RU2091610C1

RU2091610C1 - Submersible hydraulic unit for taking energy off fluid medium

Info

Publication number: RU2091610C1
Application number: RU9494034543A
Authority: RU
Inventors: Ильмер Юсупович Хасанов; Наиль Абдуллович Башкиров; Рамзи Амирович Зарипов; Юрий Васильевич Молитвин
Original assignee: Ильмер Юсупович Хасанов; Наиль Абдуллович Башкиров; Рамзи Амирович Зарипов; Юрий Васильевич Молитвин
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU94034543A

Abstract

FIELD: hydraulic power engineering. SUBSTANCE: horizontal rotor is mounted on vertical posts and carries sections built up of rectangular frames with hydrofoil-profile blades mounted for turning in parallel to rotor axis. Rotor is installed for vertical displacement. Frames are made in the form of collar beams with collars fixed on rotor shaft. Blades are mounted on collars for turning through 180 deg. Blade length is greater than external size of collars. Electric generator is coupled to rotor by means of flexible shaft and hydraulic drive. EFFECT: improved design. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике, конкретно к гидроагрегатам для съема энергии текучей среды, в частности для использования энергии рек, каналов и т.д. The invention relates to hydropower, in particular to hydraulic units for removing fluid energy, in particular for using the energy of rivers, channels, etc.

Известна свободнопоточная гидроэнергетическая установка [1] содержащая лопасти, закрепленные на гибком валу в виде троса, соединенного с приводом, установленного на опоре над уровнем воды, причем опора выполнена плавучей на якоре, свободный конец троса имеет груз, лопасти имеют дугообразную форму и аэродинамический профиль. Попадание мусора снижает эффективность работы установки, который является стопором для лопастей. Кроме того, ее невозможно использовать в период замерзания реки. Known free-flow hydropower installation [1] containing blades mounted on a flexible shaft in the form of a cable connected to a drive mounted on a support above the water level, the support being anchored, the free end of the cable has a load, the blades have an arcuate shape and an aerodynamic profile. The ingress of debris reduces the efficiency of the installation, which is a stopper for the blades. In addition, it cannot be used during the freezing of the river.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является гидроагрегат для использования энергии текучей среды [2] содержащий ротор с закрепленными на нем лопастями, установленными с возможностью поворота вокруг своих осей, параллельных оси ротора, электрогенератор, кинематически связанный с ротором. Причем лопасти выполнены гидродинамического профиля, оси их вращения размещены со смещением, выполнены в виде секций из прямоугольных рам, а сам ротор установлен на вертикальных стойках. The closest in technical essence to the claimed invention is a hydraulic unit for using the energy of a fluid [2] containing a rotor with blades mounted on it, mounted to rotate around its axes parallel to the axis of the rotor, an electric generator kinematically connected with the rotor. Moreover, the blades are made of a hydrodynamic profile, the axes of their rotation are offset, made in the form of sections of rectangular frames, and the rotor itself is mounted on vertical struts.

Целью изобретения является упрощение и повышение эффективности работы погружного гидроагрегата круглый год в любой климатической зоне в текучей среде. The aim of the invention is to simplify and increase the efficiency of a submersible hydraulic unit all year round in any climatic zone in a fluid.

Цель достигается тем что в предложенном погружном гидроагрегате для съема энергии текучей среды, содержащем ротор с закрепленными на нем лопастями гидродинамического профиля, установленными с возможностью поворота параллельно оси ротора, и электрогенератор, согласно изобретению ротор закреплен подвижно параллельно дну и перпендикулярно потоку на вертикальных стойках, снабжен прямоугольными рамами в виде ригелей, жестко закрепленных на валу ротора, образующих вместе с лопастями на полках ригелей секцию, причем лопасти установлены с возможностью поворота на 180^o длиной большей наружного размера полки ригелей, а электрогенератор соединен с ротором через гибкий вал и гидропривод. Секции ротора расположены со смещением относительно друг друга и каждая секция содержит не менее трех рам в зависимости от глубины и скорости текучей среды.The goal is achieved by the fact that in the proposed submersible hydraulic unit for removing energy of a fluid containing a rotor with hydrodynamic profile blades mounted on it, mounted to rotate parallel to the axis of the rotor, and the generator, according to the invention, the rotor is mounted movably parallel to the bottom and perpendicular to the flow on vertical struts, equipped rectangular frames in the form of crossbars, rigidly fixed on the rotor shaft, forming a section together with the blades on the shelves of the crossbars, and the blades are mounted with POSSIBILITY rotation through 180 ^o length greater external size crossbars shelves, and an electric generator connected to the rotor via a flexible shaft and a hydraulic actuator. The rotor sections are offset relative to each other and each section contains at least three frames, depending on the depth and speed of the fluid.

На фиг. 1 изображена схема расположения гидроагрегата; на фиг. 2 схема расположения гидроагрегатов в текучей среде, вид сверху; на фиг. 3 схема работы секции в открытой текучей среде; на фиг. 4 то же, в закрытой текучей среде. In FIG. 1 shows a layout of a hydraulic unit; in FIG. 2 layout of hydraulic units in a fluid, top view; in FIG. 3 diagram of the operation of the section in open fluid; in FIG. 4 is the same in closed fluid.

Гидроагрегат содержит вал ротора 1 с жестко посаженными на него ступицами 2 (фиг. 1), в которых укреплены ригели 3. На полке ригеля 3 подвижно на шарнирах 4 установлены лопасти 5. Вал ротора 1 подвижно при помощи подшипникового узла 6 и ползунов 7 закреплен на вертикальных стойках 8 и соединен через гибкий вал 9 и гидропривод с электрогенератором 10. Гидропривод состоит из гидронасоса 11 напорного шланга 12, подводящего масло к гидроматору 13, который соединен полумуфтами 14 с электрогенератором 10. Гидронасос соединен с емкостью масла 15 через всасывающий шланг 16. От электрогенератора постоянный ток поступает на модуль электропитания 17. Стойки имеют транспортирующие ушки 18 и поплавок обнаружения 19, а гибкий вал 9 заключен в чехол 20. Гидропривод с электрогенератором установлены на берегу. The hydraulic unit comprises a rotor shaft 1 with hubs 2 rigidly mounted on it (Fig. 1), in which bolts 3 are mounted. Blades 5 are mounted on the shelf of the bolt 3 movably on hinges 4. The rotor shaft 1 is movably mounted using a bearing unit 6 and sliders 7 to vertical struts 8 and is connected through a flexible shaft 9 and a hydraulic actuator with an electric generator 10. The hydraulic actuator consists of a hydraulic pump 11 of the pressure hose 12, which supplies oil to the hydraulic 13, which is connected by half couplings 14 to the electric generator 10. The hydraulic pump is connected to the oil tank 15 through the suction second hose 16. From the electric direct current is supplied to the power supply module 17. Racks are transporting lugs 18 and the float detection 19, and the flexible shaft 9 is enclosed in a cover 20. The hydraulic drive with an electric generator installed on the beach.

Гидроагрегат работает следующим образом. Ротор гидроагрегата опускается в текучую среду перпендикулярно течению, параллельно дну. Работа секций зависит от распределения скоростей и мощности потока (фиг. 3). Для открытых текучих сред распределение скоростей от максимального до минимального меняется от поверхности до дна. (фиг. 3). Для закрытых текучих сред такая закономерность наблюдается начиная от середины потока. Лопасти вращают вал при максимальном перепаде скорости в потоке. Под действием текущей среды лопасти 5 ротора, расположенные над валом положений I, II, III, перекрывают площадь потока и, создав максимальное сопротивление потоку, под действием разности скоростей начинают вращать вал ротора 1. Лопасти 5, расположенные ниже оси вала положений IV, V, наоборот, разворачиваются по течению, освобождая путь потоку через пространство нижних ригелей, максимально уменьшая сопротивление. Ротор вращает вал гидронасоса II, насос по всасывающему шлангу 16 засасывает масло из емкости 15 и под давлением подает его по напорному шлангу 12 в гидромотор 13. Из гидромотора 13 масло поступает снова в емкость 15. Гидромотор 13 при этом вращается и приводит в движение электрогенератор 10. Частота вращения агрегатов регулируется системой клапанов. The hydraulic unit operates as follows. The rotor of the hydraulic unit is lowered into the fluid perpendicular to the flow, parallel to the bottom. The operation of the sections depends on the distribution of speeds and power flow (Fig. 3). For open fluids, the velocity distribution from maximum to minimum varies from surface to bottom. (Fig. 3). For closed fluids, this pattern is observed starting from the middle of the stream. The blades rotate the shaft at the maximum differential speed in the stream. Under the influence of the current medium, the rotor blades 5 located above the shaft of positions I, II, III, overlap the flow area and, creating maximum resistance to the flow, begin to rotate the rotor shaft 1 under the influence of the speed difference. The blades 5 located below the axis of the shaft of positions IV, V, on the contrary, they unfold with the flow, freeing the way for the flow through the space of the lower crossbars, minimizing the resistance. The rotor rotates the shaft of the hydraulic pump II, the pump sucks the oil from the tank 15 through the suction hose 16 and presses it through the pressure hose 12 into the hydraulic motor 13. From the hydraulic motor 13, the oil flows again into the tank 15. In this case, the hydraulic motor 13 rotates and drives the electric generator 10 The speed of the units is regulated by a valve system.

Установкой нескольких погружных гидроагрегатов (фиг. 2) в текучей среде можно получать энергию разной мощности или заменить плотинную ГЭС и сэкономить миллиарды рублей и природу для народного хозяйства страны. By installing several submersible hydraulic units (Fig. 2) in a fluid medium, it is possible to obtain energy of different capacities or replace a dam hydroelectric power station and save billions of rubles and nature for the national economy.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в качестве микрогидроэлектростанции, установленной на реках, каналах и др. Работающая микроГЭС не нарушает экологическую обстановку местности, а в полевых условиях решает часть проблем с электропитанием средств оповещения с целью защиты от загрязнения малых водных объектов, освещения поселков нефтяников и геологов, и других целей. Применительно к малым рекам разработана эффективная микроГЭС для электроснабжения средств сигнализации оповещения загрязнения водных объектов. МикроГЭС легко монтируется, без дополнительных затрат и водных, земляных работ, отличается низкой себестоимостью, не требует специального обслуживания. Может найти повсеместное применение на малых реках. Причем в качестве гидронасоса, гидромотора и электрогенератора может быть использовано серийно выпускаемое промышленностью оборудование. The present invention can be used as a microhydroelectric power station installed on rivers, canals, etc. A working micro hydroelectric power station does not violate the ecological situation of the area, and in the field it solves some of the problems with power supply of warning devices to protect small water bodies from pollution, and to illuminate oil and geologist villages , and other purposes. In relation to small rivers, an effective micro hydroelectric station has been developed for the power supply of signaling means for warning pollution of water bodies. Micro hydroelectric power station is easy to install, without additional costs and water, earthworks, low cost, does not require special maintenance. May find widespread use on small rivers. Moreover, as a hydraulic pump, a hydraulic motor and an electric generator, equipment commercially available from industry can be used.

Claims

1. Submersible hydraulic unit for removing fluid energy, comprising vertical struts and a horizontal rotor mounted on them with sections of rectangular frames mounted thereon with hydrodynamic profile blades arranged to rotate parallel to the rotor axis, and an electric generator, characterized in that the rotor is mounted on racks with the possibility of vertical movement, the frames are made in the form of crossbars with shelves rigidly mounted on the rotor shaft, and the blades are mounted on the shelves of the crossbars with the possibility of rotation at 180 ^o , and the length of the blades is made greater than the outer size of the flange of the crossbars, while the electric generator is connected to the rotor by means of a flexible shaft and hydraulic drive.

2. The hydraulic unit according to claim 1, characterized in that the rotor sections are offset relative to each other and each section contains at least three frames.