RU2108482C1 - Hydroelectric station - Google Patents

Hydroelectric station Download PDF

Info

Publication number
RU2108482C1
RU2108482C1 RU95103811A RU95103811A RU2108482C1 RU 2108482 C1 RU2108482 C1 RU 2108482C1 RU 95103811 A RU95103811 A RU 95103811A RU 95103811 A RU95103811 A RU 95103811A RU 2108482 C1 RU2108482 C1 RU 2108482C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
branch
axis
river
flexible elements
Prior art date
Application number
RU95103811A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95103811A (en
Inventor
Василий Алексеевич Горлов
Иван Алексеевич Горлов
Original Assignee
Василий Алексеевич Горлов
Иван Алексеевич Горлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Алексеевич Горлов, Иван Алексеевич Горлов filed Critical Василий Алексеевич Горлов
Priority to RU95103811A priority Critical patent/RU2108482C1/en
Publication of RU95103811A publication Critical patent/RU95103811A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2108482C1 publication Critical patent/RU2108482C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: power generation. SUBSTANCE: hydraulic engine is connected with pump for transferring water into storage reservoir connected to turbine of electric generator. Hydraulic engine is made in form of endless chain of flexible members with blades forming upper and lower strands. Hydraulic engine has guides and struts and each blade has axle with solids of revolution on ends rigidly coupled with blade by means of brackets, and by other ends, with axle of preceding blade. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для превращения энергии водяного потока реки в электрическую. The invention relates to devices for converting the energy of a river's water stream into electrical energy.

Известна ГЭС нового типа, содержащая плотину с насосами, перекачивающими воду из реки по трубопроводу в накопитель, выполненный в виде бассейна, расположенного выше уровня реки, и трубопровод, служащий для спуска воды из накопителя к турбине электрогенератора (см. журнал "Изобретатель и рационализатор", N 8, 1991 г., с. 14, и авт.св. NN 1142654 и 1620665). A new type of hydroelectric station is known, which contains a dam with pumps pumping water from the river through a pipeline to a storage tank, made in the form of a basin located above the river level, and a pipeline serving to drain water from the storage tank to the generator’s turbine (see the journal "Inventor and rationalizer" , N 8, 1991, p. 14, and ed. St. NN 1142654 and 1620665).

Недостатком такой ГЭС является необходимость применения плотины, что ведет к нарушению естественного режима реки и большим затратам средств на ее построение и эксплуатацию. The disadvantage of such a hydroelectric power station is the need to use a dam, which leads to a violation of the natural regime of the river and the large cost of funds for its construction and operation.

Известна ГЭС, содержащая по крайней мере один насос, перекачивающий воду из реки по трубопроводу в накопитель, расположенный выше уровня реки, причем вращение насоса обеспечено гидродвигателем, выполненным в виде бесконечной цепи и гибких элементов с лопастями, охватывающих головные и хвостовые шкивы, при этом лопасти нижней ветви гибких элементов и вал хвостовых шкивов с его подшипниками погружены в водяной поток так, что направление движения нижней ветви с лопастями по отношению направления движения водяного потока образует угол больший, чем направление движения верхней ветви. A hydroelectric station is known, which contains at least one pump that pumps water from the river through a pipeline to a reservoir located above the river level, and the rotation of the pump is provided by a hydraulic motor made in the form of an endless chain and flexible elements with blades covering the head and tail pulleys, while the blades the lower branch of the flexible elements and the shaft of the tail pulleys with its bearings are immersed in the water stream so that the direction of movement of the lower branch with the blades with respect to the direction of movement of the water stream forms an angle of pain greater than the direction of motion of the upper branch.

Недостатком такой ГЭС является низкий КПД и недолговечность ее рабочего органа, т.е. цепи гибких элементов. The disadvantage of such a hydroelectric power station is its low efficiency and the fragility of its working body, i.e. chains of flexible elements.

Это обусловлено тем, что контакт с водяным потоком реки, нижней ветви гибких элементов с лопастями и вала хвостовых шкивов рабочего органа ведет к увеличению сопротивления при его вращении, причем без нагрузки и интенсивной коррозии, и тем самым к снижению КПД и долговечности его работы. This is due to the fact that contact with the water flow of the river, the lower branch of the flexible elements with blades and the shaft of the tail pulleys of the working body leads to an increase in resistance during its rotation, and without load and intense corrosion, and thereby reduce the efficiency and durability of its operation.

К тому же расположение нижней ветви гибких элементов в водяном потоке реки под большим углом к направлению движения водяного потока способствует силе водяного потока разложиться на два вектора, действующих: один в направлении А полезной нагрузки для вращения головных шкивов, другой в направлении В действует паразитному, т.е. бесполезному натяжению цепи гибких элементов, притом не только нижней ветви, но и верхней - нерабочей ветви, а это и ведет к увеличению силы трения шарнирных соединений гибких элементов прямо пропорционально силе водяного потока. In addition, the location of the lower branch of flexible elements in the river’s water stream at a large angle to the direction of the water stream’s movement contributes to the force of the water stream decomposing into two vectors acting: one in the payload direction A for rotation of the head pulleys, the other in the direction B acts parasitic, t .e. useless tension of the chain of flexible elements, not only the lower branch, but also the upper branch of the non-working branch, and this leads to an increase in the friction force of the hinged joints of the flexible elements in direct proportion to the strength of the water flow.

Этому способствует и то, что точка опоры, выполненная вблизи оси вращения лопасти, ограничивающая поворот лопасти, и шарнирное соединение лопасти с гибким элементом, расположенные вблизи друг от друга и на одном и том же гибком элементе, также действует на натяжение цепи, причем с многократной силой водяного потока из-за разности плеч лопасти, которые постоянно стремятся повернуть гибкий элемент вокруг оси лопасти и тем самым удерживают цепь в постоянном натяжении. This is facilitated by the fact that the fulcrum, made near the axis of rotation of the blade, restricting the rotation of the blade, and the articulation of the blade with a flexible element located close to each other and on the same flexible element, also affects the tension of the chain, and with multiple the force of the water flow due to the difference between the shoulders of the blade, which constantly tend to rotate the flexible element around the axis of the blade and thereby keep the chain in constant tension.

Задачей изобретения является повышение КПД гидроэлектростанции и повышение долговечности ее рабочего органа. The objective of the invention is to increase the efficiency of a hydroelectric power station and increase the durability of its working body.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известной гидроэлектростанции, содержащей по крайней мере один насос, перекачивающий воду из реки по трубопроводу в накопитель, расположенный выше уровня реки, причем вращение насоса, обеспеченное гидродвигателем, выполненным в виде бесконечной цепи гибких элементов с лопастями, охватывающих головные и хвостовые шкивы, каждый конец оси лопасти снабжен телом качения, а каждая ветвь цепи гибких элементов, в свою очередь, снабжена направляющей, обеспечивающей телам качения движение самокатом: верхней ветви от верхней мертвой точки - ВМТ хвостовых шкивов, до нижней мертвой точки - НМТ головных шкивов, а нижней ветви гибких элементов - от НМТ шкивов, до НМТ хвостовых. The specified technical result is achieved due to the fact that in a known hydroelectric power station containing at least one pump that pumps water from the river through a pipeline to a reservoir located above the river level, the rotation of the pump provided by a hydraulic motor made in the form of an endless chain of flexible elements with blades covering the head and tail pulleys, each end of the axis of the blade is equipped with a rolling body, and each branch of the chain of flexible elements, in turn, is equipped with a guide providing the rolling bodies with two Scooter: the upper branch from the top dead center - TDC of the tail pulleys, to the bottom dead center - the BDC of the head pulleys, and the lower branch of the flexible elements - from the BDC of the pulleys to the BDC of the tail.

Притом угол наклона нижней ветви гибких элементов относительно направления движения водяного потока может быть установлен наименьшим, чем угол наклона верхней ветви, но обеспечивающим движение телам качения по направляющим самокатом, и лопасти нижней (рабочей) ветви гибких элементов погружены в водяной поток реки так, что площадь контактируемой поверхности передних лопастей, расположенных у головных шкивов, меньше чем площадь контактируемой поверхности лопастей хвостовых шкивов, и не контактируют с водяным потоком реки бесконечная цепь гибких элементов с телами качения и валы хвостовых и головных шкивов с их подшипниками. Moreover, the angle of inclination of the lower branch of the flexible elements relative to the direction of movement of the water flow can be set smaller than the angle of inclination of the upper branch, but providing movement to the rolling bodies along the guide scooter, and the blades of the lower (working) branch of the flexible elements are immersed in the river’s water flow so that the area the contact surface of the front blades located at the head pulleys is less than the area of the contact surface of the tail pulley blades, and they do not come into contact with the river water flow nb flexible elements with rolling elements and shafts of tail and head pulleys with their bearings.

Кроме того, для снижения силы трения шарнирных соединений гибких элементов как рабочей, так и холостой ветви, ось лопасти может быть снабжена кронштейнами, удерживающими лопасть на расстоянии от оси, и откосинами, которые каждая из последних шарнирно соединена одним концом с кронштейном этой лопасти, другим - с осью предыдущей лопасти. In addition, to reduce the frictional force of the articulated joints of flexible elements of both the working and idle branches, the axis of the blade can be equipped with brackets that hold the blade at a distance from the axis, and slopes, each of which last are pivotally connected at one end to the bracket of this blade, the other - with the axis of the previous blade.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гидроэлектростанций; на фиг. 2 - разрез шестеренного насоса, для лучшего показа пути водяного потока в нем; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1. In FIG. 1 shows a schematic diagram of hydroelectric power plants; in FIG. 2 is a sectional view of a gear pump to better show the water flow path therein; in FIG. 3 - node I in FIG. one.

Гидроэлектростанция содержит по крайней мере один насос 1, перекачивающий воду из реки по трубопроводу 2 в накопитель 3, расположенный выше уровня реки на высоте необходимой мощности сбрасываемого из него водяного потока, гидродвигатель 4, рабочий орган которого выполнен в виде бесконечной цепи гибких элементов с шарнирно соединенными с ними лопастями 5, охватывающих головные шкивы 6 и хвостовые шкивы 7, образующих две ветви: холостую (верхняя) и рабочую (нижняя). Ось 8 каждой лопасти снабжена кронштейнами 6, каждый из которых жестко связан с ней и удерживает лопасть на расстоянии от оси. Откосины 10 шарнирно связаны одним концом с кронштейнами 9, а другим с осью 8 предыдущей лопасти 5. Кроме того, обе ветви рабочего органа снабжены направляющей 11, а ось 8 лопасти 5 - телами 12 качения по ним, при этом каждая ветвь гибких элементов расположена под углом α и β к линии горизонта с возможностью обеспечения движение телам качения самокатом и, тем самым, при вращении гидродвигателя водяным потоком реки он не оказывает сопротивление водяному потоку, кроме подъема 3-4-х лопастей на высоту диаметра хвостового шкива и полезной нагрузки. Накопитель 3 имеет для предотвращения его переполнения трубопровод 13 и трубопровод 14, служащий для спуска водяного потока к турбине электрогенератора ГЭС-15. При необходимости трубопроводы 13 и 14 и емкость накопителя 3 могут быть снабжены элементами обогрева их в зимнее время, например воздухопроводом 16 и слоем изоляции 17 с кожухом 16, с возможностью секционной сборки их, соединенных с источником теплого воздуха, расположенным, например, в помещении ГЭС-15. The hydroelectric power station contains at least one pump 1 that pumps water from the river through a pipe 2 to a reservoir 3 located above the river level at the height of the required power of the water flow discharged from it, a hydraulic motor 4, the working body of which is made in the form of an endless chain of flexible elements with pivotally connected with them blades 5, covering the head pulleys 6 and tail pulleys 7, forming two branches: idle (upper) and working (lower). The axis 8 of each blade is equipped with brackets 6, each of which is rigidly connected with it and keeps the blade at a distance from the axis. The slopes 10 are pivotally connected at one end to the brackets 9, and the other to the axis 8 of the previous blade 5. In addition, both branches of the working body are provided with a guide 11, and the axis 8 of the blade 5 is provided with rolling bodies 12 along them, with each branch of the flexible elements located under angle α and β to the horizon line with the possibility of ensuring the movement of the rolling bodies by the scooter and, therefore, when the hydraulic motor rotates with the water flow of the river, it does not resist the water flow, except for lifting 3-4 blades to the height of the tail pulley diameter and payload. The drive 3 has to prevent its overflow pipe 13 and pipe 14, which serves to lower the water flow to the turbine of the generator HES-15. If necessary, the pipelines 13 and 14 and the capacity of the drive 3 can be equipped with elements for heating them in the winter, for example, an air duct 16 and an insulation layer 17 with a casing 16, with the possibility of sectional assembly of them, connected to a source of warm air located, for example, in a hydroelectric power station -15.

Работает такая гидроэлектростанция следующим образом. Such a hydroelectric power station operates as follows.

Гидродвигатель 4 своими лопастями 5 рабочей ветви принимает всю силу напора водяного потока занимаемой им площади реки и, вращая вал шкива 6 отбора мощности гидродвигателя, соединенного по необходимости через редуктор или без него с ведущей шестерней 19 насоса 1, передает на нее вращение ведомой шестерни 20, причем вся сила напора водяного потока идет на вращение насоса 1, кроме потери той силы, которая необходима на подъем трех лопастей 21, 22, 23, находящихся на хвостовых шкивах 7, так как остальные в количестве 23 лопастей (см. фиг. 1) движутся по направляющейся 11 самокатом. При этом рабочая ветвь гибких элементов гидродвигателя 4 с помощью направляющей 11 движется прямолинейно и параллельно ей и тем самым не создает натяжение цепи гибких элементов холостой ветви, которые в данном случае движутся самокатом и в свободном состоянии и не оказывают никакого сопротивления от принудительного натяжения, как это имеет место в прототипе, от расположения рабочей ветви под большим углом к направлению движения водяного потока и расположения опор лопасти вблизи центра оси ее вращения. В предложенном для предотвращении поворота лопасти 5 вокруг оси 8 опорой служит откосина 10, которая, принимая часть силы напора водяного потока, приходящей на площадь лопасти 5, передает ее на ось 8 предыдущей лопасти, тем самым сохраняет прямолинейное положение гибкого элемента и с помощью направляющей 11 прямолинейное его движение, что и способствует устранению натяжения холостой ветви рабочего органа, находящейся без нагрузки, и, следовательно, увеличению срока ее службы. The hydraulic motor 4 with its blades 5 of the working branch receives all the pressure force of the water flow occupied by the river area and, rotating the pulley shaft 6 of the hydraulic motor power take-off, connected, if necessary through the gearbox or without it, with the drive gear 19 of the pump 1, transfers the rotation of the driven gear 20 to it, moreover, the entire pressure force of the water flow goes to the rotation of the pump 1, except for the loss of the force that is necessary to lift the three blades 21, 22, 23 located on the tail pulleys 7, since the rest in the amount of 23 blades (see Fig. 1) move by nap tumbling 11 scooters. In this case, the working branch of the flexible elements of the hydraulic motor 4 with the help of the guide 11 moves rectilinearly and parallel to it and thereby does not create a chain tension of the flexible elements of the idle branch, which in this case move by a scooter and in a free state and do not exert any resistance from forced tension, like this takes place in the prototype, from the location of the working branch at a large angle to the direction of movement of the water flow and the location of the supports of the blade near the center of the axis of its rotation. In the proposed to prevent the rotation of the blade 5 around the axis 8, the support is the slope 10, which, taking part of the pressure force of the water flow coming to the area of the blade 5, transfers it to the axis 8 of the previous blade, thereby preserving the rectilinear position of the flexible element and using the guide 11 its rectilinear movement, which helps to eliminate the tension of the idle branch of the working body, which is without load, and, consequently, increase its service life.

Экономическая эффективность состоит в том, что с повышением долговечности рабочего органа гидроэлектростанции и повышением ее мощности откроется путь для ее применения в массовом виде и тем самым человечество сможет избавиться от применения экологически вредных способов добычи необходимого количества электроэнергии, как, например, атомных электростанций. The economic efficiency lies in the fact that with an increase in the durability of the working body of a hydroelectric power station and an increase in its capacity, a way will be opened for its widespread use and thus humanity will be able to get rid of the use of environmentally harmful methods of extracting the required amount of electricity, such as nuclear power plants.

Claims (3)

1. Гидроэлектростанция, содержащая по крайней мере один насос для перекачки воды из реки по трубопроводу в накопитель, расположенный выше уровня реки и подключенный к турбине электрогенератора, при этом насос связан с гидродвигателем, выполненным в виде бесконечной цепи гибких элементов с лопастями, охватывающих головные и хвостовые шкивы с образованием верхней и нижней ветвей, отличающаяся тем, что гидродвигатель снабжен направляющими и откосинами, а каждая лопасть - осью с телами качения по концам, жестко связанной с лопастью посредством кронштейнов, причем каждая ветвь цепи гибких элементов расположена под углом к линии горизонта с возможностью обеспечения движения самокатом тел качения по направляющим, при этом откосины шарнирно самокатом тел качения по направляющим, при этом откосины шарнирно связаны одними концами с кронштейнами, а другими - с осью предыдущей лопасти. 1. A hydroelectric power station containing at least one pump for pumping water from a river through a pipeline to a reservoir located above the river level and connected to an electric generator turbine, the pump being connected to a hydraulic motor made in the form of an endless chain of flexible elements with blades covering the head and tail pulleys with the formation of upper and lower branches, characterized in that the hydraulic motor is equipped with guides and slopes, and each blade has an axis with rolling bodies at the ends, rigidly connected with the blade of means brackets, and each branch of the chain of flexible elements is located at an angle to the horizon with the ability to ensure that the scooter moves the rolling bodies along the guides, while the slopes are articulated by the scooter along the guides, while the slopes are pivotally connected at one end to the brackets and the other to the axis previous blade. 2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона нижней ветви выполнен меньше, чем угол наклона верхней ветви, при этом бесконечная цепь и тела качения расположенные у головных шкивов, погружены в поток меньше, чем лопасти, расположенные у хвостовых шкивов. 2. Hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the lower branch is made smaller than the angle of inclination of the upper branch, while the endless chain and rolling elements located at the head pulleys are immersed in the stream less than the blades located at the tail pulleys. 3. Гидроэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что каждая лопасть связана с осью с обеспечением расстояния между ними. 3. Hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that each blade is connected with an axis to ensure a distance between them.
RU95103811A 1995-03-15 1995-03-15 Hydroelectric station RU2108482C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95103811A RU2108482C1 (en) 1995-03-15 1995-03-15 Hydroelectric station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95103811A RU2108482C1 (en) 1995-03-15 1995-03-15 Hydroelectric station

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95103811A RU95103811A (en) 1997-05-20
RU2108482C1 true RU2108482C1 (en) 1998-04-10

Family

ID=20165691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95103811A RU2108482C1 (en) 1995-03-15 1995-03-15 Hydroelectric station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2108482C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003081028A1 (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Viktor Fedorovich Orlov Engine for utilising energy of flowing medium
WO2004106731A1 (en) * 2003-06-02 2004-12-09 Chin Pang Richard Mui Portable hydro-generator
BG793Y1 (en) * 2003-11-20 2006-03-31 Йордан ПЕТРОВ Equipment for water pumping

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003081028A1 (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Viktor Fedorovich Orlov Engine for utilising energy of flowing medium
WO2004106731A1 (en) * 2003-06-02 2004-12-09 Chin Pang Richard Mui Portable hydro-generator
GB2418458A (en) * 2003-06-02 2006-03-29 Richard Chin Pang Mui Portable hydro-generator
GB2418458B (en) * 2003-06-02 2007-03-28 Richard Chin Pang Mui Portable hydro-generator
US7670101B2 (en) 2003-06-02 2010-03-02 Richard Chin Pang Mui Portable hydro-generator
CN1826463B (en) * 2003-06-02 2010-09-29 梅展鹏 Portable hydro-generator
BG793Y1 (en) * 2003-11-20 2006-03-31 Йордан ПЕТРОВ Equipment for water pumping

Also Published As

Publication number Publication date
RU95103811A (en) 1997-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2435069C2 (en) Device and system for generation of regenerative and renewable hydraulic energy
US5136174A (en) Multi-paddlewheel system for generating electricity from water canal
US4447740A (en) Wave responsive generator
AU2006272429B2 (en) Electricity generating apparatus from a flow of water such as tide, river or the like
US7465147B2 (en) Portable power generating devices
CA2509773C (en) Hydraulic speed-increasing transmission for water current powered turbine
US5405250A (en) Wave energy extraction device
EP2906816B1 (en) Device for generating hydroelectric energy
SU1268108A3 (en) Device for using energy of running water in rivers
US20090058091A1 (en) Magnus force fluid flow energy harvester
US20060008351A1 (en) Installation for harvesting energy of tides (INET) in shallow waters
US4038821A (en) Fluid current motor
CN1795330A (en) Low head, dynamic variable pitch, submersible hydro generator
RU2108482C1 (en) Hydroelectric station
US4568836A (en) Ocean wave electric generators
CN2225550Y (en) Electric generator by running water
TW499544B (en) Energy accumulation method of natural energy resources
ES2571704B1 (en) Hydrocentral powered by a large body of water that descends slowly, capable of taking advantage of inland and marine waters
RU2388931C1 (en) Device for take-off of fluid energy
WO2003083290A1 (en) Hydraulic generator for moving fluids
JP2006046152A (en) Horizontal type running water power generator
CA2436187A1 (en) Wave powered vessel
GB2335006A (en) Apparatus for harnessing tidal power
TW539808B (en) Conversion device for seashore natural energy resources
EP1502850A1 (en) Wave powered vessel