RU2469207C2 - Run-of-river hydropower unit - Google Patents

Run-of-river hydropower unit Download PDF

Info

Publication number
RU2469207C2
RU2469207C2 RU2011106673/06A RU2011106673A RU2469207C2 RU 2469207 C2 RU2469207 C2 RU 2469207C2 RU 2011106673/06 A RU2011106673/06 A RU 2011106673/06A RU 2011106673 A RU2011106673 A RU 2011106673A RU 2469207 C2 RU2469207 C2 RU 2469207C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
shaped guide
sidewalls
hydropower unit
axes
Prior art date
Application number
RU2011106673/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011106673A (en
Inventor
Анистрад Григорьевич Васильев
Original Assignee
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 Анистрад Григорьевич Васильев filed Critical Анистрад Григорьевич Васильев
Priority to RU2011106673/06A priority Critical patent/RU2469207C2/en
Publication of RU2011106673A publication Critical patent/RU2011106673A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469207C2 publication Critical patent/RU2469207C2/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)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: run-of-river hydropower unit includes base with posts on which there rotated is shaft of wheel with carriers on the ends of which axles with blades are installed. On edges of blades there fixed are tie rods having on their ends the rollers rolling in turn along "П"-shaped guide tracks of side members, which are placed inside near the above carriers. "П"-shaped guide tracks are made in circumferential direction. Centre of circle of guides is offset downwards from shaft axis. Central holes are cut in side members to allow the passage of axes of blades. Guides in upper part have L-shape due to the cutout.
EFFECT: simplifying the design, increasing power, improving reliability and durability of hydropower unit.
2 cl, 9 dwg

Description

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

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 stations 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 реактивная гидравлическая турбина в виде колеса, внутренняя поверхность каждой лопасти которой имеет полукруглый криволинейный участок, а внешняя - обтекаемый участок (Патент РФ №2138680 С1, 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 имеет небольшие размеры и мощность.This turbine is small in 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 С1, МПК F03B 9/00, опубл. 20.06.1996).Known damless hydropower plant on piles with vertical blades and elliptical guide openings, the blades are connected using traction chains mounted on 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 С2, МПК F03B 17/06, 13/10, опубл. 10.08.2001).Known damless all-weather hydroelectric power station containing a vertical rotor body 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 которых 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 rails (RF Patent for Utility Model No. 65578 U1, IPC F03B 9/00, published on 08/10/2007).

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 его низкая.The chain drive operates in water, and its durability and reliability are low.

Известна также 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 С1, МПК F03B 7/06, 7/00, опубл. 20.06.1991, прототип).Also known is a hydraulic turbine for a channel hydropower plant, containing a shaft mounted on two bearings, 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, prototype).

Недостатками этой турбины являются небольшие размеры лопастей, вследствие зависимости их от размеров шестерен приводного механизма, и, следовательно, небольшая мощность гидротурбины.The disadvantages of this turbine are 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.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение мощности, надежности и долговечности гидроэнергоагрегата.The objective of the invention is to simplify the design, increase power, reliability and durability of the hydropower unit.

Технический результат достигается тем, что в русловом гидроэнергоагрегате, содержащем основание со стойками, на которых вращается вал колеса с водилами радиусом вращения R2, и на концах которых установлены оси с лопастями длиной l и шириной b, на краях лопастей закреплены растяжки, имеющие на концах ролики, попеременно перекатывающиеся по П-образным направляющим дорожкам боковин, находящихся внутри рядом с водилами, причем П-образные направляющие дорожки выполнены по окружности радиусом R1=R2+е, а центр окружности направляющих смещен от оси вала вниз на величину эксцентриситета е, равную 0,25 величины ширины лопасти b, а также в боковинах вырезаны центральные отверстия для прохода осей лопастей, направляющие в верхней части имеют Г-образную форму вследствие выреза. Боковины по периферии для жесткости, параллельности между собой и перпендикулярности к основанию стянуты упорами.The technical result is achieved by the fact that in the channel hydropower unit containing a base with uprights on which the wheel shaft rotates with carriers with a radius of rotation R 2 , and at the ends of which axles with blades of length l and width b are installed, stretch marks are fixed at the edges of the blades having ends rollers, the rolling of alternately U-shaped guide track sidewalls inside next to the carrier, wherein the U-shaped guide grooves formed on the circumference of a radius R 1 = R 2 + e and the center of the circle is offset from the guide B down the shaft on the value of the eccentricity e equal to the value 0.25 of the blade width b, and in the sidewalls cut central openings for the passage of the blade axes, the guides in the upper part have a T-shape due to the cutout. Sidewalls on the periphery for rigidity, parallelism between themselves and perpendicularity to the base are pulled together by stops.

На фиг.1 показан вид сбоку гидроэнергоагрегата; на фиг.2 - фронтальный вид в разрезе А-А с фиг.1; на фиг.3 - вид боковины с направляющей дорожкой; на фиг.4 - сопряжение конца осей лопастей с головкой водила; на фиг.5 - сопряжение конца растяжки лопасти с роликом с П-образной направляющей дорожкой; на фиг.6 - лопасть в разрезе Б-Б; на фиг.7 - разрез по В-В боковины; на фиг.8 - разрез по Г-Г боковины; на фиг.9 - схема гидроэнергетической установки.Figure 1 shows a side view of a hydroelectric power unit; figure 2 is a front view in section aa from figure 1; figure 3 is a side view with a guide track; figure 4 - conjugation of the end of the axes of the blades with the head drove; figure 5 - pairing of the end of the stretching of the blades with a roller with a U-shaped guide track; figure 6 - blade in the context of BB; Fig.7 is a section along BB side; in Fig.8 is a section along the G-D sidewalls; figure 9 is a diagram of a hydropower installation.

На стойках 1 основания 2 гидроэнергоагрегата на фторопластовых втулках 3 вращается вал 4 с установленными на нем жестко водилами 5, на концах 6 которых закреплены оси 7, цапфы 8 которых свободно сопрягаются через фторопластовые втулки 9 с головками 6 водил 5. На оси 7 жестко установлены лопасти 10 длиной l и шириной b, имеющие по краям 11 растяжки 12. Лопасти жестко огибают растяжки 12 и оси 7. На цапфах 13 растяжек свободно установлены ролики 14. Внутри рядом с водилами неподвижно жестко установлены боковины 15, имеющие направляющие П-образные дорожки 16, по которым катятся ролики 14 одной из растяжек лопасти. В верхней части дорожки имеют Г-образную форму 17 ввиду наличия в боковине 15 круглого центрального выреза для движения осей 7 лопастей 10. Параллельность и жесткость установки боковин достигается упорами 18 и ребрами жесткости. Модули гидроэнергоагрегата 19 соединены между собой последовательно муфтами 20. В здании 21 ГЭС установлены генератор 22, мультипликатор 23, конический повышающий редуктор 24 и другое оборудование.On the racks 1 of the base 2 of the hydropower unit on the fluoroplastic sleeves 3, the shaft 4 rotates with the carriers 5 mounted rigidly on it, the axles 7 are fixed at the ends 6, the trunnions 8 of which are freely mated through the fluoroplastic bushings 9 with the heads 6 of the carrier 5. The blades are rigidly mounted on the axis 7 10 of length l and width b, having stretch marks 12 at the edges 11. The blades rigidly envelop the stretch marks 12 and axis 7. Rollers 14 are freely mounted on the trunnion trunnions 13. Sidewalls 15 having guiding U-shaped tracks 16 are fixedly rigidly installed inside the carriers, by which rolls 14 of one of the stretch blades. In the upper part of the track they have an L-shaped shape 17 due to the presence of a circular central cut-out in the sidewall 15 for the movement of the axes 7 of the blades 10. The parallelism and rigidity of the installation of the sidewalls are achieved by stops 18 and stiffeners. The modules of the hydropower unit 19 are interconnected in series by couplings 20. In the building 21 of the hydroelectric power station, a generator 22, a multiplier 23, a bevel increasing gearbox 24 and other equipment are installed.

Русловый гидроэнергоагрегат работает следующим образом. Для водил с осью и лопастями длиной l и шириной b в боковинах 15 выполнены отверстия радиусом R2+h (где R2 - радиус вращения водила, h - высота головки водила от оси) с центром по оси вала. Круговые направляющие 16 боковин выполнены с радиусом R1=R2+e с центром ниже оси вала на величину эксцентриситета е=0,25b, что соответствует в нижней части расстоянию 0,5b. Под действием потока воды υb, водяное колесо-гидроэнергоагрегат вращается против часовой стрелки. Сопряжение лопастей 10 с направляющими дорожками 16 боковин 15 через ролики 14 осуществлено таким образом, что каждая лопасть, кроме верхнего положения, образует нормальную силу, обеспечивающую максимальный крутящий момент относительно оси. При вращательном движении лопастей снизу вверх с положения 1 до положения 4 лопасти сопряжены свободно через ролики торца растяжек одной стороны. В верхнем положении часть П-образной направляющей дорожки вырезана, ограничителем является только верхняя часть дорожки. При дальнейшем движении ролики другой стороны растяжек лопастей входят в П-образную направляющую и усилие от потока воды воспринимает другая сторона лопасти. Силы F1, F2, F3, F4, F6, F7, F8 воздействия потока воды на лопасти образуют вращающий момент относительного вала, кроме верхнего положения.Channel hydroelectric power unit operates as follows. For a carrier with an axis and blades of length l and width b in the sidewalls 15, holes of radius R 2 + h are made (where R 2 is the radius of rotation of the carrier, h is the height of the carrier head from the axis) centered on the shaft axis. Circular guides 16 of the sidewalls are made with a radius of R 1 = R 2 + e centered below the axis of the shaft by an eccentricity e = 0.25b, which corresponds to a distance of 0.5b in the lower part. Under the action of the water flow υ b , the water wheel-hydroelectric unit rotates counterclockwise. The mating of the blades 10 with the guide tracks 16 of the sidewalls 15 through the rollers 14 is carried out in such a way that each blade, except for the upper position, forms a normal force providing maximum torque about the axis. With the rotational movement of the blades from the bottom up from position 1 to position 4, the blades are conjugated freely through the rollers of the end face of the stretch marks on one side. In the upper position, part of the U-shaped guide track is cut out, only the upper part of the track is the limiter. With further movement, the rollers of the other side of the stretch marks of the blades enter the U-shaped guide and the other side of the blade perceives the force from the water flow. Forces F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 6 , F 7 , F 8 the impact of the flow of water on the blades form the torque of the relative shaft, except for the upper position.

При таком выполнении колеса в каждый момент времени лопасти занимают такое определенное положение, при котором получается максимальный вращающий момент.With this embodiment of the wheel at each moment of time, the blades occupy a certain position at which the maximum torque is obtained.

По сравнению с прототипом русловый гидроэнергоагрегат имеет большие по размеру лопасти, модули гидроэнергоагрегатов соединяются последовательно, и вырабатывает значительно большую мощность.Compared with the prototype, the channel hydropower unit has large blades, the modules of the hydropower units are connected in series, and generate significantly more power.

Claims (2)

1. Русловый гидроэнергоагрегат, содержащий основание со стойками, на которых вращается вал колеса с водилами радиусом вращения R2, на концах которых установлены оси с лопастями длиной l и шириной b, отличающийся тем, что на краях лопастей закреплены растяжки, имеющие на концах ролики, попеременно перекатывающиеся по П-образным направляющим дорожкам боковин, находящихся внутри рядом с водилами, причем П-образные направляющие дорожки выполнены по окружности с радиусом R1=R2+e, a центр окружности направляющих смещен от оси вала вниз на величину эксцентриситета е, равную 0,25 величины ширины лопасти b, а также в боковинах вырезаны центральные отверстия для прохода осей лопастей, направляющие в верхней части имеют Г-образную форму вследствие выреза.1. Channel hydropower unit containing a base with uprights on which the wheel shaft rotates with a carrier with a radius of rotation R 2 , at the ends of which there are axes with blades of length l and width b, characterized in that stretch marks are fixed at the edges of the blades having rollers at the ends, alternating the rolling of U-shaped guide track sidewalls inside next to the carrier, wherein the U-shaped guide grooves formed around the circumference with a radius R 1 = R 2 + e, a circle center guide is offset from the axis of the shaft down to the values eccentricity e equal to the value 0.25 of the blade width b, and in the sidewalls cut central openings for the passage of the blade axes, the guides in the upper part have a T-shape due to the cutout. 2. Гидроэнергоагрегат по п.1, отличающийся тем, что боковины по периферии для жесткости, параллельности между собой и перпендикулярности к основанию стянуты упорами. 2. Hydroelectric power unit according to claim 1, characterized in that the sidewalls on the periphery for rigidity, parallelism and perpendicularity to the base are pulled together by stops.
RU2011106673/06A 2011-02-22 2011-02-22 Run-of-river hydropower unit RU2469207C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106673/06A RU2469207C2 (en) 2011-02-22 2011-02-22 Run-of-river hydropower unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106673/06A RU2469207C2 (en) 2011-02-22 2011-02-22 Run-of-river hydropower unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011106673A RU2011106673A (en) 2012-08-27
RU2469207C2 true RU2469207C2 (en) 2012-12-10

Family

ID=46937392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011106673/06A RU2469207C2 (en) 2011-02-22 2011-02-22 Run-of-river hydropower unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469207C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529764C2 (en) * 2013-02-12 2014-09-27 Александр Петрович Акимов Pumped storage plant (psp) and riverbed water wheel of hydraulic power unit
RU2563560C1 (en) * 2014-01-28 2015-09-20 Степан Павлович Филипчук Device to convert energy of free water flow into electric energy
RU2619969C1 (en) * 2015-12-22 2017-05-22 Анистрад Григорьевич Васильев All-season micro run-of-river plant

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR387326A (en) * 1907-05-04 1908-07-07 Francois Peronnie Hydraulic and steam turbine device
DE19611906A1 (en) * 1996-03-26 1997-10-02 Heinz Bankroth Windmill on vertical axis with rotating vanes
RU2131994C1 (en) * 1997-07-08 1999-06-20 Пятигорская государственная фармацевтическая академия Hydraulic turbine for river-channel hydroelectric power plant
DE10032674A1 (en) * 2000-07-05 2002-01-24 Boris Hanukaev Rotor for utilizing energy of flowing medium has rotor blades guided so that blades present minimum opposition when rotating against wind
US20040101397A1 (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Godsall Terrence Gordon Low head water turbine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR387326A (en) * 1907-05-04 1908-07-07 Francois Peronnie Hydraulic and steam turbine device
DE19611906A1 (en) * 1996-03-26 1997-10-02 Heinz Bankroth Windmill on vertical axis with rotating vanes
RU2131994C1 (en) * 1997-07-08 1999-06-20 Пятигорская государственная фармацевтическая академия Hydraulic turbine for river-channel hydroelectric power plant
DE10032674A1 (en) * 2000-07-05 2002-01-24 Boris Hanukaev Rotor for utilizing energy of flowing medium has rotor blades guided so that blades present minimum opposition when rotating against wind
US20040101397A1 (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Godsall Terrence Gordon Low head water turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2529764C2 (en) * 2013-02-12 2014-09-27 Александр Петрович Акимов Pumped storage plant (psp) and riverbed water wheel of hydraulic power unit
RU2563560C1 (en) * 2014-01-28 2015-09-20 Степан Павлович Филипчук Device to convert energy of free water flow into electric energy
RU2619969C1 (en) * 2015-12-22 2017-05-22 Анистрад Григорьевич Васильев All-season micro run-of-river plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011106673A (en) 2012-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4270056A (en) Undershot current motor
US8076791B2 (en) Wind and water turbine
US10683841B2 (en) Closed loop multiple airfoil wind turbine
US8497594B2 (en) Horizontal-axis hydrokinetic water turbine system
CN201461218U (en) Double-pontoon impeller stream generating device
US20110198857A1 (en) Orbiting drum wind turbine and method for the generation of electrical power from wind energy
RU2469207C2 (en) Run-of-river hydropower unit
CN102996318A (en) Floating conjugate double-wheel water flow blocking-gathering device
WO2003046376A1 (en) Multivane windwheel with concentric wheels
CN201696203U (en) Conveyor belt type fluid energy generating device
EP3619422B1 (en) Flow turbine for hydro power plants
RU2346182C2 (en) Windmill sailing plant (versions)
EP2500590B1 (en) Turning structure and horizontal wind turbine using same
RU2445507C2 (en) Riverbed all-season hydraulic power plant
KR20140142500A (en) Turbine and power generating apparatus having the same
CN110454311A (en) A kind of crawler type hydraulic turbine
RU2171912C2 (en) Damless all-weather hydroelectric power station
CN109477453B (en) Marine power turbine
WO2017034504A1 (en) Damless hydroelectric power plant
RU2461733C1 (en) Wind-driven unit
RU2453726C1 (en) Run-of-river pumping hydraulic power plant
WO2023209279A1 (en) A turbine and a turbine assembly immersed in a flowing medium
CN203906165U (en) Running water power generating device
RU182692U1 (en) HYDRO POWER PLANT
PL220217B1 (en) Floating water plant

Legal Events

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

Effective date: 20170223