Эжекторная гидроэнергетическая установка
Владельцы патента RU 2511798:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)
Установка предназначена для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. Подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть с диффузором размещена подо льдом по направлению потока воды. При этом к свободному концу вертикальной части коленообразной трубы герметично присоединен воздухозаборник, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой. Технический результат - создание простой гидроэнергетической установки с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
Известна установка для использования энергии потока воды «Тунгуска», содержащая заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами /1/.
Недостатком указанной установки является то, что она не приспособлена к использованию в зимний период, когда река покрыта льдом.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является струйный насос, выполненный в виде эжектора, который предназначен для отсасывания текучей среды. Он содержит подвод внешнего потока среды, подвод перекачиваемой среды и диффузор /2/.
Недостатком известного устройства является то, что оно мало приспособлено к использованию в качестве установки для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки.
Задачей изобретения является создание простой гидроэнергетической установки с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
Сущность изобретения заключается в следующем. Подвод внешнего потока среды сформирован в виде потока воды реки, находящегося под ее ледяным покровом. Подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть размещена подо льдом по направлению потока воды. Диффузор выполнен в виде цилиндрической трубы, диаметр которой больше диаметра коленообразной трубы, и герметично соединен посредством конуса с горизонтальной частью коленообразной трубы. При этом к свободному концу вертикальной части коленообразной трубы герметично присоединен воздухозаборник, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой. Кроме того, установка оснащена опорой, пятой и фиксатором. Опора выполнена в виде уголка, который жестко присоединен посредством внутренних поверхностей полочек к вертикальной части коленообразной трубы таким образом, что его ребро направлено навстречу потоку воды. К свободному концу опоры жестко присоединена пята в виде усеченного конуса, а к центру пяты жестко присоединен фиксатор в виде цилиндрического стержня с заостренным концом. Длина свободного конца опоры вместе с высотой пяты больше радиуса диффузора. В совокупности это позволяет создать простую гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
На чертеже изображена эжекторная гидроэнергетическая установка, в частности дана ее схема в виде продольного разреза. Установка выполнена на основе струйного насоса - эжектора, предназначенного для отсасывания текучей среды. Для этого подвод внешнего потока среды сформирован в виде потока воды реки, находящегося под ее ледяным покровом 3 (льдом). Подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы 2, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду 3 и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть размещена подо льдом 3 по направлению потока воды (показано сплошной стрелкой). Диффузор 1 выполнен в виде цилиндрической трубы, диаметр которой больше диаметра коленообразной трубы 2, и герметично соединен посредством конуса 10 с горизонтальной частью коленообразной трубы 2. К свободному концу вертикальной части коленообразной трубы 2 герметично присоединен воздухозаборник 4, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой (не показаны). Кроме того, установка оснащена опорой 6, пятой 7 и фиксатором 8. При этом опора 6 выполнена в виде равнобокого уголка, который жестко присоединен посредством внутренних поверхностей полочек к вертикальной части коленообразной трубы 2 таким образом, что его ребро направлено навстречу потоку воды. К свободному концу опоры жестко присоединена пята в виде усеченного конуса, а к центру пяты 6 жестко присоединен фиксатор 8 в виде цилиндрического стержня с заостренным концом. Длина свободного конца опоры 6 вместе с высотой пяты 7 больше радиуса диффузора 1.
Принцип работы установки следующий. Подо льдом 3 перемещается вода по направлению, показанному сплошной стрелкой (чертеж). Увлекаемый потоком воды воздух поступает из атмосферы (показано пунктирной стрелкой) в воздухозаборник 4 и приводит во вращение вентилятор с генератором (не показаны), который вырабатывает электрический ток. Образование потока воздуха в коленообразной трубе 2 обусловлено разрежением, которое создается в концевой части диффузора 1 при воздействии на него потока воды. Расположение опоры 6 ребром навстречу потоку воды не снижает эффективность работы установки, а наличие диффузора 1 с конусом 10 повышает ее эффективность.
Установку устанавливают в поток воды в следующем порядке. Прорубают прорубь по форме прямоугольника (не показано), который размещают длинной стороной перпендикулярно направлению течения воды. При этом ширина прямоугольника соответствует диаметру диффузора 1, а длина прямоугольника определяется исходя из возможности завести в прорубь часть установки со стороны диффузора 1 вместе с опорой 6, пятой 7 и фиксатором 8. После погружения указанной части установки в воду она поворачивается под действием потока диффузором 1 вниз по течению реки. При этом вертикальную часть коленообразной трубы 2 выставляют вертикально, прижимая ее к нижней (по течению реки) кромке проруби, и опускают установку вниз до упора пяты 7 в грунт 9 реки. При этом фиксатор 8 также входит в грунт 9 и фиксирует установку внизу. Поскольку длина свободного конца опоры 6 вместе с высотой пяты 7 больше радиуса диффузора 1, то он не касается грунта 9 реки. После чего установку фиксируют вверху. Для этого устанавливают клин 4 между верхней кромкой проруби и вертикальной частью коленообразной трубы 2. Спустя некоторое время прорубь замерзает, что улучшает фиксацию установки. Весной установку демонтируют. Для этого вновь прорубают прорубь, установку вынимают из воды и устанавливают ее на хранение до следующей осени, когда река снова покроется льдом.
На основе предложенных технических решений представляется возможным создать простую гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. А. с. СССР № 1624198, F03В 17/06, 30.01.1991.
2. Политехнический словарь / гл. ред. А. Ю. Ишлинский. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - С. 509, 510 - прототип.
1. Эжекторная гидроэнергетическая установка, содержащая подвод внешнего потока среды, подвод перекачиваемой среды и диффузор, отличающаяся тем, что подвод внешнего потока среды сформирован в виде потока воды реки, находящегося под ее ледяным покровом, подвод перекачиваемой среды, воздуха, выполнен в виде коленообразной трубы, вертикальная часть которой жестко зафиксирована во льду и сообщена с атмосферой, а горизонтальная часть размещена подо льдом по направлению потока воды, диффузор выполнен в виде цилиндрической трубы, диаметр которой больше диаметра коленообразной трубы, и герметично соединен посредством конуса с горизонтальной частью коленообразной трубы, при этом к свободному концу вертикальной части коленообразной трубы герметично присоединен воздухозаборник, в полости которого размещен вентилятор с генераторной установкой.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена опорой, пятой и фиксатором, при этом опора выполнена в виде уголка, который жестко присоединен посредством внутренних поверхностей полочек к вертикальной части коленообразной трубы таким образом, что его ребро направлено навстречу потоку воды, к свободному концу опоры жестко присоединена пята в виде усеченного конуса, а к центру пяты жестко присоединен фиксатор в виде цилиндрического стержня с заостренным концом, длина свободного конца опоры вместе с высотой пяты больше радиуса диффузора.