RU51681U1 - WATER ENGINE - Google Patents

WATER ENGINE Download PDF

Info

Publication number
RU51681U1
RU51681U1 RU2005113527/22U RU2005113527U RU51681U1 RU 51681 U1 RU51681 U1 RU 51681U1 RU 2005113527/22 U RU2005113527/22 U RU 2005113527/22U RU 2005113527 U RU2005113527 U RU 2005113527U RU 51681 U1 RU51681 U1 RU 51681U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
engine
piston
energy
aquifer
Prior art date
Application number
RU2005113527/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Дмитриевич Елисеев
Светлана Францевна Елисеева
Original Assignee
Александр Дмитриевич Елисеев
Светлана Францевна Елисеева
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 Дмитриевич Елисеев, Светлана Францевна Елисеева filed Critical Александр Дмитриевич Елисеев
Priority to RU2005113527/22U priority Critical patent/RU51681U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU51681U1 publication Critical patent/RU51681U1/en

Links

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)

Abstract

Водяной двигатель относится к энергетике, он позволяет преобразовать потенциальную энергию воды, при падении заполненных ею рабочих тел в механическую энергию, которая непосредственно или путем последующего ее преобразования в электрическую энергию может быть использована в различных отраслях народного хозяйства. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение энергоэффективности двигателя в разных горногидрогеологотехнических условиях, в скважинах путем более полного использования гравитационного энергетического потенциала при большой разнице глубин положения водоносного горизонта и проницаемого поглощающего интервала. На фиг.1 в качестве примера схематично показано устройство и принцип действия предлагаемого водяного двигателя. На фиг.2 приведена упрощенная кинематическая схема преобразователя попеременного реверсивного вращения входных валов (возвратно-поступательного движения поршней) во вращательное движение выходного вала. Преимуществом предлагаемого водяного двигателя являются более высокие показатели энергоэкономичности его работы в более широких горногидрогеологотехнических условиях, в т.ч. меньший удельный расход воды, большая развиваемая мощность в разных гидрогеологотехнических условиях при прочих равных условиях. Применение предлагаемого водяного двигателя позволяет расширить номенклатуру нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) - средств «малой» энергетики, использующих нетрадиционные, в т.ч. возобновляемые ресурсы - подземные воды в естественных условиях их существования, а также воды поверхностных водоемов. При соблюдении условия, когда расход воды при работе двигателя не превышает естественного восполнения, истощения запасов подземных вод в данном A water engine refers to energy, it allows you to convert the potential energy of water, when the working fluid filled by it falls into mechanical energy, which can be used directly or by its subsequent conversion into electric energy in various sectors of the economy. The objective of the proposed utility model is to increase the energy efficiency of the engine in different mining and hydrogeological conditions in wells by making better use of the gravitational energy potential with a large difference in the depths of the position of the aquifer and the permeable absorption interval. Figure 1 as an example schematically shows the device and principle of operation of the proposed water engine. Figure 2 shows a simplified kinematic diagram of a converter for alternating reverse rotation of input shafts (reciprocating motion of pistons) into rotational motion of the output shaft. The advantage of the proposed water engine is higher energy efficiency indicators of its operation in wider mining hydrogeological conditions, including lower specific water consumption, greater developed power in different hydrogeological conditions, ceteris paribus. The application of the proposed water engine allows you to expand the range of non-traditional renewable energy sources (NEE) - means of "small" energy, using non-traditional, including renewable resources - groundwater in the natural conditions of their existence, as well as the water of surface water bodies. Subject to the conditions when the water flow during engine operation does not exceed natural replenishment, depletion of groundwater in this

водоносном горизонте не происходит, его гидростатическое давление сохраняется, и двигатель может работать бесконечно долго. Также преимуществом двигателя при его питании от водоносного горизонта и использовании в качестве источника электроэнергии в сравнении с речными мини - ГЭС является возможность безпроблемной эксплуатации его круглогодично в районах с резкоконтинентальным климатом, в частности, при низких температурах, при которых реки замерзают, так как, используемое в нем рабочее тело - подземная вода не замерзает.an aquifer does not occur, its hydrostatic pressure is maintained, and the engine can run indefinitely. Another advantage of the engine when it is powered from an aquifer and used as a source of electricity in comparison with river mini-hydroelectric power plants is the possibility of trouble-free operation all year round in areas with sharply continental climates, in particular at low temperatures, at which the rivers freeze, as used it has a working fluid - groundwater does not freeze.

Description

Полезная модель относится к гравитационным двигателям, принцип работы которых предусматривает преобразование потенциальной энергии рабочей среды, например воды, при падении ее или заполненных ею рабочих тел в механическую энергию, и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства.The utility model relates to gravitational engines, the principle of which provides for the conversion of the potential energy of the working medium, for example water, when it falls or the working fluid filled with it into mechanical energy, and can be used in various sectors of the economy.

Устройство позволит расширить номенклатуру нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) - средств малой энергетики, использующих нетрадиционные, в первую очередь возобновляемые ресурсы - природные естественные и искусственные водоемы в т.ч. подземные воды, а так же реки с малыми водотоками.The device will allow expanding the range of non-traditional renewable energy sources (NEE) - small-scale energy sources using non-traditional, primarily renewable resources - natural, natural and artificial reservoirs, including groundwater, as well as rivers with small streams.

Известно устройство ударно-канатного бурения (Шамшев Ф.А. и др. Технология и техника разведочного бурения. Издание третье, М., Недра, 1983 г., стр.464-469 [1]), включающее двигатель, реверсивный привод лебедки с канатом, к которому присоединен ударный снаряд с инструментом находящимся в скважине. В устройстве ударный снаряд с инструментом периодически поднимается в скважине над забоем на определенную высоту и в последующем сбрасывается, последний падает под действием своего веса. Потенциальная энергия переходит в кинетическую и при ударе инструмента о забой скважины совершается работа. Для работы устройства подводиться энергия из вне. Устройство не позволяет непрерывно получать энергию.A device for shock-rope drilling (Shamshev F.A. et al. Technology and technique for exploratory drilling. Third edition, M., Nedra, 1983, pp. 464-469 [1]), including a motor, a reversible winch drive with a rope to which an impact projectile is attached with an instrument located in the well. In the device, a percussion projectile with a tool periodically rises in the well above the bottom to a certain height and subsequently drops, the latter falls under the influence of its weight. The potential energy goes into kinetic energy and when the tool hits the bottom of the well, work is done. For the operation of the device, energy is supplied from outside. The device does not allow to continuously receive energy.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является водяной двигатель по патенту на изобретение РФ №2224134 «Водяной двигатель». М. кл. F 03 C 1/02, опубл. бюл. №5 20.02.2004 г. [2].The closest technical solution selected as a prototype is a water engine according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2224134 "Water engine". M. cl. F 03 C 1/02, publ. bull. No. 5 February 20, 2004 [2].

Водяной двигатель включает питательную емкость, коленчатый вал с маховиком и опорами коренных подшипников, шатуны, поршень, рабочие камеры, гильзы цилиндров, расположенные ниже коленчатого вала. Между поршнем и гильзой цилиндра имеется зазор без уплотнения. Водяной The water engine includes a feed tank, a crankshaft with a flywheel and bearings of the main bearings, connecting rods, piston, working chambers, cylinder liners located below the crankshaft. Between the piston and the cylinder liner there is a gap without sealing. Water

двигатель снабжен впускным и выпускным клапанами, распределительным устройством, взаимодействующим с впускными и выпускными клапанами, направляющим стержнем с направляющей втулкой. Поршень снабжен кронштейном, выполнен полым и снабжен клапанами перетока, срабатывающими в его нижнем и верхнем положениях. Детали, расположенные ниже коленчатого вала, установлены в горной выработке, например буровой скважине, пересекающей проницаемый поглощающий интервал с установленными в ней двумя соосными колоннами обсадных труб большего и меньшего диаметра. Питательная емкость образована кольцевым объемом между обсадными колоннами и имеющим сообщение с возобновляемым источником воды, например, с подземным водоносным горизонтом. Такими источниками могут быть и поверхностные воды природного и искусственного происхождения - река, озеро, водохранилище, накопительные резервуары сточных и промышленных вод и др. Рабочая камера образована объемом обсадной колонны меньшего диаметра, в которой установлен впускной клапан, выпускной клапан установлен в скважине ниже рабочей камеры. Ниже обсадных колонн расположен пересекаемый скважиной проницаемый поглощающий интервал.the engine is equipped with intake and exhaust valves, a switchgear interacting with the intake and exhaust valves, a guide rod with a guide sleeve. The piston is equipped with a bracket, made hollow and equipped with overflow valves that operate in its lower and upper positions. Parts located below the crankshaft are installed in a mine, for example, a borehole, crossing a permeable absorption interval with two coaxial casing pipes of a larger and smaller diameter installed in it. The feeding capacity is formed by an annular volume between the casing strings and in communication with a renewable water source, for example, with an underground aquifer. Such sources can be surface waters of natural and artificial origin - a river, a lake, a reservoir, storage tanks for sewage and industrial water, etc. The working chamber is formed by the volume of a casing of a smaller diameter, in which an inlet valve is installed, an outlet valve is installed in the well below the working chamber . Below the casing strings is a well-permeable absorbing gap intersected by the well.

Недостаток известного двигателя заключается в том, что при «питании» его от подземного водоносного горизонта эффективность его использования ограничена определенными горными и гидрогеологическими условиями. При этом при глубоком положении водоносного горизонта и его статического и динамического уровней неэффективность двигателя объясняется большими геометрическими размерами стержня, длина которого должна достигать десятков метров, и, как следствие, элементов кривошипно-шатунного механизма. С большими геометрическими размерами связаны возникающие силы сопротивления его движению за счет характерных больших сил трения, момента инерции. Эти силы уменьшают силы инициирующие движение поршня при работе двигателя, и, как следствие, снижают (ухудшают) энергоэффективность, например развиваемую A disadvantage of the known engine is that when it is "fed" from an underground aquifer, the efficiency of its use is limited by certain mountain and hydrogeological conditions. Moreover, with a deep position of the aquifer and its static and dynamic levels, engine inefficiency is explained by the large geometrical dimensions of the rod, the length of which should reach tens of meters, and, as a consequence, the elements of the crank mechanism. The large geometric dimensions are associated with the emerging forces of resistance to its movement due to the characteristic large friction forces, the moment of inertia. These forces reduce the forces initiating the movement of the piston during engine operation, and, as a result, reduce (worsen) energy efficiency, for example, developed

мощность при идентичных других условиях. Практически, реализация таких размеров кривошипно-шатунного механизма технически и экономически нецелесообразна.power under identical other conditions. In practice, the implementation of such dimensions of the crank mechanism is technically and economically impractical.

Кроме того, недостаток известного двигателя заключается в том, что при большой разнице в глубинах положения водоносного горизонта и проницаемого поглощающего интервала определяемый ею гравитационный потенциал «питающей» (водоносного горизонта) воды, используется не в полном объеме.In addition, the disadvantage of the known engine is that with a large difference in the depths of the position of the aquifer and the permeable absorbing interval, the gravitational potential of the “feeding” (aquifer) water determined by it is not fully utilized.

Разница в глубинах положения водоносной зоны и проницаемого поглощающего интервала может составлять десятки и более метров.The difference in the depths of the position of the aquifer and the permeable absorbing interval can be tens or more meters.

Теоретически, целесообразно использовать гравитационную составляющую рабочего хода (за счет силы тяжести) на всем интервале от водоносной зоны до проницаемого поглощающего интервала. Потенциальная энергия поршня наполненного водой может быть определена из выражения:Theoretically, it is advisable to use the gravitational component of the working stroke (due to gravity) over the entire interval from the aquifer to the permeable absorbing interval. The potential energy of a piston filled with water can be determined from the expression:

Wп=mgh, гдеWп = mgh, where

Wп - потенциальная энергия поршня, Дж;Wп - potential energy of the piston, J;

m - масса поршня, кг;m is the mass of the piston, kg;

g - ускорение свободного падения, м/с2;g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;

h - высота падения поршня (разница между положениями глубин водоносной зоны и проницаемого поглощающего горизонта), м.h - the height of the piston (the difference between the positions of the depths of the aquifer and the permeable absorbing horizon), m

При этом рабочий ход двигателя может составлять до нескольких десятков метров и более. С учетом положений теории механизмов и машин, а также приведенных выше доводов о возрастающих силах сопротивления, противодействующих инициирующим движение силам, использование кривошипно-шатунного преобразователя при больших ходах движения поршня, на практике, как технически, так и экономически нецелесообразно и трудно осуществимо. Этим и объясняется невозможность реализации с использованием известного двигателя гравитационного энергетического потенциала «питающей» воды в указанных скважинных условиях.In this case, the engine stroke can be up to several tens of meters or more. Taking into account the provisions of the theory of mechanisms and machines, as well as the above arguments about the increasing resistance forces that counteract the forces initiating the movement, the use of a crank transducer with large piston strokes is, in practice, both technically and economically impractical and difficult to implement. This explains the impossibility of realizing the gravitational energy potential of the “feed” water using the well-known engine in the indicated downhole conditions.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение энергоэффективности двигателя в разных горногидрогеологотехнических условиях, в скважинах путем более полного использования гравитационного энергетического потенциала при большой разнице глубин положения водоносного горизонта и проницаемого поглощающего интервала.The objective of the proposed utility model is to increase the energy efficiency of the engine in different mining and hydrogeological conditions in wells by making better use of the gravitational energy potential with a large difference in the depths of the position of the aquifer and the permeable absorption interval.

Поставленная задача достигается следующим. Водяной двигатель, содержащий питательную емкость, преобразователь возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала с установленным на нем маховиком, первую рабочую группу, включающую полый поршень с выпускным клапаном, срабатывающим в его нижнем положении, рабочую камеру-гильзу цилиндра, расположенную ниже преобразователя поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала. При этом между поршнем и гильзой цилиндра имеется зазор без уплотнения, а так же клапан с управляющим им устройством, например кулачком, установленным на поршне, подводящий и отводящий каналы причем детали расположенные ниже преобразователя поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала, установлены в горной выработке, например буровой скважине, пересекающей проницаемый поглощающий интервал, с установленными в ней двумя соосными колоннами обсадных труб большего и меньшего диаметра. Питательная емкость образована кольцевым объемом между обсадными колоннами и имеющим сообщение с источником воды, например с подземным водоносным горизонтом, а рабочая камера образована объемом обсадной колонны меньшего диаметра. При этом, пересекаемый скважиной проницаемый поглощающий интервал расположен ниже обсадной колонны меньшего диаметра. Дополнительно, двигатель снабжен второй рабочей группой аналогичной первой. Подводящие каналы выполнены с обеспечением условия сообщения питательной емкости с полостью поршней и их заполнения водой самотеком в их верхнем положении, а поршни между собой соединены канатом, охватывающим два шкива, установленные The task is achieved as follows. A water engine containing a feed tank, a reciprocating piston to a rotational motion of the output shaft with a flywheel mounted on it, a first working group including a hollow piston with an exhaust valve operating in its lower position, a working cylinder liner located below the transducer translational motion of the piston in the rotational motion of the output shaft. In this case, between the piston and the cylinder liner there is a gap without sealing, as well as a valve with a control device, for example, a cam mounted on the piston, inlet and outlet channels, and parts located below the transducer for translating the piston into rotational motion of the output shaft are installed in the mine , for example, a borehole crossing a permeable absorption interval, with two coaxial casing pipes of a larger and smaller diameter installed in it. The feed tank is formed by an annular volume between the casing strings and in communication with a water source, for example, an underground aquifer, and the working chamber is formed by the volume of a smaller casing strings. In this case, the permeable absorbing interval intersected by the well is located below the casing of a smaller diameter. Additionally, the engine is equipped with a second working group similar to the first. The supply channels are designed to ensure that the feed tank communicates with the piston cavity and is filled with water by gravity in their upper position, and the pistons are interconnected by a rope covering two pulleys installed

посредством муфт одностороннего действия, например обгонных муфт, на входных валах преобразователя, например редуктора или мультипликатора, попеременного реверсивного вращения входных валов в одностороннее вращение выходного вала.by means of single-acting couplings, for example overrunning couplings, on the input shafts of a converter, for example a gearbox or a multiplier, alternating reverse rotation of the input shafts into one-way rotation of the output shaft.

На фиг.1 в качестве примера схематично показано устройство и принцип действия предлагаемого водяного двигателя. На фиг.2 приведена упрощенная кинематическая схема преобразователя попеременного реверсивного вращения входных валов (возвратно-поступательного движения поршней) во вращательное движение выходного вала, в последующем - преобразователя.Figure 1 as an example schematically shows the device and principle of operation of the proposed water engine. Figure 2 shows a simplified kinematic diagram of the Converter alternating reverse rotation of the input shafts (reciprocating motion of the pistons) in the rotational motion of the output shaft, and subsequently the Converter.

Скважинный водяной двигатель содержит: 1, 1' - питательную емкость; 2 - водоносную подземную зону; 3, 3' - впускные клапаны первой и второй рабочих групп, соответственно (в последующем обозначение со штрихом означает одноименный элемент относящийся ко второй рабочей группе); 4, 4' - гильзы; 5, 5' - поршни; 6 - канат; 7, 7' - шкивы; 8, 8' - муфты одностороннего действия; 9 - преобразователь попеременного реверсивного вращения входных валов во вращательное движение выходного вала, в последующем - преобразователь; 10, 10' - впускные кулачки; 11, 11' - выпускные клапаны поршней; 12, 12' - упоры выпускных клапанов поршней; 13, 13' - выходные каналы; 14 - проницаемый поглощающий интервал; 15, 15' - промежуточные шестерни первой и второй рабочих групп, соответственно; 16, 16' - выходные муфты одностороннего действия реверсивного редуктора (мультипликатора); 17 - выходная шестерня с выходным валом; 18 - маховик; 19 - выходной вал; 20 - воздушный колпак; 21 - штуцер; 22 - промежуточный ролик-шкив.Downhole water engine contains: 1, 1 '- nutrient capacity; 2 - aquifer underground zone; 3, 3 '- inlet valves of the first and second working groups, respectively (in the subsequent designation with a dash means the element of the same name relating to the second working group); 4, 4 '- sleeves; 5, 5 '- pistons; 6 - rope; 7, 7 '- pulleys; 8, 8 '- single acting couplings; 9 - a converter for alternating reverse rotation of the input shafts into a rotational movement of the output shaft, and subsequently a converter; 10, 10 '- inlet cams; 11, 11 '- exhaust valves of the pistons; 12, 12 '- stops exhaust pistons; 13, 13 '- output channels; 14 - permeable absorption interval; 15, 15 '- intermediate gears of the first and second working groups, respectively; 16, 16 '- output couplings of single acting reversible gearbox (multiplier); 17 - the output gear with the output shaft; 18 - flywheel; 19 - output shaft; 20 - air cap; 21 - fitting; 22 - an intermediate pulley roller.

Работает водяной двигатель следующим образом. Питательные емкости 1 и 1' наполняются водой из подземной водоносной зоны 2 через фильтры установленные в обсадной трубе большего диаметра. Один из поршней двигателя, например, поршень 5 подводится к своей верхней мертвой точке (ВМТ) - положение показано на фиг.1 (подводка поршня The water engine operates as follows. The feed tanks 1 and 1 'are filled with water from an underground aquifer 2 through filters installed in a larger diameter casing. One of the engine pistons, for example, piston 5 is brought to its top dead center (TDC) - the position is shown in figure 1 (piston lead

производится с помощью вспомогательного устройства в т.ч. ручного, которое на фиг.1 не показано). При этом соединенный с ним поршень 5' устанавливается в своей нижней мертвой точке (НМТ). В таком состоянии двигателя поршень 5 установленным на нем кулачком 10 открывает впускной клапан 3 и вода из питательной емкости 1 поступает в полость поршня 5, а выпускной клапан 11' поршня 5' взаимодействует с упором 12', открывается и вода из поршня 5' вытекает в скважину 13' и далее в проницаемый поглощающий интервал 14. Полость поршня 5 заполняется водой, а полость поршня 5' освобождается от воды, при этом вес P1 поршня 5 увеличивается, а вес Р2 поршня 5' уменьшается. После завершения процессов заполнения-истечения, за счет превышения P12 поршень 5 начинает движение вниз, при этом поршень 5' перемещается вверх. При движении поршня 5 вниз, а поршня 5' вверх перемещение каната 6 вызывает вращение шкивов 7 и 7' в направлении против часовой стрелки. Шкивы 7 и 7' сопряжены с валами посредством муфт одностороннего действия, например обгонных, установленных так, что при движении каната в каждом из направлений срабатывает одна из обгонных муфт. При движении поршня 5 вниз вращение передается от шкива 7 посредством обгонной муфты 8 на входной вал блока 7. Вращение входного вала шкива 7 посредством шестерен 15 и 17 (фиг.2), установленных в преобразователе попеременного реверсивного вращения входных валов во вращательное движение выходного вала 9, передается его выходному валу 19 на котором установлен маховик 18. При достижении поршнем 5 своей НМТ его выпускной клапан 11 взаимодействует с упором 12, установленным в скважине и открывается, а поршень 5' достигает своей ВМТ, при этом установленным на нем кулачком 10' открывается впускной клапан 3'. При таком положении поршней вода из полости поршня 5 вытекает, а полость поршня 5' наполняется водой. После завершения процессов заполнения-истечения, за счет превышения веса P2>P1, поршень 5' начинает двигаться вниз, при этом связанный с ним канатом 6 поршень 5 начинает перемещаться вверх. При движении поршня produced using an auxiliary device incl. manual, which is not shown in figure 1). In this case, the piston 5 ′ connected to it is installed at its bottom dead center (BDC). In this state of the engine, the piston 5 with the cam 10 installed on it opens the inlet valve 3 and water from the supply tank 1 enters the piston cavity 5, and the exhaust valve 11 'of the piston 5' interacts with the stop 12 ', opens and water from the piston 5' flows out the borehole 13 'and further into the permeable absorbing interval 14. The piston cavity 5 is filled with water, and the piston cavity 5' is freed from water, while the weight P 1 of the piston 5 increases and the weight P 2 of the piston 5 'decreases. After completion of the filling-outflow process, due to the excess of P 1 > P 2, the piston 5 begins to move downward, while the piston 5 'moves up. When the piston 5 moves down and the piston 5 'up, the movement of the rope 6 causes the pulleys 7 and 7' to rotate counterclockwise. The pulleys 7 and 7 'are coupled to the shafts by means of single-acting clutches, for example overrunning clutches, installed so that when the cable moves in each direction, one of the overrunning clutches is activated. When the piston 5 moves downward, the rotation is transmitted from the pulley 7 by means of the overrunning clutch 8 to the input shaft of the block 7. The input shaft of the pulley 7 is rotated by the gears 15 and 17 (Fig. 2) installed in the converter for alternating reverse rotation of the input shafts into the rotational movement of the output shaft 9 , is transmitted to its output shaft 19 on which the flywheel is mounted 18. When the piston 5 reaches its BDC, its exhaust valve 11 interacts with the stop 12 installed in the well and opens, and the piston 5 'reaches its TDC, while being installed Cam 10 'opens the intake valve 3' on it. With this position of the pistons, water flows out of the piston cavity 5, and the piston cavity 5 'is filled with water. After completion of the filling-outflow processes, due to the excess of weight P 2 > P 1 , the piston 5 'starts to move down, while the piston 5 connected to it by the rope 6 starts to move up. When the piston moves

5' вниз, а поршня 5 вверх перемещение каната вызывает вращение шкивов 7 и 7' в направлении по часовой стрелке. При таком направлении движения каната вращение шкива 7' посредством обгонной муфты 8' передается на входной вал шкива 7'. Вращение входного вала шкива 7' посредством шестерен 15' и 17 передается выходному валу 19. В последующем цикл работы двигателя повторяется.5 'down, and the piston 5 upward movement of the rope causes the rotation of the pulleys 7 and 7' in a clockwise direction. With this direction of movement of the rope, the rotation of the pulley 7 'by means of the overrunning clutch 8' is transmitted to the input shaft of the pulley 7 '. The rotation of the input shaft of the pulley 7 'by means of gears 15' and 17 is transmitted to the output shaft 19. Subsequently, the engine cycle is repeated.

Таким образом, в системе двух соединенных между собой канатом поршней, под действием гравитационных сил попеременно заполняемых водой поршней, устанавливаются их периодические движения вниз - вверх. Мощность, развиваемая в такой динамической системе, изначально определяется усилием в канате и линейной скоростью его движения, а на выходном валу - с учетом реверсивной трансмиссионной системы редукторного (мультипликаторного) типа.Thus, in the system of two pistons interconnected by a rope, under the action of gravitational forces of pistons alternately filled with water, their periodic down-up movements are established. The power developed in such a dynamic system is initially determined by the force in the rope and the linear speed of its movement, and on the output shaft - taking into account the reversible transmission system of the gear (multiplier) type.

В редукторе (мультипликаторе) преобразователя 9 дополнительно установлены выходные муфты одностороннего действия 16 и 16'. Применение в двигателе указанных муфт позволяет исключить холостое вращение шестерней 15 при передаче вращения от шкива 7' выходной шестерне 17, а также исключить холостое вращение входного вала шкива 7' при передаче вращения от шкива 7 посредством шестерней 15 выходной шестерне 17.In the gearbox (multiplier) of the converter 9, output single-acting couplings 16 and 16 'are additionally installed. The use of these couplings in the engine eliminates idle rotation of the gear 15 when transmitting rotation from the pulley 7 'to the output gear 17, and also eliminates idle rotation of the input shaft of the pulley 7' when transmitting rotation from the pulley 7 'by means of gear 15 of the output gear 17.

Остановка двигателя осуществляется с использованием сжатого воздуха, например, аккумулированного в баллоне (на фиг.1 не показан). Шлангом баллон с вентилем подсоединяется к штуцеру 21. Для остановки двигателя баллон подключается к штуцеру 21 и сжатый воздух поступает в кольцевой объем выше уровня жидкости - воздушный колпак 20. По мере увеличения давления в воздушном колпаке уровень в жидкости в кольцевом объеме начинает перемещаться вниз, а объем воздушного колпака - увеличиваться. При положении уровня жидкости ниже впускного клапана 3' исключается возможность поступления воды из кольцевого объема и 1' в The engine is stopped using compressed air, for example, accumulated in a cylinder (not shown in FIG. 1). With a hose, the cylinder with the valve is connected to the nozzle 21. To stop the engine, the cylinder is connected to the nozzle 21 and the compressed air enters the annular volume above the liquid level - the air cap 20. As the pressure in the air cap increases, the level in the liquid in the annular volume begins to move down, and air cap volume - increase. When the liquid level is below the inlet valve 3 ', the possibility of water from the annular volume and 1' in

полость поршня 5' при очередном достижении им ВМТ. Работа двигателя прекращается.the piston cavity 5 'at the next achievement of the TDC. The engine stops.

В предлагаемом двигателе рабочий ход поршня 5 (5') от ВМТ до НМТ составляет расстояние (Sсвд) от водоносной зоны до проницаемого поглощающего интервала, которое может составлять десятки и более метров и многократно превышает рабочий ход поршня (Sвд) кривошипно-шатунного механизма водяного двигателя по прототипу. При равных объемах полостей поршней работа выполняемая равным объемом воды при рабочем ходе поршня (Асвд) в предлагаемом двигателе Асвд=RG*Scвд многократно может превышать работу (Авд) выполняемую при рабочем ходе поршня в прототипе Авд=RG*Sвд, то есть Асвд≫Авд, т.к. Sсвд≫Sвд. В формулах приняты следующие обозначения:In the proposed engine, the piston stroke 5 (5 ') from TDC to BDC is the distance (S svd ) from the aquifer to the permeable absorption interval, which can be tens or more meters and many times exceeds the piston stroke (S vd ) of the crank mechanism water engine prototype. With equal volumes of piston cavities, the work performed by an equal volume of water during the working stroke of the piston (A svd ) in the proposed engine A svd = R G * S cvd can significantly exceed the work (A sd ) performed during the working stroke of the piston in the prototype A vd = R G * S tm, i.e. A SVD »A tm, because S SVD »S tm. The following notation is used in the formulas:

RG - гравитационная сила, определяется силой тяжести поршня заполненного водой в воздухе, кг*м/с2 (с целью упрощения упущены силы сопротивления движению поршней, действующие и в прототипе);R G is the gravitational force, determined by the gravity of the piston filled with water in the air, kg * m / s 2 (in order to simplify, the resistance forces to the movement of the pistons, which are also valid in the prototype, were missed);

RG=m*g, гдеR G = m * g, where

m - масса поршня с водой, кг;m is the mass of the piston with water, kg;

g - ускорение свободного падения, м/с2.g - acceleration of gravity, m / s 2 .

Гравитационный потенциал определяемый разницей глубин положения водоносного горизонта и поглощающего проницаемого интервала в предлагаемом водяном двигателе реализуется в полном объеме.The gravitational potential determined by the difference in the depths of the position of the aquifer and the absorbing permeable interval in the proposed water engine is fully realized.

При этом, удельный расход воды, представляющий собой ее расход на совершение единицы работы и являющийся показателем энергоэффективности (энергоэкономичности) [3] у предлагаемого водяного двигателя существенно ниже (лучше) чем у прототипа, в условиях, большой разницы в глубинах положения водоносной зоны и проницаемого поглощающего горизонта.At the same time, the specific consumption of water, which is its consumption per unit of work and is an indicator of energy efficiency (energy efficiency) [3] of the proposed water engine is significantly lower (better) than the prototype, in conditions of a large difference in the depths of the position of the aquifer and permeable absorbing horizon.

Конструкцией и принципом работы предлагаемого водяного двигателя исключается неравномерность каждого из попеременных инициирующих The design and principle of operation of the proposed water engine eliminates the unevenness of each of the alternating initiating

усилий, воздействующих на поршень. Объясняется это идентичностью условий их формирования.forces acting on the piston. This is explained by the identity of the conditions of their formation.

Возможны и другие варианты питания скважинного водяного двигателя водой, например когда питательная емкость представлена расположенными выше устья скважины водоемами природного или искусственного происхождения, в т.ч. техническими гидросистемами.There are other possible options for feeding the well water engine with water, for example, when the nutrient tank is represented by water bodies of natural or artificial origin located above the wellhead, including technical hydraulic systems.

Преимуществом предлагаемого нами технического решения по сравнению с водяным двигателем, принятым в качестве прототипа, являются более высокие показатели энергоэкономичности его работы в более широких горногидрогеологотехнических условиях, в т.ч. меньший удельный расход воды (расход воды на выполнение единицы работы), большая развиваемая мощность в разных гидрогеологотехнических условиях при прочих равных с прототипом условиях.The advantage of our technical solution compared to a water engine, adopted as a prototype, are higher energy efficiency indicators of its work in wider mining hydrogeological conditions, including lower specific water consumption (water consumption per unit of work), a large developed power in different hydrogeological conditions, ceteris paribus conditions.

Двигатель может быть использован для обеспечения энергоснабжения в качестве преобразующего силового элемента в источнике электрической энергии при соединении его выходного вала (с маховиком) с электрогенератором.The engine can be used to provide power as a converting power element in the source of electrical energy by connecting its output shaft (with the flywheel) with an electric generator.

Применение предлагаемого водяного двигателя позволяет расширить номенклатуру НВИЭ - средств «малой» энергетики, использующих нетрадиционные, в т.ч. возобновляемые ресурсы - подземные воды в естественных условиях их существования. При соблюдении условия, когда расход воды при работе двигателя не превышает естественного восполнения, истощения запасов подземных вод в данном водоносном горизонте не происходит, его гидростатическое давление сохраняется, и двигатель может работать бесконечно долго. Также преимуществом двигателя при его питании от водоносного горизонта и использовании в качестве источника электроэнергии в сравнении с речными мини - ГЭС является возможность эксплуатации его круглогодично в районах с резкоконтинентальным климатом, в частности, при низких температурах, при которых реки The application of the proposed water engine allows you to expand the range of renewable energy sources - means of "small" energy, using non-traditional, including renewable resources - groundwater in the natural conditions of their existence. Under the condition that the water flow during engine operation does not exceed natural replenishment, there is no depletion of groundwater in a given aquifer, its hydrostatic pressure is maintained, and the engine can operate indefinitely. Another advantage of the engine when it is powered from an aquifer and used as a source of electricity in comparison with river mini-hydroelectric power plants is the possibility of operating it year-round in areas with a sharply continental climate, in particular at low temperatures at which rivers

замерзают, так как, используемое в нем рабочее тело - подземная вода не замерзает.freeze, because the working fluid used in it - underground water does not freeze.

При других вариантах питания двигателя водой от ее источников природного происхождения расположенных выше дневной поверхности (река, озеро и др.) использование двигателя позволяет реализовать возобновляемый нетрадиционный источник электроэнергии. При осуществлении питания двигателя от источников искусственного происхождения (технические гидросистемы), в т.ч. сточных вод, использование двигателя может реализовать их гравитационный потенциал путем выработки электроэнергии. При этом, выполнившая свои функции в технических гидросистемах вода является вторичным энергетическим ресурсом.With other options for supplying the engine with water from its sources of natural origin located above the day surface (river, lake, etc.), the use of the engine allows the implementation of a renewable non-traditional source of electricity. When powering the engine from sources of artificial origin (technical hydraulic systems), including sewage, the use of an engine can realize their gravitational potential by generating electricity. At the same time, water that has fulfilled its functions in technical hydraulic systems is a secondary energy resource.

При использовании предлагаемого двигателя в качестве источника энергии достигается эффект энергоресурсосбережения в сравнении с применением традиционных источников энергии и схем энергоснабжения.When using the proposed engine as an energy source, the effect of energy saving is achieved in comparison with the use of traditional energy sources and energy supply schemes.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Шамшев Ф.А. и др. Технология и техника разведочного бурения. Изд. 3-е, М., Недра, 1983 г., стр.464-469).1. Shamshev F.A. and other Technology and engineering exploratory drilling. Ed. 3rd, M., Nedra, 1983, pp. 464-469).

2. Патент РФ №2224134 «Водяной двигатель». М. кл. F 03 C 1/02, F 03 B 29/08, F 03 B 17/00, опубл. бюл. №5 20.02.2004 г. - прототип.2. RF patent No. 2224134 "Water engine". M. cl. F 03 C 1/02, F 03 B 29/08, F 03 B 17/00, publ. bull. No. 5 02/20/2004, the prototype.

3. ГОСТ Р 51541-99. Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Общие положения. М., «Издательство стандартов», 1998 г.3. GOST R 51541-99. Energy saving. Energy efficiency. The composition of indicators. General Provisions M., "Publishing house of standards", 1998

Claims (1)

Водяной двигатель, содержащий питательную емкость, преобразователь возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала с установленным на нем маховиком, первую рабочую группу, включающую полый поршень с выпускным клапаном, срабатывающим в его нижнем положении, рабочую камеру-гильзу цилиндра, расположенную ниже преобразователя движения поршня во вращательное движение выходного вала, при этом между поршнем и гильзой цилиндра имеется зазор без уплотнения, а также клапан с управляющим им устройством, например, кулачком, установленным на поршне, подводящий и отводящий каналы, причем детали, расположенные ниже преобразователя возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение выходного вала, установлены в горной выработке, например, буровой скважине, пересекающей проницаемый поглощающий интервал с установленными в ней двумя соосными колоннами обсадных труб большего и меньшего диаметра, при этом питательная емкость образована кольцевым объемом между обсадными колоннами и имеющим сообщение с источником воды, например, с подземным водоносным горизонтом, а рабочая камера образована объемом обсадной колонны меньшего диаметра, причем пересекаемый скважиной проницаемый поглощающий интервал расположен ниже обсадных колонн, отличающийся тем, что он снабжен второй рабочей группой аналогичной первой, подводящие каналы выполнены с обеспечением условия сообщения питательной емкости с полостью поршней и их заполнения водой самотеком в верхнем положении поршней, а поршни между собой соединены канатом, охватывающим два блока, установленные посредством муфт одностороннего действия, например, обгонных на входных валах преобразователя возвратно-поступательного перемещения поршней во вращательное движение выходного вала, представляющего собой двухвходовый реверсивный редуктор, либо мультипликатор.
Figure 00000001
A water engine containing a feed tank, a reciprocating piston to a rotational motion of the output shaft with a flywheel mounted on it, a first working group including a hollow piston with an exhaust valve operating in its lower position, a working cylinder liner located below the transducer movement of the piston into the rotational movement of the output shaft, while there is a gap without sealing between the piston and the cylinder liner, as well as a valve with a control device, for example er, a cam mounted on the piston, inlet and outlet channels, and the details located below the Converter reciprocating motion of the piston in the rotational movement of the output shaft are installed in a mine, for example, a borehole crossing a permeable absorption interval with two coaxial casing strings of larger and smaller diameters, while the feed tank is formed by an annular volume between the casing strings and in communication with a water source, for example, the aquifer, and the working chamber is formed by the volume of the casing of a smaller diameter, and the permeable absorbing interval intersected by the borehole is located below the casing, characterized in that it is equipped with a second working group similar to the first, the supply channels are made to ensure that the feed tank communicates with the piston cavity and they are filled with water by gravity in the upper position of the pistons, and the pistons are interconnected by a rope covering two blocks installed by means of single couplings external action, for example, overtaking on the input shafts of the reciprocating piston in the rotational movement of the output shaft, which is a two-input reversing gearbox, or a multiplier.
Figure 00000001
RU2005113527/22U 2005-05-03 2005-05-03 WATER ENGINE RU51681U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113527/22U RU51681U1 (en) 2005-05-03 2005-05-03 WATER ENGINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113527/22U RU51681U1 (en) 2005-05-03 2005-05-03 WATER ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU51681U1 true RU51681U1 (en) 2006-02-27

Family

ID=36115287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005113527/22U RU51681U1 (en) 2005-05-03 2005-05-03 WATER ENGINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU51681U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106761565A (en) * 2015-11-24 2017-05-31 中国石油化工股份有限公司 Oil gas water well generating energy-storage device and method
RU2633497C2 (en) * 2016-03-24 2017-10-12 Вадим Севастьянович Уткин Tidal power plant power module

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106761565A (en) * 2015-11-24 2017-05-31 中国石油化工股份有限公司 Oil gas water well generating energy-storage device and method
CN106761565B (en) * 2015-11-24 2024-03-01 中国石油化工股份有限公司 Oil-gas-water well power generation energy storage device and method
RU2633497C2 (en) * 2016-03-24 2017-10-12 Вадим Севастьянович Уткин Tidal power plant power module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8011182B2 (en) Vertical gravity/buoyancy power generator
HU195867B (en) Hydropneumatic hydraulic engine
US20130134714A1 (en) Method And System For Tidal Energy Storage And Power Generation
CN100402836C (en) Apparatus for storage of potential energy
CN1869436A (en) Hydroelectric power generator by means of circulating buoyancy and gravity
CN102797649B (en) Potential energy converting device of novel hydraulic piston pump
WO2011134302A1 (en) Seawater desalination treatment system, power generation system and comprehensive energy utilization system using tide energy
CN102549257A (en) Apparatus for producing electric or mechanical energy from wave motion
EP2347122A2 (en) Device for generating electric energy from a renewable source
EA027556B1 (en) Cranked rod pump apparatus
CN101737238A (en) Heaving plunger cylinder-type wave energy generation system
CN102619563A (en) Fluid energy turbine machine
RU51681U1 (en) WATER ENGINE
CN107829892A (en) The cumulative generation technology of third generation gas-liquid coupling gravity
PL223920B1 (en) Buoyancy power plant
RU128255U1 (en) WELL-WATER ENGINE
CN104265555A (en) Float-chain offshore wave energy collecting device
GB2488158A (en) Water driven reciprocating engine
JP5739485B2 (en) Tank water pressure prime mover
RU2224134C2 (en) Water motor
CN206221136U (en) Imitative sea-tangle hydraulic wave energy generation device
KR20090101603A (en) Power generator
CN203097951U (en) Coriolis vortex fluid pressure conversion fluid energy turbine motor with mutually ejecting fluid floating pistons
CN206555066U (en) A kind of lift ocean power generating device
CN102678434A (en) Buoyancy tank hinged hydraulic drive wave energy generating device

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20110504