гидроэлектростанция

Формула изобретения

Гидроэлектростанция, включающая силовой агрегат, содержащий раму, ведомый и ведущий барабаны с шипами, торцевые поверхности которых расположены под углом 90° к осям вращения, бесконечную цепь, состоящую из шарнирно соединенных звеньев, синхронно контактирующих с шипами, гидролопасти с окнами, шарнирно закрепленные на звеньях цепи, при этом в исходном положении гидролопасть расположена параллельно относительно плоскости звеньев бесконечной цепи, отличающаяся тем, что силовой агрегат снабжен основным и вспомогательным желобами, гибкой нитью, гидроемкостью, резервной емкостью, водозаборными, водонаправляющими и водоотводящими щитами, гидролопасть выполнена в виде рамки с жестко прикрепленной к ней пластиной, торцевые поверхности ведомого и ведущего барабанов выполнены в форме многогранника, шипы которых расположены в местах стыковки граней, звенья бесконечной цепи выполнены в виде основных и вспомогательных звеньев, причем на плоскости основного звена с одной стороны жестко закреплена под углом 90° ось шарнира рамки гидролопасти, окно которой расположено между шарниром и нижней торцевой ее частью, при этом высота окна равна величине зазора между бесконечной цепью и поверхностью воды в основном желобе при нахождении силового агрегата в рабочем положении, рама силового агрегата через направляющие соединена шарнирно с вертикально расположенными стойками, жестко соединенными в нижней части с боковинами основного желоба, силовой агрегат через гибкую нить соединен с гидроемкостью, на днище которой выполнен сливной кран, резервная емкость расположена выше гидроемкости и соединена с последней трубопроводами с краном, при этом основной и вспомогательные желоба герметично соединены с центральным водозаборным щитом, к которому шарнирно прикреплены водонаправляющие щиты, а к выходному окну основного желоба шарнирно подсоединены водоотводящие щиты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетическим устройствам, в частности к гидроэлектростанциям, и может быть использовано для электронагревательных приборов различного назначения.

Известны гидроэнергетические устройства (В.Карцер и др. Тысячелетие энергетики, Москва, Знание, 1984. с.с..23-44), использующие энергию течения воды в реке, содержащие колесо, по периметру которого расположены лопасти, ось вращения, желоба.

Недостаток - работа данной гидроэнергетической установки связана с сооружением плотины на реке.

Наиболее близким аналогом является гидроэлектростанция, включающая силовой агрегат, содержащий раму, ведомый и ведущий барабаны с шипами, торцевые поверхности которых расположены под углом 90° к осям вращения, бесконечную цепь, состоящую из шарнирно соединенных звеньев, синхронно контактирующих с шипами, гидролопасти с окнами, шарнирно закрепленные на звеньях цепи, при этом в исходном положении гидролопасть расположена параллельно относительно плоскости звеньев бесконечной цепи (см. JP 5817379 U, 19.11.1983, F03B 9/00).

Недостаток - недостаточная эффективность использования течения воды.

Задача изобретения - повышение эффективности использования энергии от течения воды в реке.

Данная задача достигается за счет того, что в гидроэлектростанции, включающей силовой агрегат, содержащий раму, ведомый и ведущий барабаны с шипами, торцевые поверхности которых расположены под углом 90° к осям вращения, бесконечную цепь, состоящую из шарнирно соединенных звеньев, синхронно контактирующих с шипами, гидролопасти с окнами, шарнирно закрепленные на звеньях цепи, при этом в исходном положении гидролопасть расположена параллельно относительно плоскости звеньев бесконечной цепи, согласно изобретению силовой агрегат снабжен основным и вспомогательным желобами, гибкой нитью, гидроемкостью, резервной емкостью, водозаборными, водонаправляющими и водоотводящими щитами, гидролопасть выполнена в виде рамки с жестко прикрепленной к ней пластиной, торцевые поверхности ведомого и ведущего барабанов выполнены в форме многогранника, шипы которых расположены в местах стыковки граней, звенья бесконечной цепи выполнены в виде основных и вспомогательных звеньев, причем на плоскости основного звена с одной стороны жестко закреплена под углом 90° ось шарнира рамки гидролопасти, окно которой расположено между шарниром и нижней торцевой ее частью, при этом высота окна равна величине зазора между бесконечной цепью и поверхностью воды в основном желобе при нахождении силового агрегата в рабочем положении, рама силового агрегата через направляющие соединена шарнирно с вертикально расположенными стойками, жестко соединенными в нижней части с боковинами основного желоба, силовой агрегат через гибкую нить соединен с гидроемкостью, на днище которой выполнен сливной кран, резервная емкость расположена выше гидроемкости и соединена с последней трубопроводами с краном, при этом основной и вспомогательные желоба герметично соединены с центральным водозаборным щитом, к которому шарнирно прикреплены водонаправляющие щиты, а к выходному окну основного желоба шарнирно подсоединены водоотводящие щиты.

Технический результат достигается за счет

- повышения течения воды в основном и вспомогательных желобах;

- мобильности гидроэлектростанции;

- барабанов, имеющих по периметру форму многогранника.

На фиг.1 - схема (вид сбоку) многогранного барабана, например, ведущего, фиг.2 - схема (вид сверху) передачи вращения электрогенератору и насосу, фиг.3 - схема (вид сверху) устройства основного звена, фиг.4 - схема (вид сверху) основного звена, фиг.5 - схема вспомогательного звена с шарнирами, фиг.6 - схема соединенных в бесконечную цепь основных и вспомогательных звеньев, фиг.7 - схема расположения на рамке гидролопасти пластины, схема передачи вращательного движения от гидролопастей ведущему барабану силового агрегата (это на фиг.8), фиг.9 - схема устройства подъема с воды и опускания в воду силового агрегата гидроэлектростанции, фиг.10 - схема расположения основного и вспомогательного желобов и направляющих стоек силового агрегата относительно понтонов, фиг.11 - схема центрального водозаборного щита с выходными водонаполнительными щитами и окнами.

Гидроэлектростанция состоит из торцевых плоскостей 1 ведущего и ведомого барабанов, оси 2 ведущего барабана, ведущего барабана 3, имеющего по периметру форму многогранника, грани 4 барабана, ширина и длина плоскости которой равняются ширине и длине плоскости основного звена, а также ширине и длине плоскости вспомогательного звена, шипы 5 для передачи усилий от движущейся бесконечной цепи оси ведущего барабана и оси ведомого барабана, который аналогичной конструкции ведущему барабану, но на схемах не приведен), ось 6 для шарнирного соединения основного и вспомогательного звеньев, основное звено 7, представляющее собой рамку, вспомогательного звена 8, представляющего собой рамку, бесконечной цепи 9, собранной из шарнирно соединенных основных и вспомогательных звеньев и предназначенной для вращения через шипы 5 ведущего и ведомого барабанов, плоскости 10 основного звена, жесткозакрепленной стойки 11, оси 12 для шарнирного соединения гидролопастей с основным звеном, шарниров 13, рамки 14, к которой жестко закреплены пластины, в совокупности образующие гидролопасть 15, окна 16 гидролопасти, зазора 17 для предотвращения перемещения бесконечной цепи в потоке воды в основном желобе, поверхности 18 воды 19 в основном желобе, силовой агрегат 21, в который входят: гидролопасти, бесконечная цепь, ведущий и ведомый барабаны, приводной ремень, повышающий редуктор, соединительная муфта и электрогенератор; рама 22 силового агрегата, направляющие 23 для фиксации силового агрегата относительно вертикальных стоек 24 в процессе возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости, боковины 25 основного желоба, гибкая нить 26, гидроемкость 27, днище 28 гидроемкости, сливной кран 29 для воды, резервная емкость 30 для поэтапной подачи воды в гидроемкость, трубопроводов 31 и 32, крана 33, вспомогательных желобов 34 и 35, центрального водозаборного щита 36, шарниров 37, водонаправляющих щитов 38 и 39, окно 40 для вытекания воды из основного желоба, водоотводящих щитов 41 и 42 для увеличения скорости вытекания воды через окно основного желоба, соединительная муфта 43, электрогенератор 44, указатель течения воды 45, понтоны 46 и 47 для обеспечения плавучести и мобильности гидроэлектростанции, выступов 48 и 49 на концах оси 6 для передачи поступательного движения бесконечной цепи 9 шипам 5 ведущего барабана, шкива 50, приводного ремня 51, днища 53, опорных валов 54, поддержующих валков 55, эластично-упругих 56, плоскости 57 вспомогательного звена, плоскости 58 гидролопасти, сетки 59, предотвращающей попадание в желоб твердых предметов, высоты 60, предотвращающей перелив воды через центральный водозаборный щит, окон 61, 62 и 63 для поступления воды в желоба, т.е. основной 20 и вспомогательные 34, 35, угол 64 для направления течения воды 19 из вспомогательных желобов на плоскости 58 гидролопастей, соединительной муфты 65 для передачи вращения оси 2 к рабочему органу насоса 66, зазора 67 между гидролопастью и днищем 53 и зазора между боковиной 25 основного желоба 20 и торцевой стороной гидролопасти, предназначенных для течения части воды мимо плоскости 58 гидролопасти.

Работа. На буксире доставляют гидроэлектростанцию на место ее работы. Продольная ось основного желоба 20 при этом должна быть параллельна указателю 45 направления течения воды 19. Закрепляют на дне с помощью якорей понтоны 46 и 47. Поток воды, пройдя сетку 59, корректируется водонаправляющими щитами 38 и 39 и направляется к центральному водозаборному щиту 36, торцевая часть которого на торце 60 возвышается над поверхностью 18 воды 19. Оттуда с увеличенной скоростью течения поступает через окно 61 в основной желоб 20, а через окна 62 и 63 в вспомогательные 34 и 35 желоба. Из вспомогательных желобов вода 19, течение которой направлено под углом 64, тоже поступает в основной желоб 20, дополнительно воздействуя на плоскости 58 движущихся лопастей 15.

Вращаются ось 2, шкив 50, приводный ремень 51, детали повышающего редуктора 52, соединительная муфта 43, якорь электрогенератора 44. Вырабатываемая электроэнергия подается потребителю. Синхронно выступы 48 и 49 контактируют с шипами 5, имеющимися и на ведомом барабане, который тоже вращается на своей оси и предназначен для регулировки натяжения бесконечной цепи 9.

В процессе перемещения бесконечной цепи 9 на поверхности 18 воды 19 всегда сохраняется зазор 17, так как в гидролопастях 15 имеются окна 16, а расстояние от рамы 22 до днища 53 основного желоба 20 в процессе работы силового агрегата 21 постоянно. Из-за этого гидросопротивление между водой 19 и бесконечной цепью 9 отсутствует.

На участке пути между ведущим барабаном 3 и ведомым барабаном движущаяся цепь 9 контактирует с опорными валками 54 и поддержующимися валками 55, которые вращаются на герметизированных подшипниках, снижая сопротивление перемещения основных 7 и вспомогательных 8 звеньев.

При движении гидролопастей 15 от ведомого барабана к ведущему барабану 3 плоскости 58 гидролопасти 15 занимают параллельное положение относительно плоскостей 10 основных звеньев 7 и плоскостей 57 вспомогательных звеньев 8, что снижает пневмосопротивление при их контакте с воздухом.

При приближении стоек 11 к поверхности 18 воды 19 гидролопасть 15 на шарнирах 13 поворачивается и за счет гравитации занимает свое рабочее положение, контактируя с эластично-упругими упорами 56. Воспринимающее усилие от потока воды 19 приводит в движение бесконечную цепь 9.

Вследствии того что основные звенья 7 и вспомогательные звенья 8, имеющие форму рамки, изготовлены из материала - металл пруткового типа, а ведущий 3 и ведомый 4 барабаны по периметру, имеющие форму многогранника, изготовлены тоже из материала пруткового типа, стекающие капли воды 19 беспрепятственно возвращаются в основной желоб 20.

Для прекращения работы силового агрегата 21 включают муфту 65. Насос 66 закачивает воду 19 в резервную гидроемкость 30, из которой по трубопроводу 31 вода заполняет гидроемкость 27. Когда масса воды 19 в гидроемкости 27 будет равняться массе силового агрегата 21, последний поднимается в вертикальной плоскости по пазам в стойках 24, прекратив вращение ведущего и ведомого барабанов, а следовательно, и работу насоса 66.

С целью подъема силового агрегата 21 на необходимую высоту открывают кран 33. Вода 19 из резервной емкости 30 самотеком сливается в гидроемкость 27, увеличивая дополнительную массу последней. Силовой агрегат 21 подымается на требуемую высоту по отношению плоскости 18 воды 19, которая течет через основной желоб 20. Кран 33 закрывают.

Пуск гидроэлектростанции производят путем открытия крана 29.