RU2733736C1

RU2733736C1 - Hydroelectric power plant

Info

Publication number: RU2733736C1
Application number: RU2019112557A
Authority: RU
Inventors: Дереник Смбатович Адамян
Original assignee: Дереник Смбатович Адамян
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-10-06

Abstract

FIELD: hydropower engineering.

SUBSTANCE: hydroelectric power plant comprises two bodies 1, in which there are two chambers with inlet and outlet holes, two working and discharge mains connected to river bed, floats 28 installed in chambers. Working lines are interconnected with reservoirs 3, and offtake main line and outlets of chambers of both cases 1 - with bypass lines. Crankshafts 30 with flywheels 32 fixed thereon are connected by connecting rods 29 with floats 28 and gearing with electric generator. On outlet holes of chambers, discharge and working mains there installed are gates connected by rope systems with electric motors connected to electric generator. Inlets of chambers of both housings 1 are formed under floats 28 and communicated with reservoirs 3 by water conduits, which are buried under housings 1, plugged at ends and equipped with gates 23 connected by rope systems 24 with additional electric motors 26 connected to electric generator.

EFFECT: invention is aimed at providing high efficiency of operation, simplifying the design and improving operating reliability.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и может найти применение при использовании потока воды рек или каналов для выработки электроэнергии.The invention relates to hydropower and can be used when using the flow of water from rivers or canals to generate electricity.

Известен гидравлический двигатель, содержащий корпус, в котором образованы две камеры с впускными и выпускными отверстиями и поплавками, накопительный резервуар, рабочую магистраль, коленчатый вал, соединенный шатунами с поплавками и маховик, закрепленный на коленчатом валу (Патент RU 2176747 С2, МПК F03B 17/02, 2001. Аналог).Known hydraulic engine containing a housing in which two chambers with inlet and outlet openings and floats are formed, a storage tank, a working line, a crankshaft connected by connecting rods with floats and a flywheel attached to the crankshaft (Patent RU 2176747 C2, IPC F03B 17 / 02, 2001. Analog).

Недостаток аналога - длительное наполнение камер водой по трубам, в результате чего происходит медленные подъем поплавков и частота вращения коленчатого вала, что ограничивает мощность установки.The disadvantage of the analogue is the long-term filling of the chambers with water through the pipes, as a result of which there is a slow rise of the floats and the frequency of rotation of the crankshaft, which limits the power of the installation.

Наиболее близким аналогом является гидроэлектростанция, содержащая корпус, в котором образовано две камеры с впускными и выпускными отверстиями и поплавками, рабочую и отводную магистрали, соединенные с руслом реки, накопительный резервуар и обводную магистраль. Рабочая магистраль сообщена с накопительным резервуаром, а отводная магистраль и выпускные отверстия камер - с обводной магистралью. На выпускных отверстиях камер, отводной и рабочей магистралях установлены затворы, связанные тросовыми системами с электродвигателями, которые электрической цепью соединены с электрогенератором. Коленчатые валы с закрепленными на них маховиками, установленные в камерах, соединены шатунами с поплавками и передачей с электрогенератором (Патент RU 2631474 С1, МПК F03B 17/06.2017 г. Прототип).The closest analogue is a hydroelectric power station containing a housing in which two chambers with inlet and outlet openings and floats are formed, a working and outlet mains connected to the river bed, a storage tank and a bypass main. The working line is connected to the storage tank, and the branch line and chamber outlets are connected to the bypass line. On the outlet openings of the chambers, the outlet and working lines, gates are installed, connected by cable systems with electric motors, which are connected to an electric generator by an electric circuit. Crankshafts with flywheels attached to them, installed in the chambers, are connected by connecting rods with floats and a transmission with an electric generator (Patent RU 2631474 C1, IPC F03B 17/06/2017, Prototype).

Недостаток изобретения состоит в медленном и в небольшом объеме подачи потока воды из накопительных резервуаров в камеры, а также воздействия потока воды массой в несколько тонн на боковые стенки поплавков, что вызывает их перекосы в камерах и повышенные нагрузки на привод коленчатого вала. Часть водного потока через зазоры между поплавками и стенками камер, перетекает на поплавки и тормозит их перемещение. Это снижает плавность и частоту вращения коленчатого вала, что существенно уменьшает мощность и надежность работы гидроэлектростанции.The disadvantage of the invention lies in the slow and small volume of water flow from the storage tanks to the chambers, as well as the impact of a water flow weighing several tons on the side walls of the floats, which causes their distortions in the chambers and increased loads on the crankshaft drive. Part of the water flow through the gaps between the floats and the walls of the chambers, flows to the floats and slows down their movement. This reduces the smoothness and speed of the crankshaft, which significantly reduces the power and reliability of the hydroelectric power plant.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы гидроэлектростанции путем увеличения частота вращения коленчатого вала.The technical objective of the invention is to improve the efficiency of the hydroelectric power plant by increasing the frequency of rotation of the crankshaft.

Технический результат состоит в увеличении выработки гидроэлектростанцией электрической энергии, повышении надежности работы и упрощении конструкции.The technical result consists in increasing the generation of electrical energy by the hydroelectric power plant, increasing the reliability of operation and simplifying the design.

Техническая задача и результат достигаются тем, что гидроэлектростанция, содержит корпус, в котором образовано две камеры с впускными и выпускными отверстиями и поплавками, рабочую и отводную магистрали, соединенные с руслом реки, накопительный резервуар и обводную магистраль. Рабочая магистраль сообщена с накопительным резервуаром, а отводная магистраль и выпускные отверстия камер - с обводной магистралью. На выпускных отверстиях камер, отводной и рабочей магистралях установлены затворы, связанные тросовыми системами с электродвигателями, которые электрической цепью соединены с электрогенератором. Коленчатые валы, с закрепленными на них маховиками, соединены шатунами с поплавками и передачей с электрогенератором. Новым является то, что гидроэлектростанция оборудована дополнительным корпусом с двумя камерами, причем корпуса выполнены в виде левого и правого, а накопительные резервуары установлены в ряд с корпусами параллельно по обе стороны русла реки или канала, разделенного продольными перегородками на рабочие и, расположенную между ними, отводную магистрали. При этом впускные отверстия обоих корпусов образованы под поплавками и сообщены с накопительными резервуарами водоводами, которые заглублены под корпусами, заглушены на концах и снабжены затворами, связанными тросовыми системами с дополнительными электродвигателями, соединенными электрической цепью с электрогенератором.The technical problem and the result are achieved by the fact that the hydroelectric power plant contains a housing in which two chambers with inlet and outlet openings and floats are formed, a working and outlet mains connected to the river bed, a storage tank and a bypass main. The working line is connected to the storage tank, and the branch line and chamber outlets are connected to the bypass line. On the outlet openings of the chambers, the outlet and working lines, gates are installed, connected by cable systems with electric motors, which are connected to an electric generator by an electric circuit. The crankshafts, with flywheels attached to them, are connected by connecting rods with floats and a transmission with an electric generator. What is new is that the hydroelectric power station is equipped with an additional building with two chambers, the buildings being made in the form of left and right, and storage tanks are installed in a row with the buildings in parallel on both sides of the river bed or canal, divided by longitudinal partitions into workers and located between them, branch line. In this case, the inlet openings of both housings are formed under the floats and are connected with the storage tanks by water conduits, which are buried under the housings, plugged at the ends and equipped with gates connected by cable systems with additional electric motors connected by an electric circuit to an electric generator.

Указанные признаки необходимы и достаточны для осуществления изобретения и достижения технического результата.These features are necessary and sufficient for the implementation of the invention and the achievement of the technical result.

Особенностью изобретения является также то, что на стенках камер или поплавков закреплены уплотнительные манжеты.Another feature of the invention is that sealing collars are fixed on the walls of the chambers or floats.

Этот признак являются факультативным, так как создает дополнительный технический результат и может быть заменен другими признаками.This feature is optional, since it creates an additional technical result and can be replaced with other features.

Причинно-следственная связь новых признаков и достигаемого технического результата состоит в том, что:The causal relationship between new features and the achieved technical result is that:

- оборудование гидроэлектростанции дополнительным корпусом с двумя камерами, причем корпуса выполнены в виде левого и правого, а накопительные резервуары установлены в ряд с корпусами параллельно по обе стороны русла реки или канала, разделенного продольными перегородками на рабочие и, расположенную между ними, отводную магистрали, позволило равномерно распределить поток воды в камеры обоих корпусов;- equipment of the hydroelectric power station with an additional building with two chambers, and the buildings are made in the form of left and right, and storage tanks are installed in a row with the buildings in parallel on both sides of the river bed or canal, divided by longitudinal partitions into working ones and a branch line located between them, allowed evenly distribute the water flow into the chambers of both buildings;

- образование впускных отверстий обоих корпусов под поплавками и сообщение с накопительными резервуарами водоводами, которые заглублены под корпусами, заглушены на концах и снабжены затворами, связанными тросовыми системами с дополнительными электродвигателями, соединенными электрической цепью с электрогенератором, позволило дополнительно создать на поплавки статический напор воды столбом жидкости от уровня реки или канала до поверхности заглубления водовода и исключило давление на их боковые стенки, что обеспечило плавность, увеличило частоту вращения коленчатого вала и повысило надежность работы гидроэлектростанции;- the formation of inlet holes of both housings under the floats and communication with the storage tanks by water conduits, which are buried under the hulls, plugged at the ends and equipped with gates connected by cable systems with additional electric motors connected by an electric circuit to an electric generator, made it possible to additionally create a static pressure of water on the floats with a column of liquid from the level of the river or canal to the surface of the deepening of the water conduit and eliminated pressure on their side walls, which ensured smoothness, increased the crankshaft rotation frequency and increased the reliability of the hydroelectric power plant;

- установка затворов на водоводах, связанными тросовыми системами с дополнительными электродвигателями и соединение электрогенератора электрической цепью со всеми электродвигателями, позволило при работе отключить аккумулятор и уменьшить количество затворов на каждом корпусе;- installation of gates on water conduits connected by cable systems with additional electric motors and connection of an electric generator with an electric circuit with all electric motors, made it possible to disconnect the battery during operation and reduce the number of gates on each body;

- закрепление на стенках камер или поплавков уплотнительных манжет, позволило устранить перетекание воды на поплавки через зазоры вдоль стенок камер корпусов и за счет этого снизить сопротивление их перемещения.- fixing sealing cuffs on the walls of the chambers or floats, made it possible to eliminate the overflow of water to the floats through the gaps along the walls of the chambers of the housings and thereby reduce the resistance of their movement.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена гидроэлектростанция, вид сверху; фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, показано положение поплавков при подаче воды из водоводов; фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг 2, показана подача потока воды перпендикулярно днищу поплавков в камеру левого корпуса; фиг. 4 - закрепление манжеты на поплавке; фиг. 5 - тоже, на стенках прямоугольного корпуса.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a hydroelectric power plant, top view; fig. 2 - section a-a in Fig. 1, the position of the floats is shown when water is supplied from water conduits; fig. 3 - section b-B in Fig. 2, shows the flow of water perpendicular to the bottom of the floats into the chamber of the left housing; fig. 4 - securing the cuff on the float; fig. 5 - also, on the walls of the rectangular body.

Гидроэлектростанция (фиг. 1) содержит левый 1 и правый 2 корпуса, накопительные резервуары 3 и 4, установленные в ряд с указанными корпусами параллельно по обе стороны русла 5 реки или канала, разделенного продольными перегородками 6 на рабочие 7, 8 и, расположенную между ними, отводную 9 магистрали. На рабочих 7, 8 магистралях, на входе накопительных резервуаров 3 и 4 установлены затворы 10, 11 и на отводной магистрали 9 - затвор 12, соединенные тросовой системой 13 с электродвигателем 14. Отводная магистраль 9 и выпускные отверстия корпусов 1 и 2 сообщены с обводными магистралями 15 и 16, примыкающими к наружным продольным стенкам корпусов 1, 2 и стенкам накопительных резервуаров 3 и 4. Каждый корпус 1 и 2 разделен поперечной перегородкой 17 на камеры 18 одинакового объема с закрепленными внизу опорными пятами 19. Впускные отверстия корпусов 1 и 2 образованы снизу камер 18 и сообщены с накопительными резервуарами 3 и 4 водоводами 20 и 21, которые на конце заглушены, заглублены под этими отверстиями и на них установлены затворы 22 и 23, соединенные тросовыми системами 24 и 25 с дополнительными электродвигателями 26 и 27. На опорных пятах 19 установлены поплавки 28, соединенные шатунами 29 с коленчатыми валами 30 и 31, на которых закреплены маховики 32 и звездочки 33, соединенные цепным приводом 34 с электрогенератором 35, соединенным электрической цепью с электродвигателями 26 и 27. Коленчатые валы 30 и 31 в корпусе 1 расположены шейками 36 в одной плоскости и направлены в одну сторону, а в корпусе 2 - шейками 37 в противоположную сторону. На каждом корпусе 1 и 2 со стороны обводных магистралей 15 и 16 установлены электродвигатели 38 и 39, соединенные электрической цепью с электрогенератором 35 и тросовыми системами 40 и 41 с затворами 42 и 43, установленными на выпускных отверстиях камер 18 корпусов 1 и 2. С электрогенератором 35 также соединен электрической цепью электродвигатель 14. На внутренних стенках прямоугольных камер 18 корпусов 1 и 2 (фиг. 4) или на поплавках 28 (фиг. 5) закреплены уплотнительные манжеты 44. Гидроэлектростанция работает следующим образом. В нерабочем положении гидроэлектростанции, рабочие 7 и 8 магистрали, водоводы 20 и 21 и выпускные отверстия камер 18 корпусов 1 и 2 закрыты затворами 10, 11, 22, 23, 42, 43, а отводная магистраль 9 открыта затвором 12, и поток воды из русла 5 прямотоком проходит в реку или канал.The hydroelectric power plant (Fig. 1) contains the left 1 and the right 2 buildings, storage tanks 3 and 4, installed in a row with these buildings in parallel on both sides of the channel 5 of the river or channel, divided by longitudinal partitions 6 into working 7, 8 and located between them , branch line 9. On the working lines 7, 8, at the inlet of the storage tanks 3 and 4, gates 10, 11 are installed and on the outlet line 9 - the valve 12, connected by a cable system 13 with an electric motor 14. The outlet line 9 and the outlets of the buildings 1 and 2 are connected with the bypass lines 15 and 16, adjacent to the outer longitudinal walls of the bodies 1, 2 and the walls of the storage tanks 3 and 4. Each body 1 and 2 is divided by a transverse partition 17 into chambers 18 of the same volume with supporting feet 19 fixed at the bottom. The inlet openings of the bodies 1 and 2 are formed from the bottom chambers 18 and communicated with storage tanks 3 and 4 by water conduits 20 and 21, which are plugged at the end, buried under these holes and gates 22 and 23 are installed on them, connected by cable systems 24 and 25 with additional electric motors 26 and 27. On the support feet 19 floats 28 are installed, connected by connecting rods 29 with crankshafts 30 and 31, on which flywheels 32 and sprockets 33 are fixed, connected by c An electric drive 34 with an electric generator 35 connected by an electric circuit with electric motors 26 and 27. The crankshafts 30 and 31 in the housing 1 are located by journals 36 in the same plane and directed in one direction, and in the housing 2 - journals 37 in the opposite direction. On each housing 1 and 2, from the side of bypass lines 15 and 16, electric motors 38 and 39 are installed, connected by an electric circuit with an electric generator 35 and cable systems 40 and 41 with gates 42 and 43 installed on the outlet openings of chambers 18 of buildings 1 and 2. With an electric generator 35 is also connected by an electric circuit to an electric motor 14. On the inner walls of the rectangular chambers 18 of the housings 1 and 2 (Fig. 4) or on the floats 28 (Fig. 5), sealing collars 44 are fixed. The hydroelectric power plant operates as follows. In the inoperative position of the hydroelectric power station, working lines 7 and 8, water conduits 20 and 21 and outlets of chambers 18 of buildings 1 and 2 are closed by gates 10, 11, 22, 23, 42, 43, and outlet line 9 is open by gate 12, and the water flow from channel 5 passes directly into a river or canal.

Для пуска гидроэлектростанции в работу оператор аккумулятором (не показан) включает электродвигатель 14, который тросовой системой 13 поднимает затворы 10 и 11 на рабочих магистралях 7, 8 и опускает затвор 12 на отводной магистрали 9. а вода из рабочих магистралей 7 и 8 заполняет накопительные резервуары 3 и 4. Затем оператор аккумулятором включает электродвигатель 26, который тросовой системой 24 поднимает затвор 22 водовода 20. Вода под гидростатическим давлением столба жидкости в накопительном резервуаре 3 и скоростным напором, поступающая из русла 5 реки или канала, устремляется по водоводу 20 (фиг. 2) через впускные отверстия в камерах 18 корпуса 1, перпендикулярно днищам поплавков 28 и быстро поднимает их с пят 19 в верхнее положение. При этом манжеты 44 перекрывают зазор между стенками камеры 18 и. поплавками 28 и препятствуют перетеканию на них воды, что уменьшает сопротивление их перемещения без перекосов. Поплавки 28 в камере 18 корпуса 1 шатунами 29 поворачивают на 180 градусов вверх шейки 36 коленчатого вала 30, который звездочкой 33 цепной передачи 34 поворачивает шейками 37 коленчатый вал 31 на 180 градусов и шатунами 29 перемещают поплавки 28 в корпусе 2 вниз, а маховики 32 переводят коленчатые валы 30 и 31 через верхнюю и нижнюю «мертвые точки». Звездочки 33 цепной передачи 34 вращают вал электрогенератора 35, который начинает вырабатывать электрический ток, поступающий потребителю и в электрическую цепь электродвигателей 26, 27, 38, 39 и 14. Аккумулятор выключают, и питание этих электродвигателей производится током, вырабатываемым электрогенератором 35. В верхнем положении затвор 22 кратковременно включает электродвигатели 26, 27 и 38, которые одновременно тросовыми системами 24, 25 и 40 закрывают затвором 22 водовод 20, а затвором 23 открывают водовод 21 и затворами 42 открывают выпускные отверстия камер 18 корпуса 1. Вода из водовода 21 поступает через впускные отверстия в камере 18 корпуса 2 под поплавки 28, а через выпускные отверстия камеры 18 корпуса 1 выливается в обводной канал 15. В верхнем положении затвор 23 кратковременно включает электродвигатели 26, 27 и 39, которые тросовыми системами 24, 25 и 41 открывают затвором 22 водовод 20 и затвором 23 закрывают водовод 21, а затворами 43 открывают выпускные отверстия камер 18 корпуса 2. Вода из водовода 20 поступает под поплавки 28 в камере 18 корпуса 1, а через выпускные отверстия камеры 18 корпуса 2 выливается в обводной канал 16. Поплавки 28 перемещаются и шатунами 29 вращают коленчатые валы 30 и 31, которые цепным приводом 34 вращают вал электрогенератора 35.To start the hydroelectric power station into operation, the operator with a battery (not shown) turns on the electric motor 14, which, with a cable system 13, lifts the gates 10 and 11 on the working lines 7, 8 and lowers the valve 12 on the outlet line 9. and the water from the working lines 7 and 8 fills the storage tanks 3 and 4. Then the operator, with a battery, turns on the electric motor 26, which, with a cable system 24, lifts the shutter 22 of the water conduit 20. Water under the hydrostatic pressure of the liquid column in the storage tank 3 and the high-speed pressure coming from the channel 5 of the river or canal rushes through the conduit 20 (Fig. 2) through the inlet holes in the chambers 18 of the housing 1, perpendicular to the bottoms of the floats 28 and quickly lifts them from the feet 19 to the upper position. When this cuffs 44 overlap the gap between the walls of the chamber 18 and. floats 28 and prevent water from overflowing onto them, which reduces the resistance of their movement without distortions. The floats 28 in the chamber 18 of the housing 1 with the connecting rods 29 rotate 180 degrees up the journals 36 of the crankshaft 30, which with the sprocket 33 of the chain drive 34 turns the crankshaft 31 by 180 degrees with the journals 37 and the connecting rods 29 move the floats 28 in the housing 2 down, and the flywheels 32 translate crankshafts 30 and 31 through top and bottom dead centers. The sprockets 33 of the chain drive 34 rotate the shaft of the electric generator 35, which begins to generate electric current supplied to the consumer and to the electric circuit of the electric motors 26, 27, 38, 39 and 14. The battery is turned off, and these electric motors are powered by the current generated by the electric generator 35. In the upper position the gate 22 briefly turns on the electric motors 26, 27 and 38, which simultaneously with the cable systems 24, 25 and 40 close the water pipe 20 with the gate 22, and the gate 23 open the water pipe 21 and the gates 42 open the outlets of the chambers 18 of the housing 1. Water from the pipe 21 enters through the inlet openings in the chamber 18 of the body 2 for the floats 28, and through the outlets of the chamber 18 of the body 1 it pours into the bypass channel 15. In the upper position, the shutter 23 briefly turns on the electric motors 26, 27 and 39, which by cable systems 24, 25 and 41 open the water line 22 20 and the shutter 23 close the water conduit 21, and the shutters 43 open the outlets ka measures 18 of the housing 2. Water from the water conduit 20 enters under the floats 28 in the chamber 18 of the housing 1, and through the outlets of the chamber 18 of the housing 2 is poured into the bypass channel 16. The floats 28 move and rods 29 rotate the crankshafts 30 and 31, which are chain driven 34 rotate the shaft of the generator 35.

Цикл работы гидроэлектростанции в автоматическом режиме завершен и в дальнейшем происходит аналогичным образом. Применение изобретения позволяет создать гидроэлектростанцию, которая использует весь водный поток для выработки электроэнергии, обеспечивает увеличенную скорость перемещения поплавков, частоту вращения коленчатого вала и повышенную мощность гидроэлектростанции, а также обеспечивает ее безаварийную работу.The cycle of operation of the hydroelectric power station in the automatic mode is completed and in the future it proceeds in a similar way. Application of the invention makes it possible to create a hydroelectric power plant that uses the entire water flow to generate electricity, provides an increased speed of movement of the floats, the crankshaft rotation speed and increased power of the hydroelectric power plant, and also ensures its trouble-free operation.

Claims

1. Hydroelectric power station, containing a housing in which two chambers with inlet and outlet openings and floats are formed, a working and outlet mains connected to the river bed, a storage tank and a bypass main, while the working main is connected to the storage tank, and the outflow main and outlet chamber openings - with a bypass line, at the chamber outlet openings, outlet and working lines, gates are installed connected by cable systems with electric motors, which are connected by an electric circuit to an electric generator, crankshafts with flywheels attached to them, connected by connecting rods with floats and a transmission with an electric generator, which differs the fact that the hydroelectric power plant is equipped with an additional building with two chambers, and the buildings are made in the form of left and right, and the storage tanks are installed in a row with the buildings in parallel on both sides of the river bed or canal, divided by longitudinal partitions into working ones and located a branch line between them, with the inlet openings of both housings formed under the floats and communicated with the storage tanks by water conduits, which are buried under the housings, plugged at the ends and equipped with gates connected by cable systems with additional electric motors connected by an electric circuit to an electric generator.

2. Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that sealing cuffs are fixed on the walls of the chambers or floats.