RU2714634C2 - Мини-гидроэлектростанция - Google Patents
Мини-гидроэлектростанция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714634C2 RU2714634C2 RU2018111900A RU2018111900A RU2714634C2 RU 2714634 C2 RU2714634 C2 RU 2714634C2 RU 2018111900 A RU2018111900 A RU 2018111900A RU 2018111900 A RU2018111900 A RU 2018111900A RU 2714634 C2 RU2714634 C2 RU 2714634C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mini
- tank
- hydroelectric power
- screw
- kinematic pair
- Prior art date
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
-
- 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
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к мини-гидроэлектростанции. Мини-гидроэлектростанция содержит цистерну, состоящую из подвижно соединенных между собой обечайки 2, крышки и днища 3, внутреннюю полость, вертикальный вал в виде архимедова винта, соединенного муфтой с приводом электрического генератора 9 и кинематической парой 12 с днищем 3, зазор 7, установочные узлы 13. Винт имеет две спиралевидные лопасти 14, расположенные симметрично относительно его продольной оси. Внутренней полостью служит пространство между винтом и обечайкой 2. Зазором 7 служит расстояние между эквидистантными поверхностями обечайки 2 и пространства, заметаемого лопастями 14. Нижний торец имеет хвостовик, образующий вращательную кинематическую пару 12 с днищем 3. Изобретение направлено на повышение КПД и упрощение конструкции мини-гидроэлектростанции. 5 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к массовой электрификации сельского хозяйства и быта сельского населения, проживающего у берегов горных рек с большими уклонами и небольшими расходами воды. На них устанавливаются бесплотинные мини-гидроэлектростанции, обеспечивающие энергией крестьянские хозяйства, пастбища, малые предприятия и т.д.
В связи с постоянным удорожанием углеводных энергоносителей большое внимание обращается на использование альтернативных источников электроэнергии, получаемой более экономными способами с учетом экологического аспекта. Для мини-гидроэлектростанций характерно отсутствие зон затопления, быстрая окупаемость и экологичность. Проблемы и перспективы развития малой гидроэнергетики представлены в статье Инны Зубаревой. Киловатты в малых дозах. Российская газета. Специальный выпуск №6654 (83).
Из уровня техники известны мини-гидроэлектростанции (Листов П.П. Электростанция сельского хозяйства. М.: Колос, 1984, с. 20, 21), представляющие собой агрегаты малой мощности.
В качестве общего недостатка известных мини-гидроэлектростанций можно назвать их конструктивную сложность, довольно высокие внутренние энергетические потери водного потока (напора), дороговизна изготовления, связанная с необходимостью индивидуального проектирования. Все это снижает возможность повышения КПД известных мини-гидроэлектростанций и техническую привлекательность.
Из уровня техники известна мини-гидроэлектростанция (патент РФ №2439364 на изобретение, МПК F03B 3/00, F03B 13/00, 2012.01.10), содержащая водоподводящий канал и генератор, цистерну, внутри которой размещен вертикальный вал, со ступенчато установленными на нем дисками с лопастями, внутренняя полость цистерны выполнена в виде усеченного конуса, на дне которого установлено с возможностью вращения колесо, представляющее собой корпус с отводящими трубами, причем корпус колеса соединен с валом.
Известная мини-гидроэлектростанция имеет серьезный недостаток, который заключается в сложности конструкции и дороговизне его изготовления, который существенно снижает эффективность мини-гидроэлектростанции.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является мини-электростанция (патент РФ №2635750 на изобретение, МПК F03B 3/00, F03B 13/00, 2017.11.15), содержащая водоподводящий канал, цистерну, состоящую из подвижно соединенных между собой обечайки, крышки и днища, внутреннюю полость, вертикальный вал в виде архимедова винта, соединенного муфтой с приводом электрогенератора и кинематической парой с днищем цистерны, зазор между обечайкой цистерны и валом, достаточный для свободного вращения вала относительно обечайки цистерны.
В известном устройстве электрическую энергию получают посредством архимедова винта, неподвижно соединенного с цилиндрической или конически расширяющейся по потоку воды трубой, и выводящих наружу водный поток каналов в форме гротов.
Недостатками прототипа являются наличие в конструкции трубы (кроме обечайки цистерны), неподвижно соединенной с валом, гротов для вывода воды, что увеличивает внутренние энергетические потери, усложняет и утяжеляет конструкцию мини-гидроэлектростанции, что, как следствие, удорожает производство и сборку мини-гидроэлектростанции, снижает КПД и эффективность использования.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, повышение КПД и упрощение конструкции мини-гидроэлектростанции.
Для достижения указанного технического результата предлагается мини-электростанция, содержащая водоподводящий канал, цистерну, состоящую из подвижно соединенных между собой обечайки, крышки и днища, внутреннюю полость, вертикальный вал в виде архимедова винта, соединенного муфтой с приводом электрогенератора, а кинематической парой с днищем цистерны, зазор, установочные узлы, в которой винт имеет две спиралевидные лопасти, расположенные симметрично относительно его продольной оси, внутренней полостью служит пространство между архимедовым винтом и обечайкой цистерны, а зазором служит расстояние между эквидистантными поверхностями обечайки цистерны и пространства, заметаемого лопастями, при этом нижний торец имеет хвостовик, образующий вращательную кинематическую пару с днищем цистерны.
Архимедов винт выполнен пустотелым. Обечайка цистерны, труба и архимедов винт могут иметь эквидистантные конусности, расширяющиеся по потоку. Новым является то, что архимедов винт закрыт снизу торцевой заглушкой, несущей соосный винту хвостовик.
Наличие у винта двух спиралевидных лопастей позволяет достичь более точной балансировки относительно продольной оси.
Кинематическая пара, образованная хвостовиком и днищем цистерны, служит опорой архимедова винта. В данном техническом решении отдается предпочтение архимедову винту, в форме усеченного конуса, расширяющегося по потоку. Это положительно сказывается на его прочности, устойчивости, на уменьшении энергетических потерь потока во внутренней полости, так как это отвечает его стремлению удаляться от вала при вращении.
Вода, попадающая в зазор со спиралевидных лопастей, падает с предыдущих их витков на последующие (сверху-вниз), отдает свою часть потенциальной энергии - П, делая свой вклад в формирование момента, вращающего вал, которая равна:
П=m⋅g⋅h,
где m - масса воды;
g - ускорение свободного падения;
h - длина вала (высота цистерны).
Следовательно, уменьшение энергетических потерь потока, которая равна разности энергий, приводит к увеличению КПД мини-гидроэлектростанции:
где m - масса воды;
g - ускорение свободного падения;
h - длина вала (высота цистерны);
V1 - скорость потока на входе мини-гидроэлектростанции;
V2 - скорость потока на выходе мини-гидроэлектростанции.
Архимедов винт выполнен пустотелым. Торец пустотелого винта закрыт водонепроницаемой заглушкой, подвижно соединенной с торцом, например, с помощью винтов.
Выполнение мини-гидроэлектростанции согласно заявленному изобретению, позволяет упростить конструкцию мини-гидроэлектростанции, ее изготовление, монтаж и повысить КПД.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
на фиг. 1 изображена конструктивная схема мини-гидроэлектростанции;
на фиг.2 изображена крышка мини-гидроэлектростанции;
на фиг. 3 изображена схема днища мини-гидроэлектростанции;
на фиг. 4 показана схема кинематической пары;
на фиг. 5 представлена схема работы мини-гидроэлектростанции.
Мини-гидроэлектростанция содержит водоподводящий канал 1, цистерну, состоящую из обечайки 2, днища 3 и крышки 4, архимедов винт 5, внутреннюю полость 6, зазор 7, муфту 8, электрогенератор 9, заглушку 10, хвостовик 11, кинематическую пару 12, установочные узлы 13.
Мини-гидроэлектростанция работает следующим образом.
Цистерну с помощью установочных узлов 13 устанавливают на берегу горной реки, откуда вода подается через водоподводящий канал 1 во внутреннюю полость 6 на спиралевидные лопасти 14 архимедова винта 5, приводя его вместе с муфтой 8 и приводным валом электрогенератора 10 во вращение относительно обечайки 2 цистерны под действием вращающего момента реактивных сил, формируемых взаимодействием водного потока с рабочей поверхностью спиралевидных лопастей 14. Поток, выходящий из внутренней полости 6 наружу, создает реактивный момент, дополняющий вращающийся момент архимедова винта 5.
В результате вращения архимедова винта 5 включается в работу электрогенератор 9, выдающий электрический ток, что является конечной целью изобретения.
Архимедов винт 5 выполнен пустотелым, его торец закрыт заглушкой 10, с которой соединен хвостовик 11, образующий с днищем 3 цистерны вращательную кинематическую пару 12. Обечайка 2 цистерны и архимедов винт 5 могут иметь эквидистантные конусности, расширяющиеся по потоку, разделенным малым, но достаточным для свободного вращения архимедова винта 5 в обечайке 2 с зазором 7.
Таким образом, предложенная мини-гидроэлектростанция обеспечивает повышение КПД и упрощение конструкции мини-электростанции.
Claims (1)
- Мини-гидроэлектростанция, содержащая водоподводящий канал, цистерну, состоящую из подвижно соединенных между собой обечайки, крышки и днища, внутреннюю полость, вертикальный вал в виде архимедова винта, муфтой соединенного с приводом электрического генератора и кинематической парой с днищем цистерны, зазор, установочные узлы, винт выполнен пустотелым и имеет две спиралевидные лопасти, расположенные симметрично относительно его продольной оси, внутренней полостью служит пространство между архимедовым винтом и обечайкой цистерны, а зазором служит расстояние между эквидистантными поверхностями обечайки цистерны и пространства, заметаемого лопастями, при этом нижний торец имеет хвостовик, образующий вращательную кинематическую пару с днищем цистерны, отличающаяся тем, что архимедов винт закрыт снизу торцевой водонепроницаемой заглушкой, несущей соосный винту хвостовик.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018111900A RU2714634C2 (ru) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Мини-гидроэлектростанция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018111900A RU2714634C2 (ru) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Мини-гидроэлектростанция |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018111900A RU2018111900A (ru) | 2019-10-04 |
RU2018111900A3 RU2018111900A3 (ru) | 2019-11-05 |
RU2714634C2 true RU2714634C2 (ru) | 2020-02-18 |
Family
ID=68205960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018111900A RU2714634C2 (ru) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Мини-гидроэлектростанция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714634C2 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1270419A1 (ru) * | 1985-04-03 | 1986-11-15 | Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Шнековый насос дл перекачивани жидкого навоза |
GB2361749A (en) * | 2000-04-26 | 2001-10-31 | Michel Pierre Zaczek | Sea wave machine for renewable energy |
CN101968024A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-09 | 王治岳 | 管流旋喷复能发电机 |
RU2439364C2 (ru) * | 2009-03-18 | 2012-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования КАБАРДИНО-БАЛКАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.М. КОКОВА | Мини-электростанция |
CN106677959A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-17 | 河海大学 | 一种带阿基米德螺旋形叶片的冷却塔用双转轮水轮机 |
RU2635750C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2017-11-15 | Владимир Сергеевич Соколов | Мини-электростанция |
CN107642451A (zh) * | 2017-10-21 | 2018-01-30 | 天津大学 | 一种外接水龙头的水管发电装置 |
-
2018
- 2018-04-02 RU RU2018111900A patent/RU2714634C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1270419A1 (ru) * | 1985-04-03 | 1986-11-15 | Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Шнековый насос дл перекачивани жидкого навоза |
GB2361749A (en) * | 2000-04-26 | 2001-10-31 | Michel Pierre Zaczek | Sea wave machine for renewable energy |
RU2439364C2 (ru) * | 2009-03-18 | 2012-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования КАБАРДИНО-БАЛКАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.М. КОКОВА | Мини-электростанция |
CN101968024A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-09 | 王治岳 | 管流旋喷复能发电机 |
RU2635750C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2017-11-15 | Владимир Сергеевич Соколов | Мини-электростанция |
CN106677959A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-17 | 河海大学 | 一种带阿基米德螺旋形叶片的冷却塔用双转轮水轮机 |
CN107642451A (zh) * | 2017-10-21 | 2018-01-30 | 天津大学 | 一种外接水龙头的水管发电装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018111900A3 (ru) | 2019-11-05 |
RU2018111900A (ru) | 2019-10-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100488297B1 (ko) | 해류를 이용한 발전 설비 | |
CN103835867B (zh) | 一种野外便携式水力风力互补发电装置 | |
DE502008002572D1 (de) | Tauchende energieerzeugungsanlage, angetrieben durch eine wasserströmung | |
CN104595094B (zh) | 水力涡轮发电机 | |
CN205087117U (zh) | 水流发电趸船 | |
KR20120008204A (ko) | 스크류형상의 수차를 이용한 소수력 발전장치 | |
CN201810462U (zh) | 一种管道式水轮发电机 | |
KR101654899B1 (ko) | 소수력 발전장치 | |
Venukumar | Artificial Vortex (ArVo) power generation—An innovative micro hydroelectric power generation scheme | |
Arifin et al. | The Design and Fabrication of Waterwheels with System Floating Pontoon | |
CN201739067U (zh) | 自来水发电装置 | |
RU2714634C2 (ru) | Мини-гидроэлектростанция | |
KR101183624B1 (ko) | 복수의 발전기를 구비한 풍력발전기 | |
CN104806435A (zh) | 垂直轴波浪能发电装置 | |
RU2709234C2 (ru) | Гидрокомплекс | |
CN106523248A (zh) | 水力卧式螺管转子发电机组及其发电站 | |
RU2349792C1 (ru) | Гелиоветровая энергетическая установка | |
KR101042650B1 (ko) | 유수에 설치되는 소수력 발전기 | |
KR101638142B1 (ko) | 수차를 이용한 발전장치 | |
KR101239277B1 (ko) | 풍력발전장치 | |
KR20110021234A (ko) | 풍력 또는 수력발전기의 수직회전자 | |
CN107023432A (zh) | 水动力活页泵 | |
RU2635750C1 (ru) | Мини-электростанция | |
CN108757294B (zh) | 基于波浪能的新型可再生能源采集利用设备和方法 | |
RU2439364C2 (ru) | Мини-электростанция |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210403 |