Гидроэлектрическая станция

Авторы патента:

Арзамасцев Александр Геннадьевич (RU)

F03B17/06 - с использованием потока жидкости, например с подвижными створками

Владельцы патента RU 2527277:

Арзамасцев Александр Геннадьевич (RU)

(57) Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию энергии стока рек. Гидроэлектрическая станция по выработке электроэнергии состоит из блока лопастных винтов 6 осевого типа, размещенных внутри корпуса 7 и сопла. Винты 6 передают вращение зубчатыми передачами напрямую, один винт 6 на другой. Винты 6, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях. Сопло выполнено со смесительной камерой и расположено снаружи корпуса 7 для обеспечения подсасывания выходного потока из корпуса 7, увеличивающей обороты вращения винтов 6. Передние концы винтов 6 установлены в подшипниках скольжения, а задние размещены в упорных подшипниках скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки, обеспечивающие центрацию винтов 6 относительно корпуса 7. Винты 6 выполнены правого и левого вращения. Изобретение направлено на обеспечение непрерывной работы гидроэлектрической станции. 7 ил.

Гидроэлектрическая станция относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию энергии стока рек. Известен ряд устройств по выработке электроэнергии водными источниками.

К ближайшему аналогу (прототипу) изобретения можно отнести гидроэлектрическую станцию, расположенную на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды, содержащую гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов осевого типа, установленных навстречу водяному потоку и размещенных внутри корпуса в горизонтальном, параллельном между собой положении в подшипниках с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора приводным зубчатым ремнем, и сопло (см. KR 20110107881 А, 05.10.2001, F03B 17/06).

Задача изобретения - обеспечение возможности непрерывной работы гидроэлектрической станции, расширение возможностей для массового использования в местах, недоступных для подсоединения к электросети общего пользования потребителю электроэнергии.

Данная задача решена в гидроэлектрической станции по выработке электроэнергии, расположенной на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды, содержащей гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов осевого типа, установленных навстречу водяному потоку и размещенных внутри корпуса в горизонтальном, параллельном между собой положении в подшипниках с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора приводным зубчатым ремнем, и сопло, согласно изобретению гидравлический двигатель состоит из блока лопастных винтов осевого типа, размещенных внутри корпуса, лопастные винты передают вращение зубчатыми передачами напрямую, один лопастной винт на другой лопастной винт, при этом лопастные винты, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях, что, в общем, суммирует механическую мощность лопастных винтов, передаваемую на ротор электрогенератора, сопло выполнено со смесительной камерой и расположено снаружи корпуса для обеспечения подсасывания выходного потока из корпуса, увеличивающей обороты вращения лопастных винтов, при этом передние концы лопастных винтов установлены в подшипниках скольжения, а задние размещены в упорных подшипниках скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки, обеспечивающие центрацию лопастных винтов относительно корпуса, причем лопастные винты выполнены правого и левого вращения, что в целом обеспечивает эффективность работы гидравлического двигателя и электрогенератора на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды.

На фиг.1 изображена гидроэлектрическая станция на плаву в трехмерном изображении. На фиг.2 изображена схема движения рабочего тела и потока воды через блок лопастных винтов и смесительную камеру сопла. На фиг.3 изображен лопастной винт в корпусе, вид сбоку в разрезе. На фиг.4 изображен привод лопастных винтов зубчатым приводным ремнем. Изображен привод электрогенератора зубчатым приводным ремнем. На фиг.5 изображен привод лопастных винтов зубчатыми передачами. Изображен привод электрогенератора зубчатым приводным ремнем. На фиг.6 изображен блок лопастных винтов, взаимодействующих между собой, с направлением их вращений, вид спереди. На фиг.7 изображены блок лопастных винтов левого и правого направления вращения и схема движения рабочего тела между лопастными винтами, воздействующего на лопасти винтов, вид в плане, в разрезе.

Гидроэлектрическая станция расположена на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды. Гидроэлектрическая станция состоит из плотика 1, расположенного на водной поверхности и закрепленного к опоре 2 буйрепом 3. На плотике 1 расположен электрогенератор 4, размещенный внутри строения 5. Под плотиком 1 на глубине водного проточного пространства реки расположен гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов 6 осевого типа, установленных навстречу водяному потоку в горизонтальном, параллельном между собой положение. Лопастные винты 6 размещены внутри цилиндрической формы корпуса 7. Передние концы лопастных винтов 6 установлены в подшипниках скольжения 8 на опорных кольцах 13. Задние концы размещены в упорных подшипниках 9 скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки 10, обеспечивающих центрацию лопастных винтов 6 относительно корпуса 7. По наружному периметру корпуса 7 расположено сопло 11 со смесительной камерой 12. В рабочем режиме лопастные винты 6 передают вращение на ротор электрогенератора 4 зубчатыми приводными ремнями 14 и 15.

Лопастные винты 6 передают вращение зубчатыми передачами 16 напрямую, один лопастной винт 6 на другой лопастной винт 6. Все лопастные винты 6, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях. Поэтому лопастные винты выполнены правого и левого вращения.

Гидроэлектрическая станция работает следующим образом.

Через блок лопастных винтов 6 гидравлического двигателя течет поток воды свободно и непрерывно с гидравлической энергией. При движении массы воды по внутреннему пространству корпуса 7 образуется рабочее тело, перемещающееся в направлении осей вращения лопастных винтов 6. Лопастные винты 6 воспринимают прямолинейное движение потока рабочего тела с гидравлической энергией и преобразуют его во вращательное движение лопастных винтов 6 в механическую энергию.

Лопастные винты 6 передают вращение зубчатыми передачами 16, непосредственно, правый лопастной винт 6 - правого вращения передает вращение на левый лопастной винт 6 - левого вращения. Все лопастные винты 6 являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях. При движении массы рабочего тела по внутреннему пространству корпуса 7 рабочее тело перемещается в направлении осей вращения лопастных винтов 6. При этом на преодоление гидравлических сопротивлений и трений между деталями гидравлического двигателя тратится энергия, снижающая движение потока рабочего тела и число оборотов лопастных винтов 6. Для увеличения количества поступлений рабочего тела к лопастным винтам 6 водяной поток направляется одновременно и снаружи корпуса 7. Далее водяной поток проходит по смесительной камере 12 сопла 11 с большей скоростью и силой потока, чем рабочее тело, выходящее из корпуса 7. За счет разности скоростей потоков создается разрежение в смесительной камере 12 сопла 11, что создает режим подсасывания выходящего потока рабочего тела из корпуса 7 водяным потоком, проходящим снаружи корпуса 7, увеличивающим тягу рабочего тела внутри корпуса 7, что увеличивает обороты вращения лопастных винтов 6 и вращение ротора электрогенератора 4. Работа отдельных лопастных винтов 6 в общем взаимодействующем блоке гидравлического двигателя суммирует механическую мощность лопастных винтов 6, передаваемую на ротор электрогенератора 4.

В целом, совокупностью технических решений обеспечивает эффективность работы гидравлического двигателя и электрогенератора 4 на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды.

Гидроэлектрическая станция по выработке электроэнергии, расположенная на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды, содержащая гидравлический двигатель, состоящий из блока лопастных винтов осевого типа, установленных навстречу водяному потоку и размещенных внутри корпуса в горизонтальном, параллельном между собой положении в подшипниках с возможностью передачи вращения на ротор электрогенератора приводным зубчатым ремнем, и сопло, отличающаяся тем, что гидравлический двигатель состоит из блока лопастных винтов осевого типа, размещенных внутри корпуса, лопастные винты передают вращение зубчатыми передачами напрямую, один лопастной винт на другой лопастной винт, при этом лопастные винты, по принципу работы, являются ведущими, а при взаимодействии между собой вращаются в разных направлениях, что, в общем, суммирует механическую мощность лопастных винтов, передаваемую на ротор электрогенератора, сопло выполнено со смесительной камерой и расположено снаружи корпуса для обеспечения подсасывания выходного потока из корпуса, увеличивающей обороты вращения лопастных винтов, при этом передние концы лопастных винтов установлены в подшипниках скольжения, а задние размещены в упорных подшипниках скольжения горизонтального расположения, опирающихся на конусные пятки, обеспечивающие центрацию лопастных винтов относительно корпуса, причем лопастные винты выполнены правого и левого вращения, что в целом обеспечивает эффективность работы гидравлического двигателя и электрогенератора на открытой водной поверхности реки со свободной движущей энергией потока воды.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией лагерей геологов, охотников, рыбаков, автономных туристов за счет преобразования энергии русловых потоков речек.

Передвижная проточная гидроэлектростанция // 2523082

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Подвижная проточная гидроэлектростанция содержит понтон 1, закрепленный якорями 2, корпус водовода, гидропривод, генератор электрического тока, механизмы управления.

Устройство отбора энергии текучей среды // 2519297

Изобретение предназначено для преобразования энергии текущей среды. Устройство отбора энергии текучей среды, погруженное в последнюю вдоль течения потока, содержит рабочий орган в виде бесконечной гибкой цепи, охватывающей разнесенные на расстоянии друг от друга по крайней мере два зубчатых шкива 2 или звездочки, или в виде ремня 1, охватывающего разнесенные на расстоянии друг от друга по крайней мере два шкива, парашюты 4, связанные с бесконечной гибкой цепью или ремнем 1.

Гидроэлектростанция конвейерного типа // 2515695

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам, предназначенным для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую энергию. Гидроэлектростанция конвейерного типа, погруженная в текучую среду, включает каркас с, по меньшей мере, двумя парами направляющих и установленными на нем с противоположных сторон с возможностью вращения валами.

Понтонная гидроэнергетическая установка // 2511950

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии. Понтонная гидроэнергетическая установка содержит заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса 6, связанные с электрогенераторами.

Устройство преобразования набегающего водного потока в электроэнергию // 2509913

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии текущей среды в электрическую. Устройство преобразования набегающего водного потока в электроэнергию содержит судно, приводимое в движение гребным винтом, выполненное в виде катамарана, транспортер с валами 8 и бесконечной лентой с закрепленными на ней лопатками.

Погружная моноблочная микрогидроэлектростанция // 2508467

Изобретение предназначено для получения электрической энергии. Погружная микрогидроэлектростанция для получения электрической энергии включает в себя гидротурбину с вертикальной осью вращения, соединенную с электрическим генератором, формирователи водяного потока, защитное устройство от плавучих предметов.

Приливно-волновая электростанция // 2507412

Изобретение относится к области электротехники, разрабатывающей устройства генерирования электроэнергии от возобновляемых источников. Приливно-волновая электростанция выполнена на базе двух турбин 1 и 2.

Гидравлическая энергогенерирующая установка // 2500916

Изобретение относится к гидравлической энергогенерирующей установке. Гидравлическая энергогенерирующая установка 1 содержит корпус 2 с отверстием 8 для поступления воды, расположенным с напорной стороны гидроканала, отверстие 9 для выхода воды, расположенное с его низовой стороны, проток 25, обеспечивающий связь отверстий 8 и 9, плиту 6 для сбора воды, вертикальную осевую турбину 3, генератор 4 и подвижный затвор 5.

Проточный электрогенератор и подводная электростанция на стационарной платформе // 2499910

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к конструкциям установок для преобразования энергии течения воды в электрическую энергию. Проточный электрогенератор горизонтального типа включает статор и ротор, размещенный на одной оси с турбиной, приводимой в движение силами водного потока.

Энергоустановка, использующая движение волн, и способ ее работы // 2528887

Изобретение относится к использующей течение воды энергоустановке. Энергоустановка (10) предназначена для размещения под водой и содержит лопасти или лопатки (12), прикрепленные к вращающейся замкнутой цепи (14), и по меньшей мере один генератор (60), предназначенный для выработки электроэнергии и соединенный с замкнутой цепью (14). Цепь (14) проходит между обращенными в противоположных направлениях соответствующими поворотными дисками (24) и продвигается по кругу вследствие тяги, создаваемой лопатками (12) под воздействием окружающей воды. Поворотные диски (24) установлены в соответствующих рамах (16, 18), которые могут быть прочно закреплены. Цепь (14) свободно проходит между рамами (16, 18) и вокруг поворотных дисков (24). К по меньшей мере одному из поворотных дисков присоединен приводной механизм (28), соединенный с универсальным шарниром (50), к которому присоединен генератор (60). Изобретение направлено на создание использующей течение воды энергоустановки, которая может быть погружена в воду на требуемую глубину и может претерпевать как подъем, так и растяжение под воздействием проточной воды с обеспечением непрерывной выработки электроэнергии. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

Гидроаккумулирующая электростанция (гаэс) и русловое гидроколесо гидроэнергоагрегата // 2529764

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Гидроаккумулирующая электростанция на равнинных реках содержит русловые гидроэнергоагрегаты, включающие осевые насосы, приводящиеся во вращение русловыми гидроколесами через мультипликаторы. Русловые гидроэнергоагрегаты служат для наполнения верхнего аккумулирующего бассейна, выполненного в виде водоема со стенками-дамбами по периметру. Верхний и нижний аккумулирующие бассейны соединены между собой напорными трубопроводами с насосами-турбинами в нижней части, связанными механически с электродвигателями-генераторами в машинном зале. Верхний аккумулирующий бассейн перекрывает русло реки наполовину. Изобретение направлено на предотвращение затопления водой пойм и земельных участков, на беспрепятственное судоходство и прохождение рыбы по всей длине реки, увеличение глубины фарватера и скорости потока воды. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ получения электрической энергии // 2532069

Изобретение относится к гидроэнергетике, конкретно к способам использования водных ресурсов для генерирования электрической энергии, и может быть использовано для получения электрической энергии, пригодной для снабжения небольших поселков, метеостанций, обсерваторий и других удаленных объектов. Способ получения электрической энергии включает установку в зоне постоянного течения воды в море или реке на расстоянии друг от друга и от дна двух неполяризующихся электродов. К электродам подсоединяют токосъемные линии для передачи разности значений потенциалов естественного электрического поля между электродами на береговую станцию сбора электрической энергии. На станции суммируют разность потенциалов от всех таких пар электродов, преобразуют в переменный ток и передают потребителям. Изобретение направлено на обеспечение возможности получения электрической энергии простыми средствами.

Гидроэнергетическая установка // 2532823

Устройство относится к области энергетики и предназначено для получения электрической энергии от водных потоков: ручьев, рек, морских течений и приливов, а также воздушных потоков. Гидроэнергетическая установка содержит электрические генераторы, подшипники и поплавок. На основании устройства установлены друг за другом конфузоры и диффузоры. Между конфузорами и диффузорами расположена лопаточная решетка с возможностью вертикального перемещения относительно конфузоров и диффузоров. Подшипники качения установлены на опоре выше водного потока. Изобретение направлено на получение электрической энергии с высокой эффективностью, надежностью и постоянной частотой вращения электрических генераторов. 2 ил.

Мини-гэс // 2533281

Изобретение относится к преобразователям энергии потока, расположенным вдоль него и отбирающим гидравлическую энергию на расстоянии, определенном длиной преобразователя. Мини-ГЭС содержит шнек, состоящий из цилиндра с лопастями на его поверхности. Цилиндр соединен с генератором и расположен вдоль водного потока. Лопасти выполнены в виде нескольких труб, равномерно расположенных по поверхности цилиндра по геликоидной линии. К цилиндру подсоединены конфузор с максимальным диаметром конуса, равным диаметру цилиндра, и диффузор, минимальный диаметр которого равен сумме диаметра цилиндра и двух диаметров труб на их входе. Выходные концы труб оснащены наконечниками, установленными по касательной к цилиндрической поверхности. Изобретение направлено на повышение КПД и удельной вырабатываемой мощности за счет увеличения эффекта получения большего давления от движущего потока и одновременного использования реактивной составляющей потока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ утилизации энергии текущей среды и устройство для его осуществления // 2542164

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к средствам преобразования энергии текущей воды в электрическую энергию, и может быть использовано для установки в русла рек. В способ утилизации энергии текущей среды поток текучей среды направляют в диффузор 11, в котором увеличивают его скорость, затем подают внутрь канала 3, где дополнительно ускоряют за счет постепенного уменьшения площади поперечного сечения канала 3, затем преобразуют кинетическую энергию потока в механическую мощность путем подачи потока на, по меньшей мере, одно рабочее колесо 5 с лопатками 6, которое располагают в канале 3, после чего поток замедляют. Лопатки 6 рабочего колеса 5 выполняют сужающимися по ширине от входной до выходной кромки, верхнюю боковую поверхность выполняют выпуклой, а выходную кромку смещают относительно входной. Изобретение направлено на повышение коэффициента утилизации энергии текущей среды. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Бесплотинная гидроэлектростанция // 2543362

Изобретение может быть использовано в гидроэнергетике в качестве устройства для преобразования энергии самотечного водного потока в электроэнергию. Бесплотинная гидроэлектростанция содержит лопастное колесо и корпус, установленный на опоре. Центральная вертикальная часть корпуса выполнена в виде полого герметичного цилиндра, заполняемого по мере необходимости водой или воздухом. Горизонтальная часть корпуса, жестко соединенная с цилиндром, представляет собой ферму, на которой размещены кольцевая дорожка под опорные ролики лопастного колеса, лопастное колесо, вращающееся вокруг полого цилиндра, опора ведомой звездочки 6 первой ступени кинематической схемы передачи оборотов от лопастного колеса к генератору электроэнергии, боковые заграждения, функционально выполняющие роль входного и выходного диффузоров А, В. Изобретение направлено на повышение коэффициента полезного действия, упрощение конструкции, увеличение единичной мощности. 3 з.п. ф-лы. 2 ил.

Ветроэнергетическая и гидроэнергетическая установки и способы производства электроэнергии // 2546368

Изобретение относится к гидроэнергетическим установкам и способам производства электроэнергии. Основным элементом гидроэнергетической установки является аэродинамическая поверхность в форме крыла, в теле которого выполнен канал, соединяющий противоположные поверхности крыла. Засасываемая в этот канал вода приводит во вращение турбину и связанный с ней электрогенератор. Установка может быть стационарной или мобильной. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Электрическая станция // 2552589

Электрическая станция относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию энергии стока рек. Электрическая станция содержит корпус, установленный в нем гидродвигатель 27 с рабочим органом, электрогенератор 18, установленный над гидродвигателем 27. Рабочий орган установлен с возможностью взаимодействия с водным потоком, поступающим через приемный вход в рабочую зону корпуса, выхода из неё и захватывания общим течением реки, способствующим увеличению скорости выхода потока. Станция снабжена обгонной муфтой 29 и ветродвигателем 28, установленными последовательно в ряд над электрогенератором 18 и гидродвигателем 27. Рабочие органы гидродвигателя 27 выполнены состоящими из радиальных лопаток, установленных на осях между опорными кольцами, смонтированными на валу посредством спиц. Лопатки выполнены с возможностью поворота на осях до ограничителей и автоматического установления в рабочее и нерабочее положение потоком рабочего тела. Ветродвигатель 28 выполнен действующим аналогично гидродвигателю 27. Станция выполнена с возможностью поворота в подшипнике, установленном на оголовнике. Оголовник установлен на станции неподвижно. Изобретение направлено на обеспечение возможности непрерывной работы электрической станции. 5 ил.

Установка для преобразования энергии потока воды под ледяным покровом реки // 2553594

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. Установка содержит лопастное колесо, погруженное в поток воды под ледяным покровом реки. Колесо посредством вала, установленного в цилиндрическом корпусе на подшипниках, кинематически связано с генератором. Корпус вертикально зафиксирован в ледяном покрове таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором размещена над поверхностью ледяного покрова. Верхняя часть корпуса выполнена с образованием установочного диска, к которому присоединен генератор. Установка дополнительно содержит опорную доску с продольным прямоугольным вырезом посередине и две подставки. Опорная доска имеет длину, превышающую длину проруби в направлении течения воды в реке. Посредством двух продольных и поперечной поверхностей выреза доска имеет возможность взаимодействия с внешней поверхностью корпуса. Подставки имеют возможность взаимодействия с опорной доской и установочным диском и размещены перпендикулярно оси симметрии опорной доски. Изобретение направлено на создание простой гидроэнергетической установки с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.