close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 05442

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5442
(13) C1
(19)
7
(51) F 03B 13/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
РЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
(21) Номер заявки: a 20000204
(22) 2000.03.06
(46) 2003.09.30
(71) Заявители: Кузнецов Владимир Васильевич; Сычик Василий Андреевич (BY)
(72) Авторы: Кузнецов Владимир Васильевич; Сычик Василий Андреевич (BY)
(73) Патентообладатели: Кузнецов Владимир Васильевич; Сычик Василий Андреевич (BY)
(57)
1. Речная электростанция, содержащая обводной канал с водозаборником, водоводами
и выходным каналом, турбинный отсек с гидротурбиной, электрогенератор, отличающаяся тем, что для преобразования поступательного течения водяного потока во вращательное обводной канал построен в хордоидальном направлении изгиба русла реки, а
водоводы выполнены в виде системы коаксиальных наружного, на входе которого размещен водозаборник, и внутреннего, содержащего турбинный отсек с гидротурбиной, водоводов, связанных между собой посредством косонаправленных лопаток-завихрителей
водяного потока, при этом на внутренней стенке внутреннего водовода смонтированы
спиралевидные косонаправленные лопатки-завихрители водяного потока.
2. Электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что лопатки-завихрители водяного потока имеют экспоненциальную форму и наклонены к оси системы коаксиальных водоводов под углом 30-70°.
BY 5442 C1
(56)
SU 1798531 A1, 1993.
SU 1824479 A1, 1993.
SU 1300188 A1, 1987.
RU 93019502 A, 1995.
US 4104536 A, 1978.
JP 05026 147 A, 1998.
Фиг. 1
BY 5442 C1
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при строительстве речных гидроэлектростанций.
Известна речная электростанция [1], которая содержит плотину с постоянно открытым
створом, турбинное колесо, установленное в створе, с муфтами и генератором, установленными на верхней торцевой стенке плотины. В теле плотины имеются окна, на основаниях
платины устанавливаются турбинные колеса с муфтами и генераторами. Недостатками такой
электростанции являются: сложность конструкции и невысокий коэффициент полезного действия.
В [2] описана речная колесная электростанция, включающая генераторы, установленные
на основании, турбинное колесо, жестко связанное с валом и закрытое защитным кожухом.
Этот тип электростанций также обладает невысокой надежностью в работе и низким КПД.
Прототипом предлагаемого изобретения является речная электростанция, описанная в
[3]. Она состоит из плотины, обводного канала, в котором размещены турбины, установленных на домкратах электрогенераторов, соединительных муфт. Обводной канал покрыт
бетонными плитами.
Недостатками устройства-прототипа является:
1. Сложность конструкции, обусловленная размещением электрогенераторов на домкратах со сложной системой передачи вращения от вала турбины к генератору.
2. Невысоким КПД, обусловленным неэффективным использованием гидродинамических свойств текущей в обводном канале жидкости и сложной системой передачи вращения от гидротурбины к генератору.
Задача предполагаемого изобретения заключается в повышении эффективности работы электростанции, ее КПД, оптимальном использовании гидродинамических свойств
жидкости и упрощении конструкции электростанции.
Решение задачи достигается тем, что речная электростанция, содержащая обводной канал
с водозаборником, водоводом и выходным каналом, турбинный отсек с гидротурбиной, для
преобразования поступательного движения водяного потока во вращательное обводной канал
построен в хордоидальном направлении изгиба русла реки, а водоводы выполнены в виде
системы коаксиальных наружного, на входе которого размещен водозаборник, и внутреннего,
содержащего турбинный отсек с гидротурбиной, выводов, связанных между собой посредством косонаправленных лопаток-завихрителей водяного потока, при этом на внутренней стенке внутреннего водовода смонтированы спиралевидные косонаправленные лопаткизавихрители водяного потока. Лопатки-завихрители водяного потока имеют экспоненциальную форму и наклонены к оси системы коаксиальных выводов под углом 30-70°.
Сущность изобретения поясняет чертеж, где на фиг. 1 изображен главный вид речной
электростанции, на фиг. 2 - разрез электростанции в зоне турбинного отсека и на фиг. 3 сечение электростанции. Речная электростанция (РЭС) содержит обводной канал, включающий наружный водовод 1 и внутренний водовод 2. На входе наружного водовода 1
размещен водозаборник 3 с фильтром. Внутренний водовод 2 является двухкамерным: в
передней камере размещены завихрители водяного потока 4 в форме спиралевидных лопаток, а вторая камера внутреннего водовода 2 представляет турбинный отсек. Наружный
водовод 1 связан с внутренним водоводом 2 обводного канала посредством завихрителей
водяного потока 5 в форме косонаправленных лопаток.
В наружном водоводе 1 последовательно размещены камера всасывания 6, камера завихрителей водяного потока 7 и выходная камера 8. Наружный водовод 1 и внутренний
водовод 2 выполнены в форме цилиндров. В турбинном отсеке внутреннего водовода 2
РЭС размещена лопастная гидротурбина 9 на ведущем валу 10. Форма лопастей турбины
9 представлена на фиг. 3, а число рядов лопастей в турбине 9 определяется расчетной
мощностью РЭС и может составлять от 2 до 30.
Лопасти гидротурбины 9 повернуты на угол 10...45° к ее оси и имеют со стороны воздействия водяного потока сферическое углубление в форме повернутой вниз экспоненты.
2
BY 5442 C1
Такая форма лопастей в 1,2-1,5 раз увеличение крутящего момента на ведущем валу 10
лопастной гидротурбины 9, то есть выходную мощность РЭС.
Через редуктор 11 ведущий вал 10 гидротурбины 9 связан с ведомым валом 12, на котором установлен маховик 13, посредством опорных стоек 14. Ведомый вал 12 через редуктор 15 связан с турбоэлектрогенератором 16. Разрез силовой части РЭС, где
представлены гидротурбина 9, ведущий вал 10, ведомый вал 12, редуктор 11, маховик 13 и
электрогенератор 16 изображен на фиг. 2.
Секционные направляющие водозаборника 3 обеспечивают повышение пропускной
способности обводного канала, а фильтр очищает поступающий в турбинный отсек водяной поток от любых засорений. Обводной канал строится на изгибе русла реки, спрямляя
ее русло, в результате повышается напор и скорость водяного потока как в наружном водоводе 1, так и во внутреннем водоводе 2. Русло реки имеет углубление с наклоном направления течения в сторону обводного канала, конструкция которого выпрямляет и
соединяет изгиб русла, причем его выход соединен с продолжением русла реки. Наружный водовод 1 и внутренний водовод 2 выполнены из водостойкого материала, например
бетона, имеют цилиндрическую или овальную форму. Диаметр наружного водовода 1
выше диаметра внутреннего водовода 2, соотношение диаметров водоводов определяется
установлением оптимальной пропускной способности обводного канала и составляет
1,3...2,0. Диаметр внутреннего водовода определяется требуемой мощностью РЭС и составляет величину 5...30 м.
Для улучшения гидродинамических свойств водяного потока во внутреннем водоводе
1 и обеспечения нормальной работы гидротурбины 9 в передней камере водовода 1 размещены завихрители водяного потока 4, выполненные в виде спиралевидных лопаток.
Угол их наклона к оси внутреннего водовода составляет 30...70°, а их длина полностью
очерчивает диаметр внутреннего водовода 2. Оптимальная форма спиралевидных лопаток
экспоненциальная, с наклоном экспоненты к оси внутреннего водовода 1. Число спиралевидных лопаток-завихрителей водяного потока 4 в передней камере внутреннего водовода
2 зависит от его диаметра и скорости входного водяного потока и составляет от 3 до 12.
Завихрители водяного потока 4 преобразуют поступательное движение водяного потока
на входе передней камеры внутреннего водовода 1 во вращательное движение водяного
потока на ее выходе.
Наружный водовод 1 связан жестко с внутренним водоводом 2 в зоне камеры завихрителей водяного потока 7 посредством косонаправленных лопаток. Завихрители водяного
потока в наружном водоводе 1 - косонаправленные лопатки также выполнены в форме
экспоненты, наклонены к оси внешнего водовода 1 на угол 30...70°. Их длина полностью
очерчивает диаметр внешнего водовода 1. Количество косонаправленных лопаток - завихрителей водяного потока 5 также составляет 3-12 штук. Завихрители водяного потока 5
преобразуют поступательное движение водяного потока в камере всасывания 6 во вращательное движение в выходной камере 8. Наружный водовод 1 с набором завихрителей водяного потока 5, которые обеспечивают вращательное движение водяного потока,
значительно длиннее в размере внутреннего водовода 2. В выходной камере 8 происходит
соединение двух инерционных водяных потоков в один. В результате создается разность
давлений на входе и выходе турбинного отсека внутреннего водовода 2. Фактор создания
разности давлений во внутреннем водоводе 2 обусловлен разностью диаметра внутреннего и наружного водоводов 2 и 1, скоростью движения водяных потоков в выходной камере
с наружного водовода 1, преобразованием поступательного движения водяных потоков во
вращательное и захватом водяным потоком выходного водовода 1 в его выходной камере
8 с поступательно-вращательным движением водяного потока с выхода турбинного отсека. Он обеспечивает быстрый вынос воды с турбинного отсека внутреннего водовода 1, то
есть высокий перепад давлений на входе и выходе турбинного отсека и существенное повышение КПД РЭС.
3
BY 5442 C1
При поступлении через защищенный фильтром водозаборник 3 водяного потока в камеру всасывания 6 последний поступает в камеру завихрителей водяного потока 7 наружного водовода 1, а также в камеру завихрителей водяного потока 4 внутреннего водовода.
Водяной поток внутреннего водовода 2 преобразуется в камере завихрителей водяного
потока 4 во вращательное движение и воздействует на гидротурбину с лопатками специальной конструкции. Гидротурбина 9 приходит во вращение и приводит во вращение посредством системы ведущий вал 10 гидротурбины 9 - ведомый вал 12 - редуктор 15 электрогенератор 16, который и вырабатывает электрическую энергию. Водяной поток с
выхода гидротурбины 9 захватывается водяным потоком с вращательно-поступательным
движением выходной камеры 8 и интенсивно выносится в русло реки.
Изготовлен лабораторный макет электростанции по представленной на фиг. 1 конструкции, который, как показали результаты лабораторных испытаний, эффективно использует энергию малых рек. Созданная в номинальных размерах по указанной на фиг. 1
конструкции речная электростанция, установленная на реках шириной 10...100 м и глубиной 2...3 м, позволяет генерировать электроэнергию мощностью 0,6...5 мВт и более, при
этом ее КПД более чем в 2 раза превышает КПД электростанций-аналогов.
Лабораторный макет РЭС прошел испытания и показал высокие механикоэнергетические свойства.
Промышленное освоение предлагаемой речной электростанции возможно на предприятиях гидротехнического строительства и электроэнергетики.
Источники информации:
1. SU 1824479 A1, 1993.
2. US 4104536 A, 1978.
3. SU 1798531 A1, 1993.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
134 Кб
Теги
05442, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа