Мини-гэс

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.

 

Настоящее изобретение относится к преобразователям энергии потока, расположенным вдоль него и отбирающим гидравлическую энергию на расстоянии, определенном длиной преобразователя.

Известны устройства аналогичного назначения, устанавливаемые вдоль потока для преобразования гидравлической энергии быстротоков каналов, рек и ручьев [1, 2, 3, 4] (аналоги), соответственно: [1] Блинов Б.С. Гирляндная ГЭС. М., 1963, с.16, рис.8,б; [2] Новиков Ю.М. Возможности бесплотинных ГЭС. Научно-технический сборник «Энергия и экология», с.81, Новосибирск, 1988, изд. Института теплофизики СО РАН; [3] Патент на полезную модель №61808 «Роторная гидротурбина. Варианты» А.И. Попов; [4] Патент на полезную модель №61809 «Торционная гидротурбина» А.И. Попов.

В такого рода конструкциях поток входит вовнутрь полуцилиндров или их частей и выходит по образующей в щели по касательной к окружности, создавая реактивный момент вращения.

Недостатком данных устройств является низкий коэффициент полезного действия и небольшая вырабатываемая удельная мощность ввиду неполного использования энергии скоростного напора водного потока.

Это обусловлено тем, что основная часть потока проходит не вовнутрь полуцилиндров, а обтекает гидротурбинки, не создавая вращательного движения.

Известны также шнековые преобразователи энергии потока воды [5]: Описание шнековой ГЭС «Future Energy Yorkshire)) [электронный ресурс]. Режим доступа: www.fev.org.uk.

В подобной шнековой ГЭС (аналог) шнек расположен в трубе наклонно и может вращаться только при значительном перепаде высот. Такая конструкция больше подходит для плотинных или деривационных вариантов ГЭС.

В этих конструкциях поток, взаимодействуя со шнековой поверхностью на всем ее протяжении, обеспечивает большее давление потока и большую удельную вырабатываемую мощность.

Однако недостатком данных устройств является также невысокий КПД, поскольку не используется реактивная составляющая энергии и не полностью используется вращающийся момент от давления.

Наиболее близким устройством к заявленному (прототипом) является патент на полезную модель №94642 «Бесплотинная шнековая гидроэлектростанция» авторов Попова А.И., Щеклеина С.Е. [6]. В данной конструкции использованы два или более шнеков, расположенных под углом друг к другу поперек потока воды с использованием угловых редукторов и лопастей разных диаметров.

Недостатком конструкции прототипа является невозможность отбора гидравлической энергии от протяженного участка потока и сложность конструкции из-за необходимости размещать шнеки под углом к потоку для более эффективного отъема гидравлической энергии.

Задачей настоящего изобретения является повышение КПД и удельной вырабатываемой мощности за счет увеличения эффекта получения большего давления от движущего потока и одновременного использования реактивной составляющей потока.

Поставленная задача достигается тем, что в мини-ГЭС, содержащей шнек, состоящий из цилиндра с лопастями на его поверхности, причем цилиндр соединен с генератором и расположен вдоль водного потока, согласно изобретению 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, а выходные концы труб оснащены наконечниками, установленными по касательной к цилиндрической поверхности. Кроме того, профиль наконечников выполнен по профилю отсасывающих труб гидротурбин.

Технические преимущества заявленного объекта по сравнению с прототипом заключаются в том, что лопасти шнеков выполнены в виде закрытых сверху поверхностей: труб круглого, квадратного или иного профиля, расположенных на цилиндрической поверхности по геликоиде.

Другое отличие заключается в том, что на входе устройства устанавливается конфузор и диффузор для концентрации потока в трубах. Еще одно отличие заключается в том, что на выходе трубы оснащены наконечниками, имеющими профиль отсасывающих труб и расположенными по касательной к окружности цилиндрической поверхности.

Это позволяет, используя данную конструкцию, получить большую удельную мощность от водного потока и повысить ее коэффициент полезного действия.

На чертеже изображена конструкция предлагаемого изобретения, вид ее в профиль. Для упрощения прорисовано движение потока в сечениях одной трубы и выход его через наконечники трубы.

Мини-ГЭС содержит цилиндрическую поверхность цилиндра 1, на которой по геликоиде размещены, например, круглые трубы 2, выходные концы 3 которых расположены по касательной к цилиндру и оснащены наконечниками 4, а входные концы симметрично расположены по окружности цилиндра. К цилиндру присоединены конфузор 5 и диффузор 6, причем конфузор соединен с электрическим генератором 7, например, тросом 8, другой конец 9 которого может соединяться с подобной конструкцией для увеличения суммарной мощности Мини-ГЭС.

Мини-ГЭС работает следующим образом. Входной гидравлический поток «V», отражаясь одновременно от наружной поверхности конфузора 5, максимальный диаметр конуса которого равен диаметру цилиндрической поверхности, и от внутренней поверхности диффузора 6, минимальный диаметр которого равен сумме диаметра цилиндрической поверхности и двух диаметров труб, полностью одновременно заполняет все трубы 2. Поток движется внутри труб по геликоиде, создавая давление в трубах.

Поскольку поверхность замкнутая, то все давление потока полностью передается геликоиде по спирали на развитую внутреннюю поверхность труб, заставляя вращаться всю конструкцию. Через трос 8 вращение передается на низкооборотный генератор 7 или на мультипликатор, если используется высокооборотный генератор.

Расположение труб по кривой линии - геликоиде (однооборотной спирали) позволяет максимально использовать кинетическую энергию потока.

Весь поток, прошедший через трубы 2, выбрасывается с их концов 3 через наконечники 4, расположенные по касательной к окружности, создавая при этом реактивную составляющую крутящего момента данной конструкции.

Профили наконечников, кроме того, выполнены с расширением по профилю отсасывающих труб, используемых на выходе гидротурбин.

Предложенное техническое решение позволяет получить от потока большую мощность за счет одновременного использования его кинетической энергии, преобразованной в давление, и за счет реактивной составляющей потока.

Устройство рекомендуется для использования на протяженных участках каналов, рек или ручьев, имеющих скорости течения более 1,5 метров в секунду.

Необходимая мощность от потока может быть получена последовательным подсоединением подобных конструкций к выходным концам 9 троса. Вместо троса может использоваться цепь или другая гибкая шарнирная связь между этими конструкциями.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Блинов Б.С. Гирляндная ГЭС. М., 1963, с.16, рис.8,б (аналог).

2. Новиков Ю.М. Возможности бесплотинных ГЭС. Научно-технический сборник «Энергия и экология», с.81. Ответственный редактор Накоряков В.Е., Новосибирск, 1988, изд. Института теплофизики СО РАН (аналог).

3. Патент на полезную модель №61808 «Роторная гидротурбина. Варианты». Автор Попов А.И. (аналог).

4. Патент на полезную модель №61809 «Торционная гидротурбина». Автор Попов А.И. (аналог).

5. Описание шнековой ГЭС «Future Energy Yorkshire» [электронный ресурс]. Режим доступа: www.fev.org.uk(UK) (аналог).

6. Патент на полезную модель №94642 «Бесплотинная шнековая гидроэлектростанция». Авторы Попов А.И., Щеклеин С.Е. (прототип).

1. Мини-ГЭС, содержащая шнек, состоящий из цилиндра с лопастями на его поверхности, причем цилиндр соединен с генератором и расположен вдоль водного потока, отличающаяся тем, что 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, а выходные концы труб оснащены наконечниками, установленными по касательной к цилиндрической поверхности.

2. Мини-ГЭС по п.1, отличающаяся тем, что профиль наконечников выполнен по профилю отсасывающих труб гидротурбин.



 

Похожие патенты:

Устройство относится к области энергетики и предназначено для получения электрической энергии от водных потоков: ручьев, рек, морских течений и приливов, а также воздушных потоков.

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Гидроаккумулирующая электростанция на равнинных реках содержит русловые гидроэнергоагрегаты, включающие осевые насосы, приводящиеся во вращение русловыми гидроколесами через мультипликаторы.

Изобретение относится к области гидроэлектрической выработки электроэнергии. Сферическая турбина 96 выполнена для вращения в поперечном направлении в цилиндрической трубе под действием рабочего вещества, протекающего через трубу в любом направлении.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии сбрасываемой воды. Устройство для преобразования энергии воды в механическую энергию вращательного движения содержит водяное колесо 1 из жестко соединенных боковых стенок 3, лопастей 4 и ступицы, водоподводящую 8 и водоотводящую системы, водоудерживающий элемент 9, закрепленный на корпусе, установленный от нижней до верхней точек стенок 3 колеса 1 со стороны рабочей его части, выполненный радиально изогнутым и шириной, равной ширине колеса 1.

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.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для производства экологически чистой электроэнергии путем преобразования энергии отработанной воды, падающей с высоты многоэтажного здания.

Изобретение относится к гидроэнергетике и касается установок, использующих течение воды для производства электроэнергии. .

Изобретение относится к гидроэнергетике и служит для преобразования энергии русловых потоков реки в электрическую энергию. .

Изобретение относится к гидравлическим электростанциям. .

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при производстве электроэнергии на малых реках. .

Устройство относится к области энергетики и предназначено для получения электрической энергии от водных потоков: ручьев, рек, морских течений и приливов, а также воздушных потоков.

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.

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Гидроаккумулирующая электростанция на равнинных реках содержит русловые гидроэнергоагрегаты, включающие осевые насосы, приводящиеся во вращение русловыми гидроколесами через мультипликаторы.

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).

(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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

Наверх