RU2619966C2 - Run-of-river microhydro power plant - Google Patents

Run-of-river microhydro power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2619966C2
RU2619966C2 RU2015147846A RU2015147846A RU2619966C2 RU 2619966 C2 RU2619966 C2 RU 2619966C2 RU 2015147846 A RU2015147846 A RU 2015147846A RU 2015147846 A RU2015147846 A RU 2015147846A RU 2619966 C2 RU2619966 C2 RU 2619966C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
power station
generator
bolts
river
Prior art date
Application number
RU2015147846A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015147846A (en
Inventor
Анистрад Григорьевич Васильев
Дмитрий Петрович Кудряшов
Original Assignee
Анистрад Григорьевич Васильев
Дмитрий Петрович Кудряшов
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, Дмитрий Петрович Кудряшов filed Critical Анистрад Григорьевич Васильев
Priority to RU2015147846A priority Critical patent/RU2619966C2/en
Publication of RU2015147846A publication Critical patent/RU2015147846A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2619966C2 publication Critical patent/RU2619966C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • 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

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

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention is intended to provide the electrical power to the small settlements, camps of geologists, hunters, fishermen, logging companies, by conversion the river channel flows power into electrical power. Run-of-river microhydro power plant (microPP) includes a body 1 in the form of the cylindrical shell, consisting of two halves - the turbine 5 with the blades 7 and the engine room with the generator 27, closed from the ends by the non-rotating pull heads 2 and 3, connected rigidly by bolts 35 with circular heads 37 for the anchor rods 38 with delimiters. The axial turbine 5 is installed at the through hollow axle 4, having the internal thread at the ends for locked bolts 35.
EFFECT: invention is directed to the development of the compact with simplified cylindrical body reliable microhydroPP for uninterrupted power supply to consumers.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием кинетической энергии русловых потоков реки в электрическую.The invention relates to hydropower and is intended to provide electrical energy to small settlements, camps of geologists, hunters, fishermen, timber industry enterprises by converting the kinetic energy of riverbed river flows into electricity.

Известна микрогидроэлектростанция (микроГЭС), содержащая гидротурбину с лопастями и машинное отделение, удерживаемые якорями, при этом корпус выполнен в виде капсулы и состоит из двух частей - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором (GB 2422878 А, 09.08.2006, F03B 13/10).Known microhydroelectric power station (micro hydroelectric power station), containing a hydraulic turbine with blades and an engine room held by anchors, while the body is made in the form of a capsule and consists of two parts - a hydraulic turbine with blades and an engine compartment with a multiplier, generator, inverter with battery (GB 2422878 A, 08/09/2006, F03B 13/10).

Неясно, как герметизировано машинное отделение и достигается плавучесть микроГЭС, т.к. машинное отделение перегружено мультипликатором, аккумулятором.It is not clear how the engine room is sealed and the buoyancy of micro HPPs is achieved, because the engine room is overloaded with a multiplier, a battery.

Известна микроГЭС, разработанная в нескольких вариантах (горизонтальная, вертикальная), где корпус выполнен в виде оболочки дирижабля, его части выполнены из двух половинок для обеспечения компактности, причем гидротурбина установлена в задней части (US 3209156 А, 28.09.1965, F03B 13/10).Known micro hydroelectric power station, developed in several versions (horizontal, vertical), where the casing is made in the form of an airship shell, its parts are made of two halves to ensure compactness, and the turbine is installed in the rear part (US 3209156 A, 09/28/1965, F03B 13/10 )

Неясно, как соединены части микроГЭС и зафиксированы от самопроизвольного разъединения.It is unclear how the parts of the micro HPP are connected and fixed from spontaneous separation.

Известна микроГЭС, принятая за ближайший аналог, содержащая корпус в виде капсулы в форме оболочки дирижабля, состоящая из двух половинок - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором, и удерживаемая в русле речки якорными шестами, вставленными в отверстия кольцеобразных головок болтов, навернутых в невращающиеся оголовки (RU 256627 С1, 20.10.2015, F03B 13/10).Known micro hydroelectric power station, adopted for the closest analogue, containing a capsule-shaped body in the form of an airship shell, consisting of two halves - a hydraulic turbine with blades and an engine room with a multiplier, a generator, an inverter with a battery, and anchor poles inserted in the river bed inserted into the holes of the annular heads of the bolts screwed into non-rotating heads (RU 256627 C1, 10.20.2015, F03B 13/10).

Трудно изготовить динамически уравновешенный корпус в виде капсулы дирижабля, небольшое количество лопастей, неясно, что конструктивно представляет мультипликатор.It is difficult to make a dynamically balanced body in the form of an airship capsule, a small number of blades, it is unclear what the multiplier is constructively.

Задачей изобретения является разработка компактной с упрощенным цилиндрическим корпусом надежной микроГЭС для бесперебойного электроснабжения потребителей.The objective of the invention is to develop a compact with a simplified cylindrical body reliable micro-hydroelectric power station for uninterrupted power supply to consumers.

Технический результат достигается тем, что в речной русловой микроГЭС, содержащей корпус в виде цилиндрической оболочки, состоящей из двух половинок - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с генератором, закрытой с концов не вращающимися оголовками, связанными жестко болтами с кольцевыми головками для якорных шестов с ограничителями, а осевая турбина установлена на сквозной полой оси, имеющей на концах внутреннюю резьбу для законтрированных болтов. Подшипники осевой турбины зафиксированы на оси при помощи стопорных шайб. Увеличение частоты вращения вала генератора достигнута установкой на внутренней стороне обечайки турбины большого колеса со внутренними зубьями, зацепляющимися с зубьями шестерни малого диаметра, на противоположном конце вала которого шестерня большего диаметра приводит во вращение шестерню малого диаметра вала генератора. Герметизация щели между передним оголовком и диском турбины достигнута прижатием сальника пружинной пластинкой к боковой поверхности диска турбины, и на диске турбины выполнена спиральная канавка, отгоняющая при работе проникшую внутрь воду наружу, а герметизация зазоров между полой осью и ступицами дисков турбины, а также перегородкой генераторного отсека выполнена при помощи сальников.The technical result is achieved by the fact that in a river channel micro hydroelectric power station containing a body in the form of a cylindrical shell, consisting of two halves - a hydraulic turbine with blades and an engine room with a generator, closed at the ends with non-rotating heads, tightly connected by bolts with ring heads for anchor poles with limiters and the axial turbine is mounted on a through hollow axis having an internal thread at the ends for locked bolts. Axial turbine bearings are fixed on the axis with lock washers. The increase in the frequency of rotation of the generator shaft was achieved by installing on the inner side of the turbine shell a large wheel with internal teeth engaged with the teeth of a small diameter gear, on the opposite end of the shaft of which a larger diameter gear drives the small diameter of the generator shaft. Sealing the gap between the front head and the turbine disk is achieved by pressing the gland with a spring plate against the side surface of the turbine disk, and a spiral groove is made on the turbine disk, which drives water outward during operation, and sealing the gaps between the hollow axis and the hubs of the turbine disks and the generator partition the compartment is made using oil seals.

На фиг. 1 представлен общий вид микрогидроэлектростанции в разрезе (вид сбоку), на фиг. 2 - разрез по А-А осевой гидротурбины, на фиг. 3 - разрез по Б-Б мультипликатора, на фиг. 4 - лопасть гидротурбины, на фиг. 5 - схема действия сил на лопасть осевой гидротурбины.In FIG. 1 is a sectional perspective view of a microhydroelectric power station (side view), FIG. 2 is a section along AA of an axial hydraulic turbine; FIG. 3 is a section along BB of the multiplier, in FIG. 4 - a turbine blade, in FIG. 5 is a diagram of the action of forces on the blade of an axial hydraulic turbine.

Корпус 1 микрогидроэлектростанции имеет форму полого цилиндра, закрытого передним 2 и задним 3 оголовками. Вращающаяся на полой оси 4 осевая гидротурбина 5 имеет цилиндрическую обечайку 6, на которой смонтированы изогнутые лопасти 7, воспринимающие напор потока речной воды, удерживаемые на концах кольцом 8. Передний 9 и задний 10 диски турбины жестко, но с возможностью разборки-сборки, соединены с обечайкой 6, ступицы 11 и 12 дисков турбины установлены на полой оси 4 на закрытых подшипниках качения 13 и 14, которые ограничены от продольного смещения стопорными кольцами 15 и защищены от попадания воды уплотнительными сальниками 16. На переднем оголовке 2 защитой от попадания воды на подшипник 13 служит пружинная пластинка 17 с сальником 18 и спиральная канавка 19 выталкивания воды на передней поверхности диска 19. Мультипликатор (устройство для увеличения частоты вращения) имеет зубчатое колесо 20 с внутренними зубьями, жестко закрепленное на внутренней поверхности обечайки 6 за диском 10 и зацепленное с шестерней 21 малого диаметра на валу 22, вращающего на игольчатых подшипниках 23 корпуса 24. На другом конце вала 22 шестерня большего диаметра 25 зацепляется с шестерней 26 малого диаметра на валу генератора 27. Дисковая перегородка 28 генераторного неподвижного отсека 29 жестко соединена с корпусом 1 и для герметичности на ступице имеет сальник 30. Кабель 31 выведен через неподвижный корпус 29 через уплотнительное кольцо 32 наружу. Грузовые вставки 33 и 34 оголовков установлены на оси 4 с натягом. В резьбовые концы оси 4 ввернуты болты 35 и зафиксированы гайками 36. Болты 35 имеют кольцевые головки 37 для установки направляющих - удерживающих шестов 38 с ограничительными по высоте кольцами 39. Оголовки 2 и 3 могут изготовляться конусной формы.The housing 1 of the microhydroelectric power station has the form of a hollow cylinder, closed by the front 2 and rear 3 heads. The axial hydraulic turbine 5 rotating on the hollow axis 4 has a cylindrical shell 6, on which curved blades 7 are mounted, which receive the pressure of the river water flow and are held at the ends by the ring 8. The front 9 and rear 10 turbine disks are connected rigidly, but with the possibility of disassembly, assembly by the shell 6, the hubs 11 and 12 of the turbine disks are mounted on the hollow axis 4 on the closed rolling bearings 13 and 14, which are limited from longitudinal displacement by the locking rings 15 and are protected against water ingress by the sealing glands 16. On the front head 2 The result of water entering the bearing 13 is a spring plate 17 with an oil seal 18 and a spiral groove 19 for expelling water on the front surface of the disk 19. The multiplier (a device for increasing the frequency of rotation) has a gear wheel 20 with internal teeth rigidly fixed to the inner surface of the shell 6 behind a disk 10 and engaged with a gear 21 of small diameter on the shaft 22, rotating on the needle bearings 23 of the housing 24. At the other end of the shaft 22, a gear of a larger diameter 25 is engaged with a gear 26 of a small diameter on the shaft of the generator torus 27. The disk partition 28 of the generator stationary compartment 29 is rigidly connected to the housing 1 and has a gland 30 for tightness on the hub. Cable 31 is led out through the stationary housing 29 through the o-ring 32. Cargo inserts 33 and 34 of the heads are mounted on the axis 4 with interference. Bolts 35 are screwed into the threaded ends of the axis 4 and fixed by nuts 36. The bolts 35 have annular heads 37 for installing guides - holding poles 38 with height-limiting rings 39. The heads 2 and 3 can be made conical in shape.

На лопасть гидротурбины (фиг. 5) действует активная сила Fa (суммарная сила воздействия потока воды на вогнутую поверхность лопасти) и центробежная сила Fz (суммарная сила воздействия потока воды на выпуклую поверхность лопасти, используется «эффект ложки» - притяжение вертикальной струей ложки). Эти силы разлагаются на составляющие:

Figure 00000001
и
Figure 00000002
- силы, направленные по оси турбины;
Figure 00000003
и
Figure 00000004
- силы, направленные поперек оси турбины и образующие крутящий Fкр. (вращающий) момент.The hydraulic turbine blade (Fig. 5) is affected by the active force F a (the total force of the water flow on the concave surface of the blade) and the centrifugal force F z (the total force of the water flow on the convex surface of the blade, the "spoon effect" is used - attraction by the vertical stream of the spoon ) These forces decompose into components:
Figure 00000001
and
Figure 00000002
- forces directed along the axis of the turbine;
Figure 00000003
and
Figure 00000004
- forces directed across the axis of the turbine and forming a twisting F cr. (torque.

МикроГЭС устанавливается на перекате речки. Углубляют русло речки, уменьшая ширину. Глубина должна быть в межень немного больше, чем диаметр осевой турбины. Предусматривается пропуск или задержка сплавника, предохраняя турбину от забивания. Регулируют плавучесть микроГЭС, его масса должна незначительно превышать подъемную силу. Затем забивают в дно реки вертикально якорные шесты 38 через кольцевые головки 35 болтов 35. Устанавливают ограничительные кольца 39. Кабель 31 выводят на берег и соединяют с аккумулятором и инвертером. Шестеренный мультипликатор значительно увеличивает обороты генератора до 700…1000 мин-1. Проводят динамическую балансировку турбины микроГЭС. Выполнение корпуса микроГЭС цилиндрической формы, а оголовков - конусной формы значительно облегчает изготовление микроГЭС.Micro hydroelectric power station is installed on the river side. Deepen the channel of the river, reducing the width. The depth should be at a low water a little more than the diameter of the axial turbine. The pass or delay of the drift is provided, protecting the turbine from clogging. They regulate the buoyancy of micro hydroelectric power stations, its mass should slightly exceed the lifting force. Then, vertical anchor poles 38 are driven into the bottom of the river through the annular heads 35 of the bolts 35. The restrictive rings 39 are installed. The cable 31 is brought ashore and connected to the battery and inverter. Gear multiplier significantly increases the generator speed to 700 ... 1000 min -1 . Dynamic balancing of the micro hydroelectric turbine is carried out. The execution of the micro-hydroelectric housing is cylindrical, and the cone-shaped heads significantly facilitates the manufacture of micro-hydro.

Claims (4)

1. Микрогидроэлектростанция (микроГЭС) речная русловая, содержащая корпус в виде цилиндрической оболочки, состоящий из двух половинок - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с генератором, закрытой с концов невращающимися оголовками, связанными жестко болтами с кольцевыми головками для якорных шестов с ограничителями, отличающаяся тем, что осевая турбина установлена на сквозной полой оси, имеющей на концах внутреннюю резьбу для законтрированных болтов.1. A microhydroelectric power station (micro hydroelectric power station) is a river channel, containing a body in the form of a cylindrical shell, consisting of two halves - a hydraulic turbine with blades and an engine room with a generator, closed at the ends with non-rotating heads, rigidly connected by bolts with ring heads for anchor poles with limiters, characterized in that the axial turbine is mounted on a through hollow axis having an internal thread at the ends for locked bolts. 2. МикроГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что подшипники осевой турбины зафиксированы на оси при помощи стопорных шайб.2. Micro hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the bearings of the axial turbine are fixed on the axis using lock washers. 3. МикроГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что увеличение частоты вращения вала генератора достигнута установкой на внутренней стороне обечайки турбины большого колеса с внутренними зубьями, зацепляющимися с зубьями шестерни малого диаметра, на противоположном конце вала которого шестерня большего диаметра приводит во вращение шестерню малого диаметра вала генератора.3. Micro HPP according to claim 1, characterized in that the increase in the frequency of rotation of the generator shaft is achieved by installing on the inner side of the turbine shell a large wheel with internal teeth engaged with the teeth of a small diameter gear, on the opposite end of the shaft of which a larger diameter gear rotates the small gear diameter of the generator shaft. 4. МикроГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что герметизация щели между передним оголовком и диском турбины достигнута прижатием сальника пружинной пластинкой к боковой поверхности диска турбины и на диске турбины выполнена спиральная канавка, отгоняющая при работе проникшую внутрь воду наружу, а герметизация зазоров между полой осью и ступицами дисков турбины, а также перегородкой генераторного отсека выполнена при помощи сальников.4. Micro hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the sealing of the gap between the front head and the turbine disk is achieved by pressing the gland with a spring plate on the side surface of the turbine disk and a spiral groove is made on the turbine disk, which drives out the water that has penetrated inside while sealing the gaps between the hollow axis and hubs of the turbine disks, as well as the partition of the generator compartment, are made using glands.
RU2015147846A 2015-11-06 2015-11-06 Run-of-river microhydro power plant RU2619966C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015147846A RU2619966C2 (en) 2015-11-06 2015-11-06 Run-of-river microhydro power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015147846A RU2619966C2 (en) 2015-11-06 2015-11-06 Run-of-river microhydro power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015147846A RU2015147846A (en) 2017-05-15
RU2619966C2 true RU2619966C2 (en) 2017-05-22

Family

ID=58715215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015147846A RU2619966C2 (en) 2015-11-06 2015-11-06 Run-of-river microhydro power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2619966C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748105C2 (en) * 2020-02-18 2021-05-19 Александр Петрович Ишков Capsule hydrocomplex

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94034543A (en) * 1994-10-03 1996-08-27 И.Ю. Хасанов Submergible device for taking off energy of flowing fluid
DE102007036810A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 Voith Patent Gmbh Bidirectional submersible immersion power generation plant
US8072087B2 (en) * 2004-06-10 2011-12-06 Naval Dynamics As Wave power converter
US20120235417A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Floyd Arntz Reciprocating Wind-powered Transducer Employing Interleaved Airfoil Arrays
RU2565627C1 (en) * 2014-10-27 2015-10-20 Александр Викторович Агафонов Run-of-river microhydro power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94034543A (en) * 1994-10-03 1996-08-27 И.Ю. Хасанов Submergible device for taking off energy of flowing fluid
US8072087B2 (en) * 2004-06-10 2011-12-06 Naval Dynamics As Wave power converter
DE102007036810A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 Voith Patent Gmbh Bidirectional submersible immersion power generation plant
US20120235417A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Floyd Arntz Reciprocating Wind-powered Transducer Employing Interleaved Airfoil Arrays
RU2565627C1 (en) * 2014-10-27 2015-10-20 Александр Викторович Агафонов Run-of-river microhydro power plant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748105C2 (en) * 2020-02-18 2021-05-19 Александр Петрович Ишков Capsule hydrocomplex

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015147846A (en) 2017-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9000604B2 (en) Unidirectional hydro turbine with enhanced duct, blades and generator
US20050005592A1 (en) Hollow turbine
KR101202678B1 (en) A waterpower generator for a drain pipe
KR101460063B1 (en) Hydraulic turbine for power generation
WO2013021205A3 (en) Turbine generator
KR20160140860A (en) Turbine Assembly
KR101386067B1 (en) Water turbine with active type wing semi-cylindrical water-powergeneration
KR101654899B1 (en) Small hydro power generating device
RU2619966C2 (en) Run-of-river microhydro power plant
CN104533692A (en) Vertical axis ocean current power generation device for underwater aircraft
CN104481781A (en) Hydraulic underwater vehicle vertical shaft ocean current power generating device
WO2018117118A1 (en) Fluid machine
US10746155B2 (en) Water turbine support structure
CA3001696C (en) Hydroelectric energy systems, and related components and methods
KR101062190B1 (en) Horizontal rotors of hydro or wind turbines
JP2018531346A6 (en) Hydroelectric energy system and related components and methods
GB2449436A (en) Fluid driven generator
CN104989579A (en) Novel water conservancy steam power generation turbine
RU2565627C1 (en) Run-of-river microhydro power plant
KR101329246B1 (en) Turbine for tidal current power with advanced shaft and spoke structure
RU2572255C1 (en) Damless micro run-of-river plant
RU199473U1 (en) Hydraulic turbine
KR102159864B1 (en) Apparatus for generating by wind power
JP6184643B1 (en) Power transmission device and hydroelectric power generation device
CN208966633U (en) A kind of deep-well pump assembly

Legal Events

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

Effective date: 20171107