RU2453726C1 - Run-of-river pumping hydraulic power plant - Google Patents

Run-of-river pumping hydraulic power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2453726C1
RU2453726C1 RU2011105549/06A RU2011105549A RU2453726C1 RU 2453726 C1 RU2453726 C1 RU 2453726C1 RU 2011105549/06 A RU2011105549/06 A RU 2011105549/06A RU 2011105549 A RU2011105549 A RU 2011105549A RU 2453726 C1 RU2453726 C1 RU 2453726C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
double
axis
water
shaft
Prior art date
Application number
RU2011105549/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Акимов (RU)
Александр Петрович Акимов
Анистрад Григорьевич Васильев (RU)
Анистрад Григорьевич Васильев
Ольга Николаевна Левина (RU)
Ольга Николаевна Левина
Татьяна Витальевна Баранова (RU)
Татьяна Витальевна Баранова
Original Assignee
Александр Петрович Акимов
Анистрад Григорьевич Васильев
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 Александр Петрович Акимов, Анистрад Григорьевич Васильев filed Critical Александр Петрович Акимов
Priority to RU2011105549/06A priority Critical patent/RU2453726C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2453726C1 publication Critical patent/RU2453726C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: run-of-river pumping hydraulic power plant comprises a hollow shaft 1, double-wing blades 20 of sail type, joined with the shaft 1 with the help of carriers 4, displacement pumps of double action. On the axis 4 of double-wing blades 20 there are levers 6, hingedly joined by means of traction bars 8 with a crosspiece 9 at the end of the pump stem. The discharge chamber 16 of pumps by means of pipe sections 17 is hydraulically connected with a hollow shaft 1. Double-wing sail-type blades 20 of durable thick hydrophobic cloth have larger length compared to the axis 5 of blades 20.
EFFECT: water supply and power generation by one plant.
7 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и служит, в частности, для преобразования энергии русловых потоков реки в электрическую энергию и для подъема воды.The invention relates to hydropower and serves, in particular, to convert the energy of riverbed river flows into electrical energy and to raise water.

Известен ротационный водоподъемник, использующий энергию потока воды в речках для подъема воды и содержащий вал с водяным колесом, спиральной трубой с оголовком, манжетным уплотнением, водовоздушным колпаком (Циклаури Д.С. Гидравлика, сельскохозяйственное водоснабжение и гидросиловые установки. - М.: Стройиздат. - 1970. - Стр.155-157).A rotary water lift is known that uses the energy of the flow of water in rivers to raise water and contains a shaft with a water wheel, a spiral pipe with a cap, lip seal, a water cap (Tsiklauri D.S. Hydraulics, agricultural water supply and hydraulic power plants. - M.: Stroyizdat. - 1970. - Pp. 155-157).

Эта установка применима только на малых реках.This setting is applicable only on small rivers.

Известны малые и микро-ГЭС мощностью 1…5000 кВт на напоры 2…400 м с пропеллерными, диагональными, осевыми, радиально-осевыми, ковшовыми турбинами (http://ovis.khv.ru/index 2…).Small and micro-hydroelectric power plants with a power of 1 ... 5,000 kW for pressures of 2 ... 400 m with propeller, diagonal, axial, radial-axial, bucket turbines are known (http://ovis.khv.ru/index 2 ...).

Недостатком таких ГЭС является необходимость большого перепада высот или постройка плотины.The disadvantage of such hydropower plants is the need for a large difference in elevation or the construction of a dam.

Известна гидротурбина для русловой ГЭС, содержащая вал, установленный на двух опорах, и две противостоящие прямоугольные лопасти, размещенные на равном расстоянии от вала на концах водил и поворачиваемые вокруг своей оси при помощи приводного механизма, состоящего из цилиндрических шестерен (патент РФ №2131994 C1, МПК F03В 7/06, 7/00, опубл. 20.06.1991).A known hydraulic turbine for a channel hydropower plant, containing a shaft mounted on two supports, and two opposing rectangular blades placed at an equal distance from the shaft at the ends of the carrier and rotated around its axis by means of a drive mechanism consisting of cylindrical gears (RF patent No. 2131994 C1, IPC F03B 7/06, 7/00, published on 06/20/1991).

Недостатком этой турбины являются небольшие размеры лопастей вследствие зависимости их от размеров шестерен приводного механизма и, следовательно, небольшая мощность гидротурбины.The disadvantage of this turbine is the small size of the blades due to their dependence on the size of the gears of the drive mechanism and, consequently, the small capacity of the turbine.

Известна реактивная гидравлическая турбина в виде колеса, внутренняя поверхность каждой лопасти которой имеет полукруглый криволинейный участок, а внешняя - обтекаемый участок (патент РФ №2138680 C1, МПК F03B 7/00, опубл. 27.09.1999).A jet hydraulic turbine in the form of a wheel is known, the inner surface of each blade of which has a semicircular curved section, and the outer one is a streamlined section (RF patent No. 2138680 C1, IPC F03B 7/00, published on 09/27/1999).

Эта турбина также имеет небольшие размеры и мощность.This turbine also has small size and power.

Известна бесплотинная гидроэнергетическая установка на сваях с вертикальными лопастями и направляющими проемами эллиптической формы, лопатки связаны при помощи тяговых цепей, установленных на приводные и натяжную звездочки (патент РФ №2062351 C1, МПК F03В 9/00, опубл. 20.06.1996).Known damless hydropower installation on piles with vertical blades and guide openings of an elliptical shape, the blades are connected using traction chains mounted on the drive and tension sprockets (RF patent No. 2062351 C1, IPC F03B 9/00, published on 06/20/1996).

Установка имеет сложный цепной привод и низкую надежность в эксплуатации.The installation has a complex chain drive and low reliability.

Известна бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция, содержащая загубленный в поток вертикальный корпус ротора, разделенный на барабаны со смещенными по окружности лопастями трех видов: внутренних створчатых, поворотных ступенчатых и флюгерных, установленных в клети (патент РФ №2171912 C2, МПК F03B 17/06, 13/10, опубл. 10.08.2001).Known damless all-weather hydroelectric power station containing a vertical rotor casing ruined into the stream, divided into drums with three types of blades displaced around the circumference: inner casement, rotary step and weather vane installed in the stand (RF patent No. 2171912 C2, IPC F03B 17/06, 13 / 10, published on 08/10/2001).

Эта гидроэлектростанция имеет сложную конструкцию, недостаточно надежные во влажной среде шестеренные передаточные механизмы и невозможность последовательного соединения нескольких рабочих органов.This hydroelectric power station has a complex structure, gear gears insufficiently reliable in a humid environment and the inability to connect several working bodies in series.

Известна гидроэнергетическая установка конвейерного типа, лопатки которой на свободном конце имеют ролики, перекатывающиеся по горизонтальным направляющим (патент РФ на полезную модель №65578 U1, МПК F03B 9/00, опубл. 10.08.2007).Known hydropower installation of the conveyor type, the blades of which at the free end have rollers rolling along horizontal guides (RF patent for utility model No. 65578 U1, IPC F03B 9/00, publ. 10.08.2007).

Установка также имеет низкую надежность в эксплуатации.The installation also has low reliability.

Известен гидроэнергоагрегат, содержащий установленное на валу рабочее колесо с лопастями и механизмом их поворота, выполненным в виде системы подвижных и неподвижных относительно своих осей звездочек с зубчатым отношением 2:1, соединенных между собой цепной передачей (патент РФ №2016220, МПК F03B 7/00).A known hydroelectric power unit containing an impeller mounted on a shaft with blades and a mechanism for their rotation, made in the form of a system of sprockets moving and stationary relative to their axes with a gear ratio 2: 1, interconnected by a chain transmission (RF patent No. 20166220, IPC F03B 7/00 )

Цепная передача работает в воде, и долговечность и надежность агрегата низкие.The chain drive operates in water, and the durability and reliability of the unit are low.

Задачей изобретения является подача воды и выработка электрической энергии одной установкой.The objective of the invention is the supply of water and the generation of electrical energy in one installation.

Поставленная задача достигается тем, что в русловой водоподъемно-гидроэнергетической установке, содержащей полый вал, лопасти двухстворчатые парусного типа, связанные с валом при помощи водил, поршневые насосы двойного действия, согласно изобретению на оси двухстворчатых лопастей установлены рычаги, шарнирно связанные при помощи тяг с крестовиной на конце штока насоса, а нагнетательная полость насосов при помощи отрезков труб гидравлически связана с полым валом, и двухстворчатые парусные лопасти из прочной, плотной, гидрофобной ткани имеют большую длину, чем ось лопастей.The task is achieved by the fact that in a channel water-lifting hydropower installation containing a hollow shaft, two-wing sail type blades connected to the shaft with a carrier, double-acting piston pumps, according to the invention, levers are mounted on the axis of the double-wing blades, pivotally connected by means of rods with a cross at the end of the pump stem, and the discharge cavity of the pumps is hydraulically connected to the hollow shaft by means of pipe sections, and the two-winged sailing blades are made of strong, dense, hydrophobic fabric have a greater length than the axis of the blades.

Кроме того, по концам парусной лопасти вделаны эластичные шнуры и тросики длиной, равной длине ткани.In addition, elastic cords and cables with a length equal to the length of the fabric are embedded at the ends of the sailing blades.

При движении по потоку створки раскрываются, против потока - закрываются, тем самым нагнетая воду в полый вал и создавая вращающий (крутящий) момент на валу.When moving along the flow, the sash opens, against the flow - closes, thereby pumping water into the hollow shaft and creating a torque (torque) on the shaft.

На фиг.1 показан в разрезе вид сбоку рабочего модуля установки;Figure 1 shows a sectional side view of the working module of the installation;

на фиг.2 - вид сверху в разрезе А-А с фиг.1;figure 2 is a top view in section aa from figure 1;

на фиг.3 - вид Б крестовины;figure 3 is a view B of the cross;

на фиг.4 - положение двустворчатых лопастей в разных положениях и действие сил на них, создающих крутящий момент на оси;figure 4 - the position of the bivalve blades in different positions and the action of forces on them, creating torque on the axis;

на фиг.5 - вид клапана с ограничителем;figure 5 is a view of the valve with a limiter;

на фиг.6 - вид двустворчатых лопастей в сложенном положении;figure 6 is a view of bivalve blades in the folded position;

на фиг.7 - схема водоподъемно-гидроэнергетической установки.Fig.7 is a diagram of a water-lifting-hydropower installation.

Модуль установки состоит из трубчатого (полого) вала 1, вращающегося на фторопластовых втулках 2 опор 3. В модуле рядом с опорами жестко на валу радиально на одном уровне установлены два двусторонних водила 4, концы которых имеют отверстия со втулками, в которые вдеты цапфы осей 5. На оси 5 свободно на втулках насажены попарно четыре рычага 6, соответствующие концы которых кинематически соединены двумя растяжками 7 и при помощи четырех тяг 8 соединены с крестовиной 9, насаженной по центру на конец штока 10 поршневого насоса 11 двойного действия с поршнем 12. Поршневой насос имеет два всасывающих клапана 13, предохраняемых от засорения сеткой 14, и два нагнетательных клапана 15, нагнетательная полость 16 насоса при помощи отрезка трубы 17 гидравлически соединена с трубчатым валом 1. Ось насоса 11 находится в одной плоскости с осью 5 парусных створок. Штоки 18 тарельчатых клапанов удерживаются от произвольного выпадания ограничительным кольцом 19. На оси 5 закреплены двустворчатые парусные лопасти 20 из прочной, плотной, гидрофобной ткани. Длина лопастей 20 больше длины растяжек 7. Концы лопастей 20 охватывают эластичный шнур 21 и ограничительный тросик 22, связанные с концами рычагов 6. Длина тросика равна длине ткани парусной лопасти. Валы 1 модулей 23 жестко соединены между собой муфтами 24. В здании 25 гидроэлектростанции установлены генератор 26, мультипликатор 27, конический редуктор 28 и другое оборудование. Соединение нагнетательного трубопровода 29, подающего воду в водонапорную башню 30 с валом 1 гидроэнергетической установки, осуществлено через манжету 31.The installation module consists of a tubular (hollow) shaft 1, rotating on the fluoroplastic bushings 2 of the supports 3. In the module next to the supports, two bilateral carriers 4 are rigidly mounted on the shaft radially at the same level, the ends of which have holes with bushings into which axle axles 5 are inserted 5 Four levers 6 are freely mounted on the axis 5 on the bushings in pairs, the corresponding ends of which are kinematically connected by two braces 7 and, using four rods 8, are connected to the cross 9, centered on the end of the rod 10 of the double-acting piston pump 11 with p Piston 12. The piston pump has two suction valves 13, which are protected from clogging by the mesh 14, and two discharge valves 15, the discharge cavity 16 of the pump is hydraulically connected to the tubular shaft 1 by means of a pipe 17. The axis of the pump 11 is in the same plane as the axis 5 of the sail sash. The poppet valve stems 18 are prevented from falling out arbitrarily by the restrictive ring 19. Bivalve sail blades 20 of a strong, dense, hydrophobic fabric are fixed on the axis 5. The length of the blades 20 is greater than the length of the stretch marks 7. The ends of the blades 20 cover the elastic cord 21 and the restrictive cable 22, connected with the ends of the levers 6. The length of the cable is equal to the length of the fabric of the sailing blade. The shafts 1 of the modules 23 are rigidly interconnected by couplings 24. A generator 26, a multiplier 27, a bevel gear 28 and other equipment are installed in the building 25 of the hydroelectric power station. The connection of the discharge pipe 29, supplying water to the water tower 30 with the shaft 1 of the hydropower installation, is carried out through the cuff 31.

Установка работает следующим образом. Лопасти установки вращаются против часовой стрелки. В верхнем положении створки лопастей под действием потока воды закрыты (прижаты), поршень 12 насоса 11 находится в крайнем правом состоянии, из штоковой полости (справа) вода вытеснена в трубчатый вал 1, левая подпоршневая полость полностью заполнена водой. При дальнейшем вращении под действием потока воды парусные лопасти 20 отгибаются вниз, т.к. их длина больше длины растяжек 7, до полного натяжения тросика 22, образуются силы F5 и F6, создающие вращающий момент относительно вала. При дальнейшем вращении поток воды проникает между створками лопасти, створки раскрываются, усилие передается на крестовину 9 и поршень выталкивает воду из подпоршневой полости, в штоковую полость вода всасывается, а на лопасти образуется сила F7. В нижнем положении створки полностью раскрыты, получается наибольшая сила F1 и максимальный момент. При дальнейшем вращении под действием потока воды створки начинают складываться, парусные лопасти отгибаются вверх и образуются силы F3 и F5, создающие вращающий момент. Складывание и раскрывание створок приводит к работе поршневого насоса двойного действия. При последовательном соединении модулей 23 добиваются равномерного расположения лопастей по спирали через одинаковые углы. Вращающий момент передается от большого конического колеса, насаженного на полый вал 1 на малое колесо, а оттуда через мультипликатор 27 на генератор 26, вырабатывающий электроэнергию. Нагнетаемая насосами вода через манжетное соединение 31 по трубопроводу 29 подается в резервуар 30 и потребителю.Installation works as follows. The blades of the unit rotate counterclockwise. In the upper position, the leaf flaps are closed (pressed) under the action of the water flow, the piston 12 of the pump 11 is in the extreme right state, water has been displaced from the rod cavity (right) into the tubular shaft 1, the left piston cavity is completely filled with water. With further rotation under the influence of the flow of water, the sailing blades 20 bend down, because their length is greater than the length of the stretch marks 7, until the cable 22 is fully tensioned, forces F 5 and F 6 are generated, which create a torque relative to the shaft. With further rotation, a water stream penetrates between the leaf blades, the leaf opens, the force is transmitted to the crosspiece 9 and the piston pushes water out of the subpiston cavity, water is sucked into the rod cavity, and a force F 7 is generated on the blade. In the lower position, the flaps are fully opened, the greatest force F 1 and the maximum moment are obtained. With further rotation under the influence of the water flow, the flaps begin to fold, the sailing blades bend upward and forces F 3 and F 5 are generated, which create a torque. Folding and opening the valves leads to the operation of a double-acting piston pump. When the modules 23 are connected in series, a uniform arrangement of the blades in a spiral through equal angles is achieved. The torque is transmitted from a large bevel wheel mounted on the hollow shaft 1 on the small wheel, and from there through the multiplier 27 to the generator 26 that generates electricity. The water pumped by the pumps through the cuff connection 31 through the pipe 29 is supplied to the tank 30 and the consumer.

Предложенная установка позволяет использовать энергию потока воды в реке для подачи воды и выработки электроэнергии.The proposed installation allows you to use the energy of the water flow in the river to supply water and generate electricity.

Claims (2)

1. Русловая водоподъемно-гидроэнергетическая установка, содержащая полый вал, лопасти двухстворчатые парусного типа, связанные с валом при помощи водил, поршневые насосы двойного действия, отличающаяся тем, что на оси двухстворчатых лопастей установлены рычаги, шарнирно связанные при помощи тяг с крестовиной на конце штока насоса, а нагнетательная полость насосов при помощи отрезков труб гидравлически связана с полым валом, и двухстворчатые парусные лопасти из прочной, плотной, гидрофобной ткани имеют большую длину, чем ось лопастей.1. A water-lifting and hydropower installation containing a hollow shaft, sail-type double-wing blades connected with a drive shaft, double-acting piston pumps, characterized in that levers mounted on the axis of double-wing blades are articulated by rods with a cross on the end of the rod pump, and the pumping cavity through the pipe sections is hydraulically connected to the hollow shaft, and the two-winged sailing blades of a strong, dense, hydrophobic fabric have a longer length than the axis of the blades. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что по концам парусной лопасти вделаны эластичные шнуры и тросики длиной, равной длине ткани. 2. Installation according to claim 1, characterized in that at the ends of the sailing blade elastic cords and cables are inserted with a length equal to the length of the fabric.
RU2011105549/06A 2011-02-14 2011-02-14 Run-of-river pumping hydraulic power plant RU2453726C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011105549/06A RU2453726C1 (en) 2011-02-14 2011-02-14 Run-of-river pumping hydraulic power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011105549/06A RU2453726C1 (en) 2011-02-14 2011-02-14 Run-of-river pumping hydraulic power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2453726C1 true RU2453726C1 (en) 2012-06-20

Family

ID=46681110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011105549/06A RU2453726C1 (en) 2011-02-14 2011-02-14 Run-of-river pumping hydraulic power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2453726C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363213A (en) * 1981-03-11 1982-12-14 Paleologos George E Combined body and power generating system
RU2159354C2 (en) * 1998-10-20 2000-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХКОМТЕХ" Submersible water lift
RU2213881C2 (en) * 2001-06-28 2003-10-10 Иркутская государственная сельскохозяйственная академия "lena-river" hydraulic power-generating plant
UA73636C2 (en) * 2003-08-01 2005-08-15 Viktor Hryhorovych Shevchenko Hydroelectric power plant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363213A (en) * 1981-03-11 1982-12-14 Paleologos George E Combined body and power generating system
RU2159354C2 (en) * 1998-10-20 2000-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХКОМТЕХ" Submersible water lift
RU2213881C2 (en) * 2001-06-28 2003-10-10 Иркутская государственная сельскохозяйственная академия "lena-river" hydraulic power-generating plant
UA73636C2 (en) * 2003-08-01 2005-08-15 Viktor Hryhorovych Shevchenko Hydroelectric power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9086047B2 (en) Renewable energy extraction device
US20080110168A1 (en) Dynamic Fluid Energy Conversion System and Method of Use
CN202926518U (en) Fluid conversion component and machine including the same
CN103321825A (en) Tidal current energy capturing water turbine with changeable blade gestures
KR101197360B1 (en) Modified water turbine of the wings being folded up
CN115750200A (en) Large-scale typhoon-resistant vertical axis wind power generation device and typhoon defense method thereof
CN203412692U (en) Blade posture-variable tidal current energy acquisition water turbine
KR20090034290A (en) Power generating apparatus using fluid
CN100400859C (en) Collapsible paddle ocean current energy generator
RU2453726C1 (en) Run-of-river pumping hydraulic power plant
CN207905979U (en) A kind of efficient movable blade water wheel generating set
CN103758679A (en) Vane telescopic tidal current energy power generation device
AU2019203242A1 (en) Harnessing wave power
CN203670079U (en) Tidal current energy generating set with retractable vanes
KR102028668B1 (en) Non-resistance wind or hydraulic power unit
DE102012022858B3 (en) Marine current power plant for obtaining electrical energy from sea, has tubular body for installation near river bank, where tubular body has venturi section, upper open end and lower open end, while turbine is placed in venturi section
JP2013019376A (en) Hydraulic power unit
CA2820294A1 (en) Wind turbine generator
RU185639U1 (en) Channel hydraulic unit Achikasova
CN110454311A (en) A kind of crawler type hydraulic turbine
RU2619969C1 (en) All-season micro run-of-river plant
RU2466293C1 (en) Flowing damless hydraulic turbine
CN104033318B (en) The flexible clutch of hawser transmission moment of torsion and the engine of this shaft coupling of application
US20240151205A1 (en) Power amplification, storage and regeneration system and method using tides, waves and/or wind
CN109505722B (en) Bucket type hydroelectric power generation with membrane structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130215