Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Прищепов Михаил Александрович Тимошенко Василий Яковлевич Прищепова Елена Михайловна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Мелководный гидроэлектрогенератор, содержащий корпус, рабочий орган - осевое колесо, выполненное в виде обруча со спицами, снабженными поворотными лопастями,закрепленное на вертикально вращающемся валу, кинематически связанном с валом электрогенератора, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде плоского поплавка, имеющего по центру вертикальное сквозное отверстие для прохождения кинематически связанных валов осевого колеса и электрогенератора, установленного в верхней надводной плоскости поплавка, с двух противоположных сторон которого установлены крепления для тросов, зафиксированных на противоположных берегах водоема, при этом спицы имеют свободно шарнирно подвешенные вдоль больших боковых сторон поворотные лопасти и упоры, ограничивающие на половине траектории движения колеса относительно вращающегося вала поворот лопастей набегающим потоком воды до вертикального положения. 2. Мелководный гидроэлектрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что поворотные лопасти осевого колеса выполнены из материала, имеющего удельную плотность в 1,11,5 раза выше плотности воды. 63952010.08.30 3. Мелководный гидроэлектрогенератор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными плоскими пластинами, жестко закрепленными большими боковыми сторонами на спицах осевого колеса с противоположной стороны от упоров в одной плоскости с обручем осевого колеса.(56) 1. А.с. СССР 1724921 А 1, МПК 03 В 13/00, 1992. 2. Патент 2169288 С 2, МПК 03 В 13/00, 17/06, 2000. 3. Патент 9983, МПК 03 В 13/00, 2007 (прототип). Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована для преобразования энергии потока воды реки в электрическую. Известна гидротурбина для микроГЭС 1, содержащая рабочее колесо с поперечными лопастями и струенаправляющее устройство с двумя выходными каналами, расположенными симметрично относительно продольной его оси, а оси выходных каналов смещены относительно друг друга в радиальном направлении на величину диаметра каналов. Недостатком данного устройства является наличие струенаправляющего устройства,которое ограничивает поток жидкости и, следовательно, уменьшает энергию воды, поступающей на рабочее колесо. Известна установка для использования энергии гидравлического потока 2, имеющая погруженный в воду корпус, в котором размещен рабочий орган в виде осевого колеса,снабженный поворотными лопастями, концы которых выполнены подвижными, и кинематически связанный с преобразователем энергии, и установленную на корпусе заслонку,имеющую щелевые прорези, кроме того, корпус снабжен направляющей, установленной на выходе потока из установки. Недостатками данной установки являются потери энергии вследствие большой величины коэффициента присоединенной массы жидкости при повороте лопасти и невозможность использования в погруженном состоянии в открытых каналах и реках. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является гидроагрегат 3, содержащий корпус, рабочий орган - осевое колесо, выполненное в виде обруча со спицами, снабженными поворотными лопастями, закрепленное на вертикальном вращающемся валу, кинематически связанном с валом электрогенератора. Недостатками данного гидроагрегата являются высокая материалоемкость из-за наличия массивного погруженного в воду корпуса, склонность к опрокидыванию (особенно при больших скоростях потока воды), так как корпус устанавливается на дно водоема, а также сложность кинематического соединения электрогенератора с вертикальным валом осевого колеса вследствие значительного колебания как глубины водоема, так и уровня воды в водоеме от паводков и засухи. Задачей полезной модели является снижение материалоемкости и обеспечение круглогодичной эксплуатации устройства на мелководных водоемах. Поставленная задача достигается тем, что в мелководном гидроэлектрогенераторе, содержащем корпус, рабочий орган - осевое колесо, выполненное в виде обруча со спицами,снабженными поворотными лопастями, закрепленное на вертикально вращающемся валу,кинематически связанном с валом электрогенератора, корпус выполнен в виде плоского поплавка, имеющего по центру вертикальное сквозное отверстие для прохождения кинематически связанных валов осевого колеса и электрогенератора, установленного в верхней надводной плоскости поплавка, с двух противоположных сторон которого установлены крепления для тросов, зафиксированных на противоположных берегах водоема, при этом спицы имеют свободно шарнирно подвешенные вдоль больших боковых сторон поворотные лопасти и упоры, ограничивающие на половине траектории движения колеса относи 2 63952010.08.30 тельно вращающегося вала поворот лопастей набегающим потоком воды до вертикального положения. При этом поворотные лопасти осевого колеса выполнены из материала,имеющего плотность в 1,11,5 раза выше плотности воды, а спицы снабжены дополнительными плоскими пластинами, жестко закрепленными большими боковыми сторонами на спицах с противоположной стороны от упоров в одной плоскости с обручем осевого колеса. В предлагаемом гидроэлектрогенераторе осевое колесо вращается с минимальными потерями, кроме того, всегда у поверхности воды на глубине ниже промерзания в зимний период. Существенными отличительными признаками гидроэлектрогенератора являются конструкции корпуса, выполненного в виде плоского поплавка, а также осевого колеса, в котором лопасти поворачиваются на 90 вокруг горизонтально расположенных спиц. Для обеспечения минимальных потерь энергии потока воды лопасти поворачиваются наибольшей плоскостью к набегающему потоку воды в активной зоне его воздействия и наименьшей плоскостью в пассивной зоне. Выполнение поворотных лопастей из материала с плотностью в 1,11,5 раза выше плотности воды и наличие дополнительных плоских лопастей, жестко закрепленных на спицах с противоположной стороны от упоров в одной плоскости с обручем колеса, обеспечивает практически мгновенный поворот лопастей при их переходе из активной зоны в пассивную и наоборот, что в итоге способствует максимальному использованию энергии потока воды. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен фронтальный вид мелководного гидроэлектрогенератора со стороны течения реки на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 3 - вид сбоку. Мелководный гидроэлектрогенератор состоит из корпуса 1, выполненного в виде плоского поплавка, имеющего по центру вертикальное сквозное отверстие для прохождения кинематически связанных вала 2 осевого колеса 3 и вала 4 электрогенератора 5, установленного сверху над поплавком на специальном креплении. Осевое колесо 3 выполнено в виде обруча 6 (фиг. 2) со спицами 7, которые снабжены свободно шарнирно подвешенными вдоль больших боковых сторон поворотными лопастями 8 и упорами 9, ограничивающими поворот лопастей набегающим потоком воды до вертикального положения. При этом поворотные лопасти выполнены из материала, имеющего плотность в 1,11,5 раза выше плотности воды, а спицы 7 снабжены дополнительными плоскими пластинами 10,жестко закрепленными большими боковыми сторонами на них с противоположной стороны от упоров 9 в одной плоскости с обручем 6 осевого колеса 3. Кроме этого, поплавок 2 с двух противоположных боковых сторон имеет крепление 11 для тросов 12, зафиксированных за берега реки 13. Мелководный гидроэлектрогенератор работает следующим образом. После спуска на воду поплавок 1 гидроэлектрогенератора с помощью крепления 11 и тросов 12 фиксируют в заданном месте русла реки, которое выбирается из условий достаточности глубины реки, максимума скорости потока воды, близости к электроснабжающему объекту и др. При этом поток воды, в котором расположено осевое колесо 3, воздействует на свободно шарнирно подвешенные лопасти 8, которые в активной зоне потока (правая часть потока от оси вращения фиг. 2) раскрываются до вертикального положения и упираются на упоры 9,а в пассивной зоне, где упор 9 находится перед лопастями 8 относительно потока воды,они поворачиваются в плоскость обруча 6. Для быстрого поворота лопастей 8 при их переходе из активной зоны в пассивную и наоборот они выполняются из материала с плотностью в 1,11,5 раза больше плотности воды, это обеспечивает их поворот под собственным весом в вертикальное положение в активной зоне и поворот в плоскость обруча 6 с минимальными затратами энергии, которая направлена встречно и вычитается с полезной энергией, получаемой в активной зоне колеса и идущей на вращение вала 4 электрогенератора 5. Наличие дополнительных пластин 10, жестко закрепленных на спицах 7, способствуют лучшему использованию энергии потока воды как в активной, так и в 3 63952010.08.30 пассивной зонах, при повороте лопастей 8, соответственно, за счет повышения давления потока воды перед лопастями 8 в активной зоне и снижения давления за лопастями 8 в пассивной зоне. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: F03B 13/00

Метки: мелководный, гидроэлектрогенератор

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/4-u6395-melkovodnyjj-gidroelektrogenerator.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Мелководный гидроэлектрогенератор</a>

Похожие патенты