flow and folding in countercurrent, the front end of the casing is made with a guiding transverse edge with the possibility of artificial back-up flow formation and between the drums there is a sealed compartment, and the sealed compartment is made to support the tape, and the power take-off mechanism and the generator are located in it, according to the utility model, the rigid rotary blades in the lower part adjacent to the tape are solid and hollow in the upper part that in the upper part the mass of material from which the blade is made is less than the mass of water displaced by the blade.

Техническим результатом является то, что жесткие поворотные лопатки перед рабочим ходом поворачиваются за счет всплывания верхней части без использования дополнительных поплавков и принимают вертикальное положениеThe technical result is that the rigid rotary blades before the stroke are rotated due to the emergence of the upper part without the use of additional floats and take a vertical position

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

Фиг. 1 - ГЭС с жесткими поворотными лопатками в реке или в малых искусственных каналах.FIG. 1 - hydroelectric power stations with rigid rotary blades in the river or in small artificial canals.

Фиг. 2 - вид жесткой поворотной лопатки сбоку.FIG. 2 is a side view of a rigid rotary blade.

Между полыми барабанами 4 (ведущим и ведомым), закрепленными на боках корпуса, натягивается эластичная бесконечная лента 3 из прочного и не растягивающегося материала, на котором закреплены, друг за другом жесткие поворотные лопатки 5 фиг. 1 и фиг. 2. За вторым (ведомым) барабаном жесткая поворотная лопатка поворачивается и прижимается к ленте, но сами жесткие поворотные лопатки свободно, с минимальным сопротивлением, проходят между донным корпусом и нижней частью движущейся бесконечной ленты благодаря низкому трению смоченных поверхностей лопатки и корпуса. После выхода жесткой поворотной лопатки над ведущим барабаном она перемещается набегающим потоком и вращает эластичную ленту, которая в свою очередь вращает барабан.Between the hollow drums 4 (master and follower), fixed on the sides of the casing, an elastic endless tape 3 is stretched from a strong and non-stretch material on which rigid rotary vanes 5 of FIG. 1 and FIG. 2. Behind the second (driven) drum, the rigid rotary blade rotates and is pressed against the tape, but the rigid rotary blades themselves freely, with minimal resistance, pass between the bottom body and the lower part of the moving endless belt due to the low friction of the wetted surfaces of the blade and the body. After the exit of the rigid rotary blade above the driving drum, it moves on the free stream and rotates the elastic tape, which in turn rotates the drum.

Жесткие поворотные лопатки размещены друг за другом или в разнобой. Мощность устройства зависит от количества и размеров жестких поворотных лопаток на верхней рабочей зоне ленты и расстояния между осями барабанов. Между барабанами 4 и лопастями в виде лопаток 5 на бесконечной ленте 3 расположен герметичный отсек 1, верхняя и нижняя стороны которого являются поддерживающими направляющими для бесконечной ленты, препятствующими ее провисанию, а во внутренней герметичной полости отсека 1 могут размещаться гидрогенераторы и механизмы отбора мощности, и только электрический кабель связывает устройство с берегом. На осях барабанов 2 размещены приспособления для натяжения ленты, причем они могут быть автоматическими.Rigid rotary blades are placed one after another or in a slack. The power of the device depends on the number and size of the hard rotary blades on the upper working area of the tape and the distance between the axes of the drums. Between the drums 4 and the blades in the form of blades 5, an airtight compartment 1 is located on the endless belt 3, the upper and lower sides of which are supporting guides for the endless belt, preventing it from sagging, and hydrogenerators and power take-offs can be placed in the internal airtight cavity of the compartment 1, and only an electric cable connects the device to the shore. On the axes of the drums 2 are placed devices for tensioning the tape, and they can be automatic.

Заявленное устройство работает следующим образом: весь корпус 7 в сборе с боковыми бортами помещается в поток быстротока или погружается на дно реки, для этого устройство снабжается балластом. Барабаны 2 (ведущий и ведомый) на оси 2 снимаются с тормозного стопора и бесконечная лента 3 под воздействием потока воды на лопасти 5 в виде жесткой поворотной лопатки начинает вращение. В одной из боковых сторон корпуса (в герметичном отсеке 1) размещен редукционный механизм отбора мощности, например ременная или зубчатая передача, которые передают силу вращения барабанов на генератор, помещенный также в герметичном отсеке 1 между верхней и нижней частями бесконечной ленты, а через электрический кабель энергия передается потребителю на берег.The claimed device operates as follows: the entire housing 7, complete with side sides, is placed in a rapid flow stream or immersed at the bottom of the river, for this the device is equipped with ballast. The drums 2 (master and slave) on the axis 2 are removed from the brake stopper and the endless belt 3 under the influence of the water flow on the blades 5 in the form of a rigid rotary blade starts rotation. In one of the sides of the case (in the hermetic compartment 1) there is a reduction power take-off mechanism, for example, a belt or gear transmission, which transmit the rotation force of the drums to a generator, also placed in the hermetic compartment 1 between the upper and lower parts of the endless belt, and through an electric cable energy is transferred to the consumer ashore.

При верхнем рабочем расположении рабочей зоны бесконечной ленты поднятие жесткой поворотной лопатки обеспечивается архимедовой силой за счет полости в верхней части лопатки 5, т.е. обеспечивается быстрое и полное раскрытие жестких поворотных лопаток в рабочей зоне бесконечной ленты и складывание этих лопаток в нерабочем положении, в противотоке (фиг. 1).At the upper working location of the working area of the endless belt, the raising of the rigid rotary blade is ensured by Archimedean force due to the cavity in the upper part of the blade 5, i.e. provides quick and complete disclosure of the rigid rotary blades in the working area of the endless belt and folding these blades in the idle position, in countercurrent (Fig. 1).

Передний торец 8 корпуса 1 представляет собой подпор, а форма верхней кромки торца 8 способствует направлению потока на лопасти в виде жестких поворотных лопаток 5 (фиг. 2.) Нижняя часть торца 8 дополнительно служит площадкой для пригруза. Жесткая поворотная лопатка имеет опорный сектор 6, вращающийся в крепеже 9 на бесконечной ленте 3 (фиг. 2). Угол опорного сектора 6 определяет рабочее положение лопасти в виде жесткой поворотной лопатки относительно направления потока. При сложенном положении лопатки в противотоке опорные сектора 6, расположенные по краям жесткой поворотной лопатки, не препятствуют прохождению противотока.The front end 8 of the housing 1 is a support, and the shape of the upper edge of the end 8 contributes to the flow direction to the blades in the form of rigid rotary blades 5 (Fig. 2.) The lower part of the end 8 additionally serves as a platform for the load. Rigid rotary blade has a supporting sector 6, rotating in fastener 9 on an endless belt 3 (Fig. 2). The angle of the supporting sector 6 determines the working position of the blade in the form of a rigid rotary blade relative to the direction of flow. When the blade is folded in countercurrent, the supporting sectors 6 located along the edges of the rigid rotary blade do not interfere with the passage of the countercurrent.

Подобные ГЭС с верхним расположением рабочей зоны могут быть помещены в речку (если она мелкая, но быстрая) несколькими изделиями одновременно, перекрыв ее поперек, тем самым создав дополнительный подпор воды, или распределены эти ГЭС согласно местным условиям ландшафта и русла потока.Similar hydropower plants with an upper working area can be placed in the river (if it is small, but fast) with several products at the same time, overlapping it across, thereby creating an additional water backwater, or these hydropower plants are distributed according to local landscape and flow channel conditions.

Простота при изготовлении ГЭС и применение недорогих материалов позволяет доступное изготовление даже частным лицам, в домашних условиях, необходимо только приобретать соответствующие генераторы тока.Simplicity in the manufacture of hydroelectric power stations and the use of inexpensive materials allows affordable production even for individuals, at home, you only need to purchase the appropriate current generators.

В устройстве очень мало металлических деталей, кроме редукторов и генераторов, помещенных в герметический отсек 1.The device has very few metal parts, except for gearboxes and generators placed in the hermetic compartment 1.

Есть определенная простота в расчете необходимой мощности и возможное простое количественное увеличение устройств в комплекс, т.е масштабирование как в перечном ряду в речке, так и каскадом, друг за другом, в том числе и в искусственном быстротоке, сооруженном параллельно реке.There is a certain simplicity in calculating the required power and a possible simple quantitative increase in the number of devices in the complex, i.e. scaling both in the row in the river and in a cascade, one after the other, including in the artificial speed built parallel to the river.

Легко и «безболезненно» пропускаются плавающие предметы поверх боковых ребер корпуса, а если и попадают на вращающие детали или в лопатки, легко сходят с них, не приносят особого вреда.Floating objects are easily and "painlessly" passed over the side ribs of the body, and if they fall onto rotating parts or blades, they easily come off them and do not bring much harm.

Используется любой поток и глубина не меньше высоты в верхнем положении жестких поворотных, но если приходится ставить изделие в меньший по глубине поток, то необходимо делать искусственный подпор или самими изделиями перегораживать речку поперек течения.Any stream is used and the depth is not less than the height in the upper position of the rigid swivels, but if you have to put the product in a stream that is shallower in depth, then it is necessary to make an artificial back-up or to block the river across the stream with the products themselves.

Существует возможность выносить генераторы тока за пределы изделия, помещенного в поток, например, посредством гибкого вала или соединять несколько изделий на один вал, тогда герметический отсек служит балластом. Изделия соединяются боковыми бортами и анкеруются, создавая своеобразную перегораживающую плотину из предлагаемых ГЭС, но на одном валу, который через кардан передает мощности вращения на генератор, размещенный на берегу. Возможно размещение группы изделий в крытом, специально отведенном от большой реки канале, с заданным уклоном быстротока, как самостоятельное здание ГЭС.It is possible to carry the current generators outside the product placed in the stream, for example, by means of a flexible shaft or to connect several products on one shaft, then the hermetic compartment serves as a ballast. The products are connected by the side walls and anchored, creating a kind of blocking dam from the proposed hydroelectric power stations, but on one shaft, which transfers rotational power through a cardan to a generator located on the shore. It is possible to place a group of products in an indoor channel specially designated for a large river, with a given slope of the flow, as an independent building of a hydroelectric station.

Технический результат, получаемый от изобретения, состоит в том, что рабочие жесткие поворотные лопатки в ГЭС с верхним расположением рабочей зоны универсальны и только размеры играют роль при применении различной формы рабочей ленты, для увеличения мощности механизмов. От простоты самого устройства соответственно возможна простота и надежность энергетических установок.The technical result obtained from the invention is that the working rigid rotary blades in hydroelectric power plants with an upper working area are universal and only the dimensions play a role when using various forms of working tape to increase the power of mechanisms. From the simplicity of the device itself, the simplicity and reliability of power plants is accordingly possible.

Claims

Submersible hydroelectric power station with blades on an endless belt, comprising a housing with lateral upper sides, a power take-off mechanism and a generator, rotary drums, rigid rotary blades mounted on an endless moving elastic band rotating due to the flow of water, while rigid rotary blades are made with the possibility of opening in the flow and folding in countercurrent, the front end of the housing is made with a guiding transverse edge with the possibility of the formation of artificial flow backwater, and between the drums is located an airtight compartment, and the airtight compartment is designed to support the tape, and there is a power take-off mechanism and a generator, characterized in that the rigid rotary blades in the lower part adjacent to the tape are solid, and in the upper part are hollow so that in the upper parts the mass of material from which the blade is made is less than the mass of water displaced by the blade.