RU182692U1 - Гидроэлектростанция - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована при производстве электроэнергии на малых реках и в приливных гидроэлектростанциях.

Задача - упрощение конструкции при обеспечении ее достаточно высокой эффективности.

Заявляемая гидроэлектростанция (фиг. 1-3) содержит гидротурбинные модули. Модуль состоит из цилиндрического корпуса в виде трубы 1, размещенного в ней вала 2 с крыльчаткой 3. Каждый ряд крыльчаток 3 содержит четыре лопасти 4, повернутых под углом 45° относительно оси вала 2. Лопастей показано в ряду 4 шт. Площадь лопастей не должна превышать половины площади корпуса 1 (трубы). Между рядами расстояние должно быть равно 1-1,5 диаметрам трубы, смещение между рядами на 45° (4-4а). С торца вала 2 установлен маховик 5, предназначенный для перевода энергии с горизонтального в вертикальное вращение и увеличения оборотов через привод 6 и удлинитель 7, предназначенный для вывода генератора 8 из воды. Фланцы 9 предназначены для соединения дополнительных модулей-секций между собой. При этом валы 2 модулей соединяют между собой посредством шлицевого соединения с помощью выполненных на концах вала 2 шлиц 10. Кронштейны крепления вала и генератора не показаны. Удлинитель вала генератора не показан. Для крепления модулей гидроэлектростанции к дну используют П-образные металлические пластины 11 с заостренными концами, применима для переносных устройств (фиг. 4). При применении в стационарном режиме на входной части трубы можно установить направляющие, для заслонок, при закрытии которых обеспечивается возможность для технического обслуживания и ремонта (на чертежах не показаны).

Размещение в цилиндрическом корпусе модулей с установленными в нем несколькими рядами крыльчаток в совокупности с расположением на валу лопастей под углом 45° к оси вала при смещении их в модулях также на 45°, расстоянии между рядами от 1 до 1, 5 диаметров трубы и обеспечении возможности стыковки модулей между собой посредством соединения их валов и корпусов дает возможность при весьма простой конструкции получить увеличение коэффициента полезного действия, т.е. обеспечить достаточную мощность гидроэлектростанции. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована при производстве электроэнергии на малых реках и в приливных гидроэлектростанциях.

Известна гидроэлектростанция, представленная в п. 2451824 по кл. F03B 13/10,, 7/00, з. 11.01.2010 г., оп 20.07.2011 г..

Известная гидроэлектростанция описывается следующей формулой.

Гидроэлектростанция, представляющая собой плавсредство, закрепленное тросами с опорами на берегу, содержащее один ряд и более турбин, параллельно установленных на полых платформах, переходящих в. острые грани по вертикали в носовой части, валы которых установлены в подшипниковых опорах с возможностью вертикального перемещения и кинематически связаны с электрогенератором и пускорегулирующим оборудованием, при этом на валах турбин смонтированы звездочки, соединенные между собой цепями, а перед плавсредством установлен фильтр в виде клина для отвода предметов (бревен, досок), отличающаяся тем, что лопасти турбин имеют серповидный профиль и закреплены к корпусам валов так, что их кромки образуют с зеркалом воды острый угол, а полые платформы имеют в поперечном сечении трапецеидальную форму, переходящую в острые грани по вертикали в тыльной части, вертикальные стойки фильтра, установленного неподвижно на расстоянии от плавсредства, снабжены роликами с возможностью проворота, а электрогенератор и пускорегулирующее оборудование устанавливаются на берегу.

Данная гидроэлектростанция имеет следующие недостатки:

- полые платформы, на которых установлены турбины, увеличивают материалоемкость, усложняют и снижают надежность конструкции ГЭС;

- неподвижно закрепленные на валу турбин серповидные лопасти не позволяют поочередно останавливать турбины при проведении работ по ремонту и обслуживанию лопастей, чтобы обеспечить безопасность работ при демонтаже и перемещении плавсредства ГЭС на берег осенью перед ледоставом, а также при его обратном перемещении на поверхность воды весной после ледохода;

- необходимость проведения бетонных работ на берегах с целью сужения русла реки и устройства опор для закрепления ГЭС тросами требует значительных капитальных вложений, при этом теряется мобильность ГЭС, необходимая для обеспечения электроэнергией, например, рыболовецких бригад, постоянно меняющих место лова вдоль реки.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является гидроэлектростанция, описанная в п. РФ №. 2607142 по кл. F03B 17/06, 7/00, з. 12.10.2015 г, оп.10.01.2017 г. и выбранная в качестве прототипа.

Известная гидроэлектростанция описывается следующей формулой.

Гидроэлектростанция, представляющая собой цепочки кинематически связанных между собой плавучих гидротурбинных модулей, закрепленных ко дну реки якорями на канатах, содержащая один ряд и более цепочек плавучих гидротурбинных модулей, установленных параллельно друг другу, вдоль течения реки, кинематически связанных с электрогенератором и пускорегулирующим оборудованием, а каждый ряд цепочек гидротурбинных модулей имеет отбойник в виде клина для отвода предметов (бревен, досок и т.п.), отличающаяся тем, что с целью исключения отдельных плавучих платформ сами парные гидротурбины модулей выполнены плавучими путем наполнения цилиндрических корпусов гидротурбин материалом легче воды, не впитывающим воду, например пенопластом, а на самой поверхности цилиндрического корпуса гидротурбин установлены лопасти на шарнирных петлях, при этом лопасти при вращении гидротурбины раскрываются в рабочее положение при вхождении лопасти в воду, а при выходе лопастей из воды они закрываются, укладываясь на цилиндрическую поверхность корпуса, с возможностью фиксации в закрытом положении, при этом поверхность сложенных лопастей также представляет собой цилиндрическую поверхность, вертикальные стойки отбойника, установленного на раме первого по течению гидротурбинного модуля, имеют возможность подъема и опускания в воду, а электрогенератор и пускорегулирующее оборудование устанавливаются либо на раме одного из гидротурбинных модулей, либо на берегу.

Недостатком известной гидроэлектростанции является ее сложность за счет выполнения гидротурбин плавучими, связи каждого из модулей с генератором, расположения лопастей снаружи цилиндра и выполнения их сворачиваемыми, наличия отбойника и т.п.

Задачей является упрощение конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в гидроэлектростанции, содержащей несколько гидротурбинных модулей, установленных вдоль течения или протоки, кинематически связанных с электрогенератором и пускорегулирующим оборудованием, гидротурбинные модули имеют цилиндрические корпуса, снабжены лопастями, а электрогенератор и пускорегулирующее оборудование установлены на раме одного из гидротурбинных модулей, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, каждый гидротурбинный модуль состоит из размещенного в цилиндрическом корпусе вала, выполненного в виде трубы, и установленных в ней несколько рядов крыльчаток, каждая крыльчатка содержит несколько лопастей, расположенных под углом 45° к продольной оси вала, площадь лопастей не превышает половины площади корпуса трубы, причем ряд лопастей относительно следующего ряда лопастей смещены друг относительно друга на 45°, при этом расстояние между рядами составляет 1-1,5 диаметра трубы, а с торца вала в одном из модулей установлен маховик, предназначенный для преобразования горизонтального вращения вала в вертикальное вращение маховика, связанного для увеличения числа оборотов через привод и удлинитель с генератором, при этом цилиндрические корпуса модулей с торцов снабжены фланцами для их возможного соединения между собой, а валы снабжены на их концах элементами для возможности шлицевого соединения между собой.

Размещение в цилиндрическом корпусе модулей с установленными в нем несколькими рядами крыльчаток в совокупности с расположением на валу лопастей под углом 45° к оси вала при смещении их в модулях также на 45°, расстоянии между рядами от 1 до 1, 5 диаметров трубы и обеспечении возможности стыковки модулей между собой посредством соединения их валов и корпусов дает возможность существенно упростить конструкцию в сравнении с прототипом.

Технический результат - упрощение конструкции.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:

- фиг. 1 - общий вид сбоку устройства в разрезе;

- фиг. 2 - общий вид модуля в разрезе;

- фиг. 3 - вид модуля с торца;

- фиг. 4 - общий вид П-образной пластины.

Заявляемая гидроэлектростанция (фиг. 1-3) содержит гидротурбинные модули. Модуль состоит из цилиндрического корпуса в виде трубы 1, размещенного в ней вала 2 с крыльчаткой 3. Каждый ряд крыльчаток 3 содержит четыре лопасти 4, повернутых под углом 45° относительно оси вала 2. Лопастей показано в ряду 4 шт. Площадь лопастей не должна превышать половины площади корпуса 1 (трубы). Между рядами расстояние должно быть равно 1-1,5 диаметрам трубы, смещение между рядами на 45° (4-4а). С торца вала 2 установлен маховик 5, предназначенный для перевода энергии с горизонтального в вертикальное вращение и увеличения оборотов через привод 6 и удлинитель 7, предназначенный для вывода генератора 8 из воды. Фланцы 9 предназначены для соединения дополнительных модулей-секций между собой. При этом валы 2 модулей соединяют между собой посредством шлицевого соединения с помощью выполненных на концах вала 2 шлиц 10. Кронштейны крепления вала и генератора не показаны. Удлинитель вала генератора не показан. Для крепления модулей гидроэлектростанции к дну используют П-образные металлические пластины 11 с заостренными концами, применима для переносных устройств (фиг. 4). При применении в стационарном режиме на входной части трубы можно установить направляющие, для заслонок, при закрытии которых обеспечивается возможность для технического обслуживания и ремонта (на чертежах не показаны). Заявляемая гидроэлектростанция работает следующим образом.

Вода поступает в гидроэлектростанцию. Кинетическая энергия массы текущей воды воздействует на крыльчатку 3, а лопасти 4, находясь под углом 45°, начинают вращение. Так как вал 2, крыльчатки 3 и маховик 5 связаны жестко, то вращение от маховика 5 через привод 6 и удлинитель 7 передается генератору 8. Если течение слабое, тогда подсоединяется еще один модуль или несколько модулей для увеличения массы воды, давящей на крыльчатки 3 и крутящей генератор 8. Каждый ряд лопастей 4 в следующей секции смещен на 45° относительно предыдущего ряда. Площадь лопастей 4 ряда не должна превышать половины площади трубы 1. Расстояние между рядами крыльчаток должно составлять 1-1,5 диаметра трубы 1 (например, если диаметр трубы составляет 1 метр, то расстояние между крыльчатками составит 1,5 метра).

Простота конструкции, компактность и мобильность устройства позволяет использовать его рыбакам, автотуристам, и т.п. При очень быстром течении реки возможно использование одного модуля, при медленном - следует добавить модули., что увеличит количество рядов крыльчаток и мощность гидроэлектростанции. Количество модулей зависит также от того, какая мощность требуется потребителю.

В сравнении с прототипом заявляемая гидростанция является более простой по конструкции. маховика 5 через привод 6 и удлинитель 7 передается генератору 8. Если течение слабое, тогда подсоединяется еще один модуль или несколько модулей для увеличения массы воды, давящей на крыльчатки 3 и крутящей генератор 8. Каждый ряд лопастей 4 в следующей секции смещен на 45° относительно предыдущего ряда. Площадь лопастей 4 ряда не должна превышать половины площади трубы 1. Расстояние между рядами крыльчаток должно составлять 1-1,5 диаметра трубы 1 (например, если диаметр трубы составляет 1 метр, то расстояние между крыльчатками составит 1,5 метра).

Компактность и мобильность устройства позволяет использовать его рыбакам, автотуристам и т.п. При очень быстром течении реки возможно использование одного модуля, при медленном - следует добавить модули., что увеличит количество рядов крыльчаток и мощность гидроэлектростанции. Количество модулей зависит также от того, какая мощность требуется потребителю.

В сравнении с прототипом заявляемая гидростанция является более простой и весьма эффективной по мощности.

Claims (1)

1. Гидроэлектростанция, содержащая несколько гидротурбинных модулей, установленных вдоль течения потока, кинематически связанных с электрогенератором и пускорегулирующим оборудованием, гидротурбины имеют цилиндрические корпуса, снабжены лопастями, а электрогенератор и пускорегулирующее оборудование установлены на раме одного из гидротурбинных модулей, отличающаяся тем, что каждый гидротурбинный модуль состоит из размещенного в цилиндрическом корпусе в виде трубы вала и установленных в ней несколько рядов крыльчаток, каждая крыльчатка содержит несколько лопастей, расположенных под углом 45° к продольной оси вала, площадь лопастей не превышает половины площади корпуса трубы, причем ряд лопастей относительно следующего ряда лопастей смещены относительно друг друга на 45°, при этом расстояние между рядами составляет 1-1,5 диаметра трубы, а с торца вала в одном из модулей установлен маховик, предназначенный для преобразования горизонтального вращения вала в вертикальное вращение маховика, связанного для увеличения числа оборотов через привод и удлинитель с генератором, при этом цилиндрические корпуса модулей с торцов снабжены фланцами для их возможного соединения между собой, а валы снабжены на их концах элементами для возможности шлицевого соединения между собой.

Images