RU2067689C1

RU2067689C1 - Hydroelectric power plant

Info

Publication number: RU2067689C1
Application number: SU925060536A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Володичев
Original assignee: Сергей Николаевич Володичев
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1996-10-10

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: power plant has four hydraulic cylinders communicating via pipings to form loop, as well as levers with control systems according to number of hydraulic cylinders and with shut-off valves; each pair of valves is mounted inside one of pipings; one of valves in each pair is mounted upstream of hydraulic turbine and other valve, downstream of it. EFFECT: simplified design. 7 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения электроэнергии. The invention relates to energy and can be used to generate electricity.

Известна гидроэлектростанция, содержащая основание, трубопроводы, расположенные на основании, гидротурбины, установленные внутри трубопроводов, блок отбора мощности, установленный на основании и сочлененный своими входами с соответствующим выходом гидротурбин, и генератор, установленный на основании и соединенный своим входом с выходом блока отбора мощности (SU, а. с. N 1366682, кл. F 03 B 13/00, 1988). A hydroelectric power plant is known, comprising a base, pipelines located on the base, hydraulic turbines installed inside the pipelines, a power take-off unit installed on the base and articulated by its inputs with the corresponding output of the hydraulic turbines, and a generator installed on the base and connected by its input to the output of the power take-off unit ( SU, A.S. N 1366682, CL F 03 B 13/00, 1988).

Недостатками этой гидроэлектростанции является низкий КПД, сложная конструкция. The disadvantages of this hydroelectric power station are its low efficiency and complex design.

Техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является получение более высокого КПД при упрощении конструкции. The technical result achieved by using the present invention is to obtain a higher efficiency while simplifying the design.

Указанный результат достигается за счет того, что гидроэлектростанция снабжена четырьмя гидроцилиндрами, установленными на основании и сообщенными своими внутренними рабочими полостями посредством трубопроводов, которые выполнены одинаковой длины и расположены под углом 90^o друг к другу с образованием контура, четырьмя рычагами с опорами, установленными на основании контура, четырьмя рычагами своих коротких плеч к соответствующим штокам гидроцилиндров, четырьмя системами управления рычагами, установленными на основании и сочлененными своими первыми выходами с концами длинных плеч соответствующих рычагов с возможностью взаимодействия своими вторыми и третьими выходами с концами длинных и коротких плеч рычагов, и четырьмя парами запорных клапанов односторонней проводимости, каждая пара которых установлен внутри одного из трубопроводов, причем в каждой паре клапанов один установлен за, а другой перед соответствующей гидротурбиной.This result is achieved due to the fact that the hydroelectric power station is equipped with four hydraulic cylinders installed on the base and communicated by their internal working cavities through pipelines that are made of the same length and are located at an angle of 90 ^{o to} each other with the formation of the circuit, four levers with supports mounted on the base contour, four levers of their short shoulders to the corresponding rods of hydraulic cylinders, four control systems of levers mounted on the base and articulated their first exits with the ends of the long shoulders of the corresponding levers with the possibility of interaction with their second and third exits with the ends of the long and short shoulders of the levers, and four pairs of one-way shut-off valves, each pair of which is installed inside one of the pipelines, with one installed in each pair of valves behind, and the other in front of the corresponding turbine.

Введение вышеуказанных признаков позволяет при заполнении жидкой средой трубопроводов и рабочих камер гидроцилиндров осуществит поднятие двух поршней гидроцилиндров в верхнее положение через рычаги. При этом два других поршня гидроцилиндров расположены в крайних верхнем положении поршней гидроцилиндров и одновременное опускание поршней гидроцилиндров вниз, осуществляется при подъеме двух других поршней гидроцилиндров. Такое поднятие через рычаги вверх и самопроизвольное опускание соответствующих поршней гидроцилиндров вниз обеспечивает получение более высокого давления жидкой среды, находящейся в трубопроводах, а, следовательно, и более высокой гидродинамической силы, которая, проходя запорные клапаны, обеспечивает вращение лопастей гидротурбин в двух параллельных трубопроводах одновременно, передавая более высокий вращающий момент в блок отбора мощности, который, в свою очередь, передает его генератору. При этом использование рычагов позволяет производить подъем поршней гидроцилиндров с наименьшими затратами электроэнергии и получить на выходе гидроэлектростанции электроэнергию более высокой мощности, при относительно меньших размерах и габаритах существующих гидроэлектростанций. The introduction of the above features allows, when filling pipelines and working chambers of hydraulic cylinders with liquid medium, two pistons of hydraulic cylinders are raised to the upper position through levers. In this case, the other two pistons of the hydraulic cylinders are located in the extreme upper position of the pistons of the hydraulic cylinders and the simultaneous lowering of the pistons of the hydraulic cylinders down is carried out by lifting the other two pistons of the hydraulic cylinders. Such lifting through levers up and spontaneous lowering of the corresponding pistons of the hydraulic cylinders down provides a higher pressure of the liquid medium in the pipelines, and, consequently, a higher hydrodynamic force, which, passing the shut-off valves, ensures rotation of the turbine blades in two parallel pipelines simultaneously, transmitting a higher torque to the power take-off unit, which, in turn, transfers it to the generator. At the same time, the use of levers makes it possible to lift the pistons of hydraulic cylinders with the least energy consumption and to obtain higher-power electricity at the output of the hydroelectric power station, with the relatively smaller sizes and dimensions of existing hydroelectric power stations.

На фиг.1 схематично представлена схема гидроэлектростанции; на фиг.2 то же, вид сбоку; на фиг.3 система управления рычагами; на фиг.4 запорные клапаны; на фиг.5 блок отбора мощности; на фиг.6 муфта одностороннего сцепления; на фиг.7 вид А на фиг.6. Figure 1 schematically shows a diagram of a hydroelectric power station; figure 2 is the same side view; figure 3 control system of levers; figure 4 shut-off valves; 5, a power take-off unit; figure 6 clutch one-way clutch; in Fig.7, view A in Fig.6.

Гидроэлектростанция содержит основание 1 (выполненное, например, из железобетона), четыре гидроцилиндра 2, 3, 4 и 5, установленные на основании 1, на равных расстояниях друг от друга и последовательно соединенные под углом 90^o между собой своими внутренними рабочими полостями через четыре трубопровода 6, 7, 8 и 9 и образующие контур (правильный квадрат).The hydroelectric power station contains a base 1 (made, for example, of reinforced concrete), four hydraulic cylinders 2, 3, 4 and 5, mounted on a base 1, at equal distances from each other and connected in series at an angle of 90 ^o with their internal working cavities through four pipelines 6, 7, 8 and 9 and forming a contour (regular square).

Причем каждый из трубопроводов 6, 7, 8, 9 выполнен из отдельных секций, соединяемых между собой посредством фланцев (на фиг. не показаны). Четыре гидротурбины 10, 11, 12, 13, каждая из которых установлена внутри трубопроводов 6, 7, 8, 9, на равном расстоянии от каждого из гидроцилиндров 2, 3, 4, 5. Moreover, each of the pipelines 6, 7, 8, 9 is made of separate sections interconnected by means of flanges (not shown in FIG.). Four hydraulic turbines 10, 11, 12, 13, each of which is installed inside the pipelines 6, 7, 8, 9, at an equal distance from each of the hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5.

Гидроэлектростанция содержит блок 14 отбора мощности, сочлененный своим выходом с входом генератора 15 и своими входами <196> с соответствующими выходами гидротурбин 10, 11, 12, 13; запорные клапаны 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 односторонней проводимости, каждая пара которых установлена внутри трубопроводов 6, 7, 8, 9, за и перед гидротурбинами 10, 11, 12, 13, обеспечивающими протекание жидкой среды в трубопроводах 6, 7, 8, 9 в одну сторону; четыре рычага 24, 25, 26, 27, каждый из которых опирается на соответствующую опору 28, 29, 30, 31, установленных на основании 1 и образующих при этом большее и меньшее плечи. Каждый из концов соответствующего меньшего плеча рычагов 24, 25, 26 и 27 подсоединен к соответствующим штокам гидроцилиндров 2, 3, 4, 5, четыре системы управления 32, 33, 34, 35, каждая из которых установлена на основании 1 под каждым из больших плеч рычагов 24, 25, 26, 27 и соединена соответственно одними своими выходами с концом большего плеча рычагов 24, 25, 26, 27, а другими своими механическими выходами с соответствующими плечами этих рычагов 24, 25, 26, 27. The hydroelectric power station contains a power take-off unit 14, articulated by its output with the input of the generator 15 and its inputs <196> with the corresponding outputs of the hydraulic turbines 10, 11, 12, 13; shut-off valves 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 of one-sided conductivity, each pair of which is installed inside the pipelines 6, 7, 8, 9, behind and in front of the turbines 10, 11, 12, 13, which ensure the flow of liquid medium in pipelines 6, 7, 8, 9 in one direction; four levers 24, 25, 26, 27, each of which rests on the corresponding support 28, 29, 30, 31, mounted on the base 1 and forming larger and smaller shoulders. Each of the ends of the corresponding smaller shoulder of the levers 24, 25, 26 and 27 is connected to the respective rods of hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5, four control systems 32, 33, 34, 35, each of which is installed on the base 1 under each of the large shoulders levers 24, 25, 26, 27 and is connected, respectively, by one of its outputs to the end of the larger arm of the levers 24, 25, 26, 27, and by its other mechanical outputs with the corresponding shoulders of these levers 24, 25, 26, 27.

Механическими выходами систем 33, 34 управления аналогично и для систем 32, 35 являются выводы концевых выключателей 40, 41, 42 и 43, которые своими корпусами закреплены на боковых гранях опор 28, 29, и выводы, расположенные под большим и меньшим плечами рычагов 24, 25 (фиг.2). Входные патрубки 36 и 37 служат для заправки жидкой средой гидроцилиндров 2, 3, 4, 5 и трубопроводов 8, 9, 10, 11 через запорные вентили 38 и 39. В качестве запорных вентилей 38 и 39 используются серийно-выпускаемые водопроводные вентили. The mechanical outputs of the control systems 33, 34 are similarly for systems 32, 35 are the terminals of the limit switches 40, 41, 42 and 43, which their bodies are mounted on the side faces of the supports 28, 29, and the terminals located under the larger and smaller shoulders of the levers 24, 25 (FIG. 2). The inlet nozzles 36 and 37 are used to fill the hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5 and pipelines 8, 9, 10, 11 with shut-off valves 38 and 39. The mass-produced water valves are used as shut-off valves 38 and 39.

В качестве генератора используется генератор СВФ 1690/185-64 ("Справочник по ремонту и модернизации", "Энергоатомиздат", 1987, стр. 20). As the generator, the SVF 1690 / 185-64 generator is used ("Repair and modernization reference book", "Energoatomizdat", 1987, p. 20).

В качестве текучей среды в трубопроводах и гидроцилиндрах используется обычная вода. В качестве трубопроводов используется обычная водопроводная труба из стали марки СТ-3. Conventional water is used as the fluid in pipelines and hydraulic cylinders. As pipelines, an ordinary water pipe made of steel of the grade ST-3 is used.

Система управления (показана для двух параллельно работающих рычагов, для двух других, параллельно работающих рычагов системы управления аналогичны) содержит: первый ключ 44, подсоединенный своими входами через сетевой выключатель 45 к сети трехфазного переменного напряжения, второй выключатель 46, подсоединенный своими входами через сетевой выключатель 47 к сети трехфазного переменного напряжения; первый магнитный пускатель 48, подсоединенный одним своим выводом к нулевой фазе и взаимодействующий своим штоком (тягой) с подвижными контактами первого ключа 44. Второй магнитный пускатель 49 подсоединен одним своим выводом к нулевой фазе и взаимодействует своим штоком (тягой) с подвижными контактами второго ключа 46; первый двигатель 50 подсоединен своими входами к соответствующим выводам первого ключа 44: первый редуктор 51 сочленен своим входом с валом первого двигателя 50, первая муфта одностороннего сцепления 52, сочленена своим входом с выходом первого редуктора 51; первый барабан 53 с тросом соединен своим корпусом с корпусом первой муфты одностороннего сцепления 52; первый рычаг 24 установлен на опоре 28 и подсоединен концом большего плеча к тросу первого барабана 53, а концом меньшего плеча к поршню гидроцилиндра 2. Первый концевой выключатель 40 подсоединен одним своим выводом к другому выводу первого магнитного пускателя 48, а другим к первому контакту первого ключа 44; второй концевой выключатель 41 подсоединен одним своим выводом к второму контакту первого ключа 44; а вторым выводом к другому выводу первого концевого выключателя 41. The control system (shown for two parallel working levers, for the other two parallel working levers the control systems are similar) contains: the first key 44, connected by its inputs via a network switch 45 to a three-phase AC voltage network, the second switch 46, connected by its inputs through a network switch 47 to a network of three-phase alternating voltage; the first magnetic starter 48, connected with one of its output to the zero phase and interacting with its rod (thrust) with the movable contacts of the first key 44. The second magnetic starter 49 is connected with one of its output to the zero phase and interacts with its rod (thrust) with the moving contacts of the second key 46 ; the first engine 50 is connected by its inputs to the corresponding terminals of the first key 44: the first gearbox 51 is articulated by its input to the shaft of the first engine 50, the first one-way clutch 52 is articulated by its input to the output of the first gearbox 51; the first drum 53 with a cable is connected by its housing to the housing of the first one-way clutch 52; the first lever 24 is mounted on the support 28 and is connected by the end of the larger shoulder to the cable of the first drum 53, and the end of the smaller shoulder to the piston of the hydraulic cylinder 2. The first limit switch 40 is connected with one of its terminals to the other terminal of the first magnetic actuator 48, and the other to the first contact of the first key 44; the second limit switch 41 is connected with one of its output to the second contact of the first key 44; and a second terminal to another terminal of the first limit switch 41.

Второй двигатель 54 подсоединен своими входами к соответствующим выводам второго ключа 46; второй редуктор 55 сочленен своим входом с валом второго двигателя 54, вторая муфта одностороннего сцепления 56 сочленена своим входом с выходом второго редуктора 55, второй барабан 57 с тросом сочленен своим корпусом с корпусом муфты одностороннего сцепления 56; второй рычаг 25 установлен на опоре 30 и подсоединен концом большего плеча к тросу второго барабана 57, а концом меньшего плеча к поршню гидроцилиндра 3; третий концевой выключатель 42 подсоединен одним своим концом к второму контакту второго ключа 46 и вторым выводом к первому контакту второго ключа 46; четвертый концевой выключатель 43 подсоединен своим первым выводом к другому выводу третьего концевого выключателя 42 и вторым выводом к другому выводу второго магнитного пускателя 49. Концевые выключатели 40, 41, 42, 43 закреплены на соответствующих опорах 28, 30, расположены по обе стороны опор и взаимодействуют своими управляющими механическими выводами с соответствующими короткими и длинными концами рычагов 24 и 25. В качестве первого и второго магнитных пускателей используются серийно выпускаемые пускатели типа: ПмЕ-2-22-УЗ. В качестве сетевых выключателей использованы серийно выпускаемые выключатели типа: АП-50.ЗМТ. В качестве концевых выключателей использованы серийно выпускаемые концевые выключатели типа ВБ43-02УЗ. В качестве эл. двигателей использованы асинхронные эл.двигатели типа МТ216-6 (А.А.Невзоров "Строительные башенные краны" М. Машиностроение, 1971, с. 128). The second engine 54 is connected by its inputs to the corresponding terminals of the second key 46; the second gear 55 is articulated by its input to the shaft of the second engine 54, the second one-way clutch 56 is articulated by its input to the output of the second gear 55, the second drum 57 with a cable is articulated by its body to the housing of the one-way clutch 56; the second lever 25 is mounted on the support 30 and connected by the end of the larger shoulder to the cable of the second drum 57, and the end of the smaller shoulder to the piston of the hydraulic cylinder 3; the third limit switch 42 is connected at its one end to the second contact of the second key 46 and the second output to the first contact of the second key 46; the fourth limit switch 43 is connected with its first terminal to the other terminal of the third limit switch 42 and the second terminal to the other terminal of the second magnetic actuator 49. The limit switches 40, 41, 42, 43 are mounted on the respective supports 28, 30, are located on both sides of the supports and interact their controlling mechanical leads with the corresponding short and long ends of the levers 24 and 25. As the first and second magnetic starters, commercially available starters of the type: ПМЕ-2-22-УЗ are used. As network switches, commercially available switches of the type: AP-50.ZMT are used. As limit switches used commercially available limit switches type VB43-02UZ. As an email motors used asynchronous electric motors of the MT216-6 type (A.A. Nevzorov "Construction tower cranes" M. Mashinostroenie, 1971, p. 128).

В качестве редукторов и барабанов с тросом использованы лебедки (Л-500) башенного крана (КБ-16) (там же, с. 104-115). Winches (L-500) of a tower crane (KB-16) were used as gearboxes and reels with a cable (ibid., Pp. 104-115).

В качестве рычагов и опор использованы стрелы и опоры башенного крана (ЕБ-16) (там же, с. 18). As levers and supports, arrows and supports of a tower crane (EB-16) were used (ibid., P. 18).

Запорные клапаны 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, каждый содержит корпус 59, в виде шайбы, закрепленной внутри корпуса трубопроводов 6 или 7,8,9; пружину 60, закрепленную одним своим концом на шайбе 59, металлический шарик 61, закрепленный на другом конце пружины 60, фланцы 58 (фиг.4). Shut-off valves 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, each comprising a casing 59, in the form of a washer, mounted inside the casing of pipelines 6 or 7,8,9; a spring 60, fixed at one end to a washer 59, a metal ball 61, mounted at the other end of the spring 60, flanges 58 (figure 4).

Блок отбора мощности содержит корпус 62, установленный и закрепленный на основании 1; ось 63 с продольными пазами (для соединения с муфтами одностороннего сцепления 64 и 65), вертикально установленную относительно основания посредством закрепленных на корпусе 62 и основании 1 подшипников 66 и 67; фланец 68, закрепленный на оси 63 и предназначенный для соединения с входом генератора 15; конические шестерни 79, 80, 81, 82, закрепленные на соответствующих валах 71, 72, 73, 74, входящие в зацепление с соответствующими шестернями 69, 70; причем свободные концы валов 71, 72, 73, 74, сочленены с соответствующими осями гидротурбины 10, 11, 12, 13, а сами валы установлены в соответствующих подшипниках 75, 76, 77, 78 (фиг.5). The power take-off unit includes a housing 62 mounted and fixed on the base 1; an axis 63 with longitudinal grooves (for connecting to one-way clutches 64 and 65) vertically mounted relative to the base by means of bearings 66 and 67 fixed to the housing 62 and base 1; a flange 68 mounted on an axis 63 and designed to be connected to the input of the generator 15; bevel gears 79, 80, 81, 82, mounted on respective shafts 71, 72, 73, 74, engaged with respective gears 69, 70; moreover, the free ends of the shafts 71, 72, 73, 74, articulated with the corresponding axes of the hydraulic turbine 10, 11, 12, 13, and the shafts themselves are installed in the respective bearings 75, 76, 77, 78 (figure 5).

Муфты одностороннего сцепления 64 и 65 сочлененные посредством пазов с осью 63, обеспечивают вращение коническим шестерням 69, 70, только в одну сторону, а в другую обеспечивают свободное скольжение (фиг.6, 7). One-way clutch 64 and 65 articulated by grooves with the axis 63, provide rotation of the bevel gears 69, 70, only in one direction, and in the other provide free sliding (6, 7).

Каждая муфта одностороннего сцепления содержит цилиндрический пустотелый корпус 83 с внутренними храповыми зубьями 84, направленными своими вершинами в сторону вращения редуктора; фланец 85 с отверстиями 86, 87 для крепления муфт к соответствующим барабанам; пустотелый вал 88 с внутренними пазами 89 с выемками 90, 91, 92, 93, выполненными по внешней поверхности пустотелого вала 88; подпружиненные зубья 94, 95, 96, 97, установленные в выемках 90, 91, 92, 93 и взаимодействующие с храповыми зубьями 84, причем пустотелый вал 88 установлен внутри пустотелого цилиндрического корпуса 83, внутренние пазы 89 служат для сочленения с валом одного из редукторов. Each one-way clutch contains a cylindrical hollow housing 83 with internal ratchet teeth 84 directed by their vertices in the direction of rotation of the gearbox; a flange 85 with holes 86, 87 for fastening the couplings to the respective drums; a hollow shaft 88 with internal grooves 89 with recesses 90, 91, 92, 93, made on the outer surface of the hollow shaft 88; spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 installed in the recesses 90, 91, 92, 93 and interacting with ratchet teeth 84, the hollow shaft 88 being installed inside the hollow cylindrical housing 83, the internal grooves 89 are used for coupling with the shaft of one of the gearboxes.

Гидроэлектростанция работает следующим образом. Hydroelectric power works as follows.

В исходном состоянии поршни гидроцилиндров 3 и 5 находятся в крайнем верхнем положении, а поршни гидроцилиндров 2 и 4 находятся в крайнем нижнем положении. Через патрубки 36 и 37, вентили 38 и 39 внутренние полости гидроцилиндров 3 и 5 и трубопроводов 6, 7, 8, 9 заполняют водой (фиг.1). Посредством сетевого выключателя 45 подают переменное сетевое напряжение на неподвижные контакты первого ключа 44, а т.к. поршень гидроцилиндра или 4 находятся в крайнем нижнем положении, короткое плечо рычага 24 взаимодействует с управляющим входом второго концевого выключателя 41, который через свои внутренние замкнутые контакты обеспечивает подачу переменного сетевого напряжения через замкнутые контакты первого концевого выключателя 40 на первый магнитный пускатель 48, который своими подвижными контактами замыкает неподвижные контакты первого ключа 44, обеспечивая подачу питания на первый электродвигатель 50. Первый электродвигатель 50 через вал первого редуктора 51 приводит во вращение пустотелый вал 88 первой муфты одностороннего сцепления 52, а через подпружиненные зубья 94, 95, 96, 97 с входящими в зацепление храповыми зубьями 84 приводит во вращение корпус первой муфты одностороннего сцепления 52, и через фланец 85, закрепленный на корпусе первого барабана 53, и сам барабан 53. Первый барабан 53, вращаясь, начинает наматывать трос, закрепленный своим концом к концу длинного плеча рычага 24, и через опору 28 - поднимать вверх поршень гидроцилиндра 2. При движении вверх первого рычага 24 (короткого плеча) второй концевой выключатель 41 теряет механическое взаимодействие со стороны короткого плеча рычага 24 и разрывает замкнутую своими внутренними контактами электрическую цепь. Но первый магнитный пускатель 48 находится в рабочем состоянии т.к. с замкнутых неподвижных контактов первого ключа 44 напряжение сети поступает на первый концевой выключатель 40, а с него на первый магнитный пускатель 48. При возникновении контакта длинного плеча рычага 24 с управляющим входом первого концевого выключателя 40, его контакты разрываются и обесточивается первый магнитный пускатель 48, подвижные контакты которого размыкают контакты (неподвижные) первого ключа 44 и обесточиваются, а на вход первого электродвигателя 50 переменное сетевое напряжение перестает поступать; первый электродвигатель 50 останавливается, останавливается вращение первого редуктора 51, первой муфты одностороннего сцепления 52 и первого барабана 53. Пустотелый вал 88 первой муфты одностороннего сцепления 52 теряет зацепление подпружиненных зубьев 94, 95, 96 и 97 с храповыми зубьями 84 и под действием веса поршня гидроцилиндра 2 первая муфта одностороннего сцепления 52 начинает свободно вращаться в противоположном направлении до тех пор, пока поршень гидроцилиндра 2 не достигнет крайнего нижнего положения (не замкнутся контакты первого концевого выключателя 40 за счет поднятия вверх длинного рычага 24), а вместе с ним короткое плечо рычага 24 не замкнет через механический вход контакты второго концевого выключателя 41 и обеспечит подачу в следующем цикле питания первого магнитного пускателя 48 и первого двигателя 50. In the initial state, the pistons of the hydraulic cylinders 3 and 5 are in the highest position, and the pistons of the hydraulic cylinders 2 and 4 are in the lowermost position. Through the nozzles 36 and 37, the valves 38 and 39, the internal cavities of the hydraulic cylinders 3 and 5 and pipelines 6, 7, 8, 9 are filled with water (Fig. 1). By means of a network switch 45, an alternating mains voltage is supplied to the fixed contacts of the first key 44, and since the hydraulic piston or 4 are in the lowest position, the short arm of the lever 24 interacts with the control input of the second limit switch 41, which through its internal closed contacts provides the supply of alternating mains voltage through the closed contacts of the first limit switch 40 to the first magnetic actuator 48, which is movable contacts closes the fixed contacts of the first key 44, providing power to the first electric motor 50. The first electric motor 50 through the shaft of the first the gearbox 51 drives the hollow shaft 88 of the first one-way clutch 52 into rotation, and through the spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 with the ratchet teeth engaging 84, rotates the housing of the first one-way clutch 52, and through the flange 85 mounted on the housing the first drum 53, and the drum 53 itself. The first drum 53, rotating, begins to wind the cable fixed with its end to the end of the long arm of the lever 24, and through the support 28 to raise the piston of the hydraulic cylinder 2. When moving up the first lever 24 (short shoulder) in Ora limit switch 41 loses mechanical interaction by the short lever arm 24 and terminates its internal contacts closed circuit. But the first magnetic starter 48 is in working condition since from closed fixed contacts of the first key 44, the mains voltage is supplied to the first limit switch 40, and from it to the first magnetic actuator 48. When a long arm of the lever 24 contacts the control input of the first limit switch 40, its contacts break and the first magnetic starter 48 is disconnected, the movable contacts of which open the contacts (fixed) of the first key 44 and are de-energized, and the alternating mains voltage ceases to be supplied to the input of the first electric motor 50; the first electric motor 50 stops, the rotation of the first gearbox 51, the first one-way clutch 52 and the first drum 53 stops. The hollow shaft 88 of the first one-way clutch 52 loses the engagement of the spring-loaded teeth 94, 95, 96 and 97 with the ratchet teeth 84 and under the influence of the weight of the piston of the hydraulic cylinder 2, the first one-way clutch 52 begins to rotate freely in the opposite direction until the piston of the hydraulic cylinder 2 reaches its lowermost position (the contacts of the first end are not closed of the circuit breaker 40 by lifting up the long arm 24), and with it the short arm of the arm 24 will not close the contacts of the second limit switch 41 through the mechanical input and will provide the first magnetic starter 48 and the first motor 50 in the next power cycle.

Гидроцилиндры 3 и 5 с находящимися в крайнем верхнем положении своими поршнями включаются в работу в то время, когда поршни гидроцилиндров 2 или 4 находятся в крайнем нижнем положении посредством сетевого выключателя 47, включаемого одновременно с сетевым выключателем 45; на контакты второго ключа 46 и контакты концевых выключателей 42 и 43 поступает напряжение сети, но т. к. поршень гидроцилиндра 3 или 5 находится в крайнем верхнем положении, рычаг 25 своим концом короткого плеча также находится в крайнем верхнем положении, а третий концевой выключатель 42 и четвертый концевой выключатель 43, взаимодействующие с короткими и длинными плечами рычагов 25 в данный момент времени имеют разомкнутые контакты и не обеспечивают подачу сетевого напряжения на второй магнитный пускатель 49 и на второй электродвигатель 54. При движении поршня гидроцилиндров 3 вниз, короткое плечо рычага 25, взаимодействующее с механическим управляющим входом третьего концевого выключателя 42, замыкает своими внутренними контактными электрическую цепь питания и обеспечивает подачу сетевого напряжения на контакты четвертого концевого выключателя 43, который после поднятия длинного плеча рычага 25 вверх и потери механического воздействия на управляющий вход четвертого концевого выключателя 43 замкнет свои внутренние контакты и обеспечит подачу сетевого напряжения на второй магнитный пускатель 49. Второй магнитный пускатель 49 срабатывает и замыкает (своими подвижными контактами) неподвижные контактны второго ключа 46, обеспечивая подачу сетевого напряжения на второй электродвигатель 54. Второй электродвигатель 54 через вал второго редуктора 55 приводит во вращение пустотелый вал 88 второй муфты одностороннего сцепления 56, а через подпружиненные зубья 94, 95, 96, 97 с входящими в зацепление храповыми зубьями 84 приводит во вращение корпус второй муфты одностороннего сцепления 56, а через фланец 85, закрепленный на корпусе второго барабана 57, и сам барабан 57, который, вращаясь, начинает наматывать трос, закрепленный своим концом к концу длинного плеча рычага 25, и через опору 30 поднимать вверх поршень гидроцилиндра 3. Таким образом, обеспечивается синхронный подъем и синхронное опускание двух противоположно расположенных по диагоналям квадратов поршней гидроцилиндров. Поочередный подъем и опускание поршней гидроцилиндров 2 и 4 или 3 и 5 посредством использования рычагов 24, 25, 26, 27 позволяет при подъеме поршней гидроцилиндров 2, 3, 4, 5 затратить минимум электроэнергии, а опускание поршней гидроцилиндров 2, 3, 4, 5 произвести вообще без затрат электроэнергии. Но такой подъем и опускание поршней гидроцилиндров 2, 3, 4, 5 через запорные клапана односторонней проводимости 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, расположенные внутри разъемных выпуклостей трубопроводов 6, 7, 8, 9 и выполненные в виде корпуса (кольца) 59, пружины 60, закрепленной на корпусе 59, и шарика 61, закрепленного на другом конце пружины 60, обеспечивает протекание жидкой среды только в одном направлении по двум параллельно расположенным трубопроводам 6 и 8 или 7 и 9 одновременно, но не обеспечивает протекание жидкости в другом направлении путем перекрывания канала подпружиненным шариком 61. При этом, на жидкую среду, находящуюся в трубопроводах 6, 7, 8, 9 и в гидроцилиндрах 2, 3, 4, 5, действует давление поршней гидроцилиндров 2, 3, 4, 5, определяемое только массой сами поршней, и чем их масса значительней, тем больше и давление. Такое создаваемое давление потока жидкой среды создает более высокую гидродинамическую силу по сравнению с известными решениями и приводит к созданию более высокого вращающего момента гидротурбин 10, 11, 12, 13. Вращающий момент с гидротурбин 10, 11, 12, 13, путем сочлененных валов 71, 72, 73, 74 передается на шестерни (79, 80 или 81, 82), которые находятся в зацеплении с шестернями 69 или 70. При вращении гидротурбин 10 и 12, расположенных друг против друга по прямой линии (в первом цикле) и сочлененных своими выходами при помощи валов 71 и 72 с закрепленными на них шестернями 79, 80, закрепленных на корпусе 62 посредством подшипников 75, 76, вращательный момент (шестернями 79, 80) передается приведенной в зацепление с ними шестерне 70, которая закреплена на корпусе муфты одностороннего сцепления 64 посредством фланца 85 и которая своим пустотелым валом 88 с внутренними пазами 89 сочленена с вертикальным валом 63, имеющим свои продольные пазы и закрепленным внутри корпуса 62 посредством подшипников 66 и 67. Муфта одностороннего сцепления 64 своими подпружиненными зубьями 94, 95, 96, 97 приведена в зацепление с храповыми зубьями 84 и передает вращательный момент с шестерни 70 на вертикальный вал 63, имеющий в своей верхней части фланец 68 для крепления входа генератора 15. Когда вращение гидротурбин 10 и 12 прекратится (первый цикл окончился), тогда шестерни 79 и 80, сочлененные валами 71 и 72 с выходами гидротурбин 10 и 12, остановится, останавливая приведенную с ними в зацепление шестерню 70, закрепленную через фланец 85 с муфтой одностороннего сцепления 64, которая своим пустотелым валом 88 с внутренними пазами 89 соединена с вертикальными валом 63. Т. к. подпружиненные зубья 94, 95, 96, 97 не будут находится в зацеплении с храповыми зубьями 84, а будут утапливаться во внутренних выемках 90, 91, 92, 93 пустотелого вала 88, то пустотелый корпус 83 с храповыми зубьями 84 и соединенный с ним фланец 85 с закрепленной на нем шестерней 70 остановятся, в то время, как пустотелый вал 88 своими внутренними пазами 89 приведенный в зацепление с продольными пазами вертикального вала 63 будет продолжать вращение, т. к. при остановке гидротурбин 10 и 12 (первый цикл) начнут вращаться гидротурбины 11 и 13, передавая вращательный момент на шестерни 81 и 82, сочлененные с выходами гидротурбин 11 и 13 посредством валов 73 и 74. Шестерни 81 и 82 передают вращательный момент приведенной в зацепление с ними шестерне 69, которая своим пустотелым валом 88 с подпружиненными зубьями 94, 95, 96, 97 будет приходить в зацепление с храповыми зубьями 84, передавая тем самым вращательный момент с шестерни 69, закрепленной на фланце 85 муфты одностороннего сцепления 65, пустотелому валу 88, соединенному своими внутренними пазами 89 с продольными пазами вертикального вала 63 с закрепленным в верхней части фланцем 68 для крепления входа генератора 15. Hydraulic cylinders 3 and 5 with their pistons in their highest position are turned on when the pistons of hydraulic cylinders 2 or 4 are in their lowest position by means of a power switch 47, which is turned on simultaneously with the power switch 45; the voltage of the network is supplied to the contacts of the second key 46 and the contacts of the limit switches 42 and 43, but since the piston of the hydraulic cylinder 3 or 5 is in its highest position, the lever 25 with its end of the short arm is also in its highest position, and the third limit switch 42 and the fourth limit switch 43, interacting with the short and long shoulders of the levers 25 at a given time, have open contacts and do not provide the mains voltage to the second magnetic starter 49 and to the second electric motor 54. When when the piston of the hydraulic cylinders 3 moves downward, the short arm of the lever 25, interacting with the mechanical control input of the third limit switch 42, closes the electric supply circuit with its internal contacts and provides the mains voltage to the contacts of the fourth limit switch 43, which, after raising the long arm of the lever 25 up and losses mechanical impact on the control input of the fourth limit switch 43 will close its internal contacts and ensure the supply of mains voltage to the second magnet final starter 49. The second magnetic starter 49 activates and closes (with its movable contacts) the fixed contacts of the second key 46, providing a mains voltage to the second electric motor 54. The second electric motor 54 drives the hollow shaft 88 of the second one-way clutch 56 through the shaft of the second gearbox 55 and through the spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 with the ratchet teeth 84 engaged, it engages the rotation of the housing of the second one-way clutch 56, and through the flange 85 mounted on the housing w horn drum 57, and the drum 57 itself, which, rotating, starts to wrap the cable, fixed with its end to the end of the long arm of the lever 25, and through the support 30 to raise the piston of the hydraulic cylinder 3. This ensures a synchronous rise and synchronous lowering of two oppositely located diagonals of squares of pistons of hydraulic cylinders. Alternately raising and lowering the pistons of hydraulic cylinders 2 and 4 or 3 and 5 by using levers 24, 25, 26, 27 allows you to spend a minimum of electricity when lifting the pistons of hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5, and lowering the pistons of hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5 to produce no electricity at all. But such a rise and lowering of the pistons of the hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5 through the shut-off valves of one-sided conductivity 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, located inside the detachable bulges of the pipelines 6, 7, 8, 9 and made in the form of the housing (ring) 59, the spring 60, mounted on the housing 59, and the ball 61, mounted on the other end of the spring 60, allows the fluid to flow in only one direction along two parallel pipelines 6 and 8 or 7 and 9 at the same time, but not allows fluid to flow in the other direction by blocking the channel Ala spring ball 61. In this case, the pressure of the pistons of the hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5, determined only by the mass of the pistons themselves, acts on the liquid medium in the pipelines 6, 7, 8, 9 and in the hydraulic cylinders 2, 3, 4, 5 , and the greater their mass, the greater the pressure. This created pressure of the fluid flow creates a higher hydrodynamic force in comparison with the known solutions and leads to a higher torque of the turbines 10, 11, 12, 13. The torque from the turbines 10, 11, 12, 13, by means of articulated shafts 71, 72, 73, 74 is transmitted to gears (79, 80 or 81, 82), which are meshed with gears 69 or 70. When rotating the turbines 10 and 12, located opposite each other in a straight line (in the first cycle) and articulated by outputs with shafts 71 and 72 with a shear fixed to them by the stubs 79, 80 mounted on the housing 62 by means of bearings 75, 76, the rotational moment (gears 79, 80) is transmitted to the gear 70 engaged with them, which is mounted on the housing of the one-way clutch 64 by means of the flange 85 and which with its hollow shaft 88 sec internal grooves 89 is articulated with a vertical shaft 63 having its own longitudinal grooves and secured inside the housing 62 by means of bearings 66 and 67. The one-way clutch 64 is engaged with ratchet teeth with its spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 and 84 and transmits the torque from the gear 70 to the vertical shaft 63 having a flange 68 in its upper part for fastening the input of the generator 15. When the rotation of the hydraulic turbines 10 and 12 has stopped (the first cycle has ended), then the gears 79 and 80, articulated by the shafts 71 and 72 with the outputs of the hydraulic turbines 10 and 12, it will stop, stopping the gear 70 brought with them, fixed through the flange 85 with the one-way clutch 64, which is connected to the vertical shaft 63 by its hollow shaft 88 with internal grooves 89. Since the spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 will not be engaged with the ratchet teeth 84, but will be sunk in the internal recesses 90, 91, 92, 93 of the hollow shaft 88, then the hollow body 83 with the ratchet teeth 84 and the flange 85 connected to it with the gear 70 fixed to it will stop, while the hollow shaft 88, with its internal grooves 89 brought into engagement with the longitudinal grooves of the vertical shaft 63, will continue to rotate, because when the turbines 10 and 12 stop (the first cycle), the turbines 11 and 13 start to rotate, transmitting the rotational moment to gears 81 and 82, articulated with the outlets of the hydraulic turbines 11 and 13 through the shafts 73 and 74. The gears 81 and 82 transmit the rotational moment of the gear 69 engaged with them, which will come into engagement with the ratchet teeth with their hollow shaft 88 with spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 84, thereby transmitting torque from the gear 69, mounted on the flange 85 of the one-way clutch 65, to the hollow shaft 88, connected by its internal grooves 89 to the longitudinal grooves of the vertical shaft 63 with the flange 68 fixed in the upper part for fixing the input Nerator 15.

После остановки гидротурбин 11 и 13, сочлененных своими входами посредством валов 73 и 74 с шестернями 81 и 82, приведенными в зацепление с шестерней 69, которая закреплена на фланце 85 муфты одностороннего сцепления 65, соединенном жестко с пустотелым валом 88 и имеющем во внутренней своей полости храповые зубья 84, которые остановившись будут утапливать подпружиненные зубья 94, 95, 96, 97 в выемках 90, 91, 92, 93 пустотелого вала 88, который имея свои внутренние пазы 89 будет приведен в зацепление с продольными пазами вертикального вала 63, в верхней части которого закреплен фланец 68 для крепления входа генератора 15, который будучи жестко соединенным с фланцем 68 в свою очередь закреплен на вертикальном валу 63 и который своими продольными пазами соединен с пустотелым валом 88, муфт одностороннего сцепления 65 и 64, имеющих свои внутренние пазы и связанных с шестернями 69 и 70 фланцами 85, которые взаимодействуют своими подпружиненными зубьями 94, 95, 96, 97 с храповыми зубьями 84, утапливая их (подпружиненные зубья) в выемка 90, 91, 92, 93 или приводя их в зацепление с храповыми зубьями 84, что позволяет шестерням 69, 70 вращаться или стоять по очереди (это зависит от цикла), а вертикальному валу 63 с закрепленными в верхней части фланцем 68 для крепления входа генератора 15, вращаться без перерывов и в одну сторону. After stopping the hydraulic turbines 11 and 13, articulated by their inputs through shafts 73 and 74 with gears 81 and 82, engaged with gear 69, which is mounted on the flange 85 of the clutch 65, rigidly connected to the hollow shaft 88 and having in its internal cavity ratchet teeth 84, which, when stopped, will sink the spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 in the recesses 90, 91, 92, 93 of the hollow shaft 88, which, having its internal grooves 89, will be engaged with the longitudinal grooves of the vertical shaft 63, in the upper part which about fixed flange 68 for mounting the input of the generator 15, which, being rigidly connected to the flange 68, in turn, is mounted on a vertical shaft 63 and which is connected by its longitudinal grooves with the hollow shaft 88, single-clutch couplings 65 and 64, having their own internal grooves and associated with gears 69 and 70, flanges 85, which interact with their spring-loaded teeth 94, 95, 96, 97 with ratchet teeth 84, flushing them (spring-loaded teeth) into the recess 90, 91, 92, 93 or engaging them with ratchet teeth 84, which allows gears 69, 70 bp schatsya or stand on the queue (it depends on the cycle), a vertical shaft 63 fixed to the top of the flange 68 for fixing the input of the generator 15 to rotate without interruption and in the same direction.

С выхода блока отбора мощности 14 через фланец 68, сочлененный с валом генератора 15, вращающий момент передается на вход генератора 15, который при вращении вала генератора 5 наводит ЭДС во вторичной обмотке генератора 15, с которой снимается переменное напряжение. From the output of the power take-off unit 14 through the flange 68, coupled to the shaft of the generator 15, the torque is transmitted to the input of the generator 15, which, when the shaft of the generator 5 rotates, induces an EMF in the secondary winding of the generator 15, from which the alternating voltage is removed.

Таким образом предлагаемая гидроэлектростанция позволяет получить: более высокое значение гидродинамической силы протекающей в трубопроводах жидкой среды, путем создания более мощного потока жидкой среды в трубопроводах, значения которого определяются только массой поршней гидроцилиндров. При этом предлагаемая гидроэлектростанция при относительно меньших габаритах имеет более высокий КПД относительно существующих, за счет создания большей гидродинамической силы. Thus, the proposed hydroelectric power station allows to obtain: a higher value of the hydrodynamic force of the fluid flowing in the pipelines by creating a more powerful fluid flow in the pipelines, the values of which are determined only by the mass of the pistons of the hydraulic cylinders. Moreover, the proposed hydroelectric power station with relatively smaller dimensions has a higher efficiency relative to the existing ones, due to the creation of a greater hydrodynamic force.

Claims

A hydroelectric power station containing a base, pipelines located on the base, hydraulic turbines installed inside the pipelines, a power take-off unit installed on the base and articulated by its inputs with the corresponding outputs of the hydraulic turbines, and a generator installed on the base and connected by its input to the output of the power take-off unit, characterized the fact that it is equipped with four hydraulic cylinders installed on the base and communicated by their internal working cavities through pipelines that are enes same length and arranged at 90 ^o to each other to form a loop, four levers with supports mounted on the base and connected the ends of their short arms to the respective rods of hydraulic cylinders, four control lever mounted on the base and fused its first output with the ends long shoulders of the corresponding levers with the possibility of interaction with their second and third outputs with the ends of long and short shoulders of the levers, and four pairs of shut-off valves nd conductivity, each pair of which is mounted inside one of the conduits, wherein in each pair of valves of one set and the other to the respective water turbine.