Русловая микрогидроэлектростанция

Авторы патента:

Агафонов Александр Викторович (RU)

Павлов Илья Павлович (RU)

Васильев Анистрад Григорьевич (RU)

F03B13/10 - гидроагрегаты с электрическими генераторами или двигателями, погруженные в воду

Владельцы патента RU 2565627:

Агафонов Александр Викторович (RU)
Васильев Анистрад Григорьевич (RU)

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую. Русловая микрогидроэлектростанция содержит корпус в виде капсулы в форме оболочки дирижабля или дыни-торпеды. Корпус удерживается якорными шестами 14. Капсула состоит из двух половинок - гидротурбины 1 с лопастями 2 и машинного отделения 3 с размещенными в нем мультипликатором 5, генератором 6, инвертором с аккумулятором 7. На двух концах оболочки устроены не вращающиеся оголовки 8 и 9 с грузами, в которые навернуты болты 12 с кольцеобразными головками 13, в отверстия которых установлены якорные шесты 14 с ограничителями 16, соединенные поперечиной 17. Изобретение направлено на разработку компактной, надежной микрогидроэлектростанции для бесперебойного электроснабжения небольших потребителей. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Известна микрогидроэлектростанция, принятая за ближайший аналог, содержащая гидротурбину с лопастями и машинное отделение, удерживаемые якорями, при этом корпус выполнен в виде капсулы и состоит из двух частей - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором (GB 2422878 А, 09.08.2006, F03B 13/10).

Микрогидроэлектростанция удерживается в потоке воды при помощи грузовых якорей через гибкие канаты. Неясно, как герметизировано машинное отделение.

Известна также микрогидроэлектростанция, содержащая два вертикальных якорных столба, между которыми поперек потока вращается вал с турбинами (DE 10207036810 А1, 05.02.2009, F03B 13/10).

Устройство разработано недостаточно технически.

Известна микрогидроэлектростанция, разработанная в нескольких вариантах (горизонтальная, вертикальная), где корпус выполнен в форме оболочки дирижабля или дыни-торпеды, его части выполнены из двух половинок для обеспечения компактности, причем гидротурбина установлена в задней части (US 3209156 А, 28.09.1965, F03B 13/10).

Неясно, как соединены части микрогидроэлектростанции и зафиксированы от самопроизвольного разъединения.

Задачей изобретения является разработка компактной, надежной микро-ГЭС для бесперебойного электроснабжения небольших потребителей.

Технический результат достигается тем, что в русловой микрогидроэлектростанции (микро-ГЭС), содержащей корпус в виде капсулы в форме оболочки дирижабля или дыни-торпеды, удерживаемый якорными шестами, и состоящей из двух половинок - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором, согласно изобретению на двух концах оболочки устроены не вращающиеся оголовки с грузами, в которые навернуты болты с кольцеобразными головками, в отверстия которых установлены якорные шесты с ограничителями, соединенные поперечиной.

Передача крутящего момента от гидротурбины к первичному валу мультипликатора осуществлена через многокулачковую муфту, причем кулачки гидротурбины выполнены на герметизирующем диске, а кулачки привода генератора выполнены заодно со ступицей, в которую запрессован вал привода с коническим концом, входящим в соответствующее центральное отверстие диска гидротурбины, и на кулачках муфты выполнена круговая канавка для установки фиксатора в виде круговой пружины или эластичного круглого шнура.

Передний диск гидротурбины связан с оголовком при помощи вала с упорным подшипником и сальником.

На фиг. 1 показан вид сбоку русловой микро-ГЭС; на фиг. 2 - вид сверху разреза с фиг. 1; на фиг. 3 - соединение вращающегося корпуса (турбины) с не вращающимся корпусом; на фиг. 4 - разрез кулачковой соединительной муфты; на фиг. 5 - соединение турбины с оголовком; на фиг. 6 - вид микро-ГЭС с расположением турбины в задней части.

Микро-ГЭС содержит гидротурбину 1 с лопастями 2 и машинное отделение 3 с расположенными на горизонтальной полке 4 мультипликатором 5, генератором 6 и инвертором с аккумулятором 7. Форма микро-ГЭС в виде полой герметичной дирижаблевидной капсулы. На концах выполнены оголовок 8 гидротурбины 1 и оголовок 9 камеры машинного отделения с грузами 10 и 11, в которые ввернуты болты 12 с круглыми головками 13, в которые вертикально установлены якорные шесты 14. Болты имеют контргайки 15. Ограничители 16 фиксируют глубину погружения микро-ГЭС. Параллельность вертикальных якорных шестов достигается установкой поперечины 17. Гидротурбина 1 имеет передний 18 и задний 19 герметизирующие диски. Задний герметизирующий диск имеет кулачки 20 и центральное конусное отверстие. Кулачки 21 муфты выполнены на ступице 22, в центральное отверстие которой запрессован вал 23 привода генератора через мультипликатор. Конец 24 вала 23 выполнен конусным. Между диском камеры 25 машинного отделения и ступицей 22 муфты установлена манжета 26. В круговую канавку кулачков муфты установлен фиксатор 27 в виде круговой пружины. В передний диск 18 гидротурбины 1 запрессован вал 28 с упорным (радиально-упорным) подшипником 25. Диск 30 оголовка крепится к оболочке и имеет сальник 31. Фиксация вала осуществлена стопорными шайбами 32.

Микро-ГЭС доставляется на берег реки в собранном виде. При транспортировке на багажнике джипа лопасти 2 гидротурбины 1 могут выполняться съемными. Вес микро-ГЭС незначительно превышает подъемную силу, чтобы не было всплытия. Это регулируется изменением массы грузов 10 и 11 в оголовках 8 и 9. Подготавливают русло реки: при необходимости углубляют дно, убирают крупные камни, выше устраивают преграды для пропуска сплавника. Затем забивают вертикально в дно реки передний якорный шест через отверстие головки болта оголовка микро-ГЭС, затем задний якорный шест, при этом микро-ГЭС опирается о дно реки, турбина не вращается, приподнимают микро-ГЭС и устанавливают ограничители 16 и поперечину 17. Гидротурбина 1 начинает вращаться, вращение через муфту мультипликатора 5 передается генератору 6, который вырабатывает электрическую энергию, используемую потребителем. Оболочку гидротурбины 1 и машинного отделения могут изготовить из углепластика, диски и муфта - из полимерных материалов, болты и гайки - из нержавеющей стали, а грузы - из чугуна, алюминия или полимерных материалов. Микро-ГЭС компактна, герметична, обладает высокой надежностью.

1. Русловая микрогидроэлектростанция (микро-ГЭС), содержащая корпус в виде капсулы в форме оболочки дирижабля или дыни-торпеды, удерживаемый якорными шестами, и состоящая из двух половинок - гидротурбины с лопастями и машинного отделения с размещенными в нем мультипликатором, генератором, инвертором с аккумулятором, отличающаяся тем, что на двух концах оболочки устроены не вращающиеся оголовки с грузами, в которые навернуты болты с кольцеобразными головками, в отверстия которых установлены якорные шесты с ограничителями, соединенные поперечиной.

2. Русловая микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что передача крутящего момента от гидротурбины к первичному валу мультипликатора осуществлена через многокулачковую муфту, причем кулачки гидротурбины выполнены на герметизирующем диске, а кулачки привода генератора выполнены заодно со ступицей, в которую запрессован вал привода с коническим концом, входящим в соответствующее центральное отверстие диска гидротурбины, и на кулачках муфты выполнена круговая канавка для установки фиксатора в виде круговой пружины или эластичного круглого шнура.

3. Русловая микро-ГЭС по п. 1, отличающаяся тем, что передний диск гидротурбины связан с оголовком при помощи вала с упорным подшипником и сальником.

Похожие патенты:

Водонапорный двигатель // 2563287

Предлагаемое изобретение позволяет повысить КПД водонапорного двигателя путем сочленения шнека с турбиной. Поступающий в водовод поток сначала раскручивает шнек, затем турбину.

Гидроэлектрическая энергетическая установка без обустройства плотины // 2562351

Группа изобретений относится к технологиям выработки гидроэлектроэнергии и, в частности, к гидроэлектрической энергетической установке без обустройства плотины.

Ортогональная турбина с положительной плавучестью // 2559900

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к ортогональным турбинам. Ортогональная турбина с положительной плавучестью содержит наплавной блок с двусторонним водоводом 8, состоящим из двух конусообразных прямоугольного сечения наплавных труб.

Корпус статора для погружного линейного генератора // 2559033

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейных генераторах волноэнергетических станций. Технический результат состоит в повышении надежности и упрощении эксплуатации.

Русловая гидроэлектростанция русского инженера железнякова сергея тимофеевича // 2557836

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроэлектростанциям. Русловая гидроэлектростанция 2 установлена на фундаменте 26 и содержит несколько жестких, непроницаемых для воды, имеющих эллиптическое поперечное сечение корпусов 6 с турбинными модулями 8, расположенными с возможностью передачи вращения с валов 13, заключенных в кольцо 27, турбин 12 через обгонные муфты 14 общему валу 15, проходящему через береговой колодец 21 с циркулирующей в нем донной речной водой, через редуктор 16 к валу ротора электрогенератора 17, установленного на берегу 3.

Балка крепления обтекателя гидроэнергетической установки и гидроэнергетическая установка, содержащая такую балку // 2549765

Балка (8) крепления обтекателя (2) гидроэнергетической установки (1) имеет сечение в плоскости, перпендикулярной к продольной оси (А8) балки (8), в виде параллелограмма. Балка (8) содержит, по меньшей мере, одну щель, которая в основном проходит параллельно продольной оси (A8) балки (8).

Гидроагрегат // 2549753

Изобретение может быть использовано для преобразования энергии текущей среды в электроэнергию. Гидроагрегат содержит гидротурбину и электрогенератор.

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.

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.

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.

Гидроэлектростанция, способ получения электроэнергии и гидродвигатель для использования на гидроэлектростанции // 2567347

Группа изобретений относится к гидроэнергетике и может быть использована как самостоятельно для выработки электроэнергии, так и в составе плотинных гидроэлектростанций (ГЭС), деривационных ГЭС, свободнопоточных ГЭС в системах водоснабжения, водоотведения и водотоках каналов. Гидродинамическая электростанция содержит по меньшей мере одну гидродинамическую трубу 1 (ГДТ), верхняя часть которой сообщена с водоемом, а нижняя - с атмосферой, и размещенные по длине ГДТ 1 гидроагрегаты, каждый из которых включает гидродвигатель и соединенный с его валом генератор. Каждый гидроагрегат включает также соединенный с валом гидродвигателя разгонный двигатель. ГДТ 1 имеет прямоугольное сечение. Каждый гидродвигатель включает ротор с установленными на двух маховиках 15 качающимися лопастями 16 изменяемого профиля, расположенными поперек ГДТ 1 вдоль вала. Группа изобретений позволяет повысить скорость вращения лопастей изменяемого профиля и одновременно повысить скорость потока, омывающего лопасти. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра // 2567484

Изобретение относится к способу получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра. Способ получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра включает преобразование посредством парусного движителя кинетической энергии ветра в кинетическую энергию движения судна, движущегося в районах открытого океана с мощными воздушными потоками, и затем посредством гидравлической турбины и электрогенератора в электрическую энергию, которую используют для разложения воды на водород и кислород с ожижением и накоплением водорода в криогенных резервуарах. В качестве плавающего судна используют катамаран с парусным движителем, работающим по физическому принципу подъемной силы крыла. Гидротурбину и электрогенератор используют одновременно в качестве балласта, перемещая их по вертикали, обеспечивая и требуемую остойчивость катамарана при сильных порывах ветра. Изобретение направлено на повышение коэффициента использования энергии ветра и мощности парусного движителя. 2 ил.

Бесплотинная русловая микрогидроэлектростанция // 2572255

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую. Бесплотинная русловая микрогидроэлектростанция (микро-ГЭС) содержит гидротурбину 1 с лопастями 2 и машинное отделение 3, удерживаемые якорными шестами 9. Корпус микро-ГЭС выполнен в виде полого эллипсоида вращения и разделен по длине пополам на гидротурбину 1 с лопастями 2 и машинное отделение 3 с размещенным внутри генератором 5. Микро-ГЭС установлена в прямоугольном канале-лотке 11 из досок, по бокам которого устроены карманы с камнями для надежного фиксирования на дне речки. В передней части устроены створки-ставни 17 на шарнирах для направления потока воды на гидротурбину 1 при раскрытии их на 30…45 градусов под углом к оси микро-ГЭС, увеличения скорости потока и направления потока воды мимо турбины 1 при закрытии створок. Изобретение направлено на разработку компактной, надежной микро-ГЭС для бесперебойного электроснабжения небольших потребителей. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Подводная гидростатическая электростанция // 2574686

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую. Подводная гидростатическая электростанция содержит прикрепленный к дну водоема разделенный на отсеки цилиндрический корпус, закрытый с торцов крышками с входным и выходным патрубками, снабженными оградительными сетками и клапанами. Внутри цилиндрического корпуса по ходу движения воды последовательно расположены: фильтрационный отсек, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный фильтрующей загрузкой; буферный отсек, заполненный отфильтрованной водой; отсек электрогенератора, в котором расположен электрогенератор, электроразъемы, электрокабели, автоматическая аппаратура управления и контроля, регулирующий трансформатор, стартовый аккумулятор и напорные трубы; турбинный отсек, в котором расположена гидротурбина с горизонтальным валом и отсасывающей трубой, соединенная через вал с ротором электрогенератора и через напорные трубы с буферным отсеком; отсек удаления отработавшей воды, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный пористым, механически прочным, коррозионно-стойким материалом, и решетчатый электронагреватель воды, расположенный у кромки выходного торца перфорированного контейнера. Техническим результатом является повышение эффективности подводной гидростатической электростанции при утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов. 3 ил.

Микрогидроэлектростанция // 2582714

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики. Микрогидроэлектростанция с горизонтальным расположением оси гидравлической турбины, объединяющая в едином базовом корпусе агрегата электрический генератор, содержит статор, ротор, выводной водостойкий кабель и лопастную гидравлическую турбину, кинематически связанную с ротором посредством мультипликатора, включающую рабочее колесо 31, лопасти 32, подводящую камеру, обтекатель, направляющий и спрямляющий аппараты. Электрический генератор выполнен обращенным. Статор имеет форму втулки 9, несущей шихтованный магнитопровод 10 с обмоткой 11 и размещенной на неподвижной оси 13 статора, жестко связанной с базовым корпусом. Ротор имеет форму обода 23, на внутренней поверхности которого размещены постоянные магниты 24, охватывающего магнитопровод 10 с образованием радиального рабочего зазора и жестко присоединенного с двух сторон к опорным дискам 25 и 26 ротора, опирающимся через подшипники скольжения на ось 13, образуя тем самым полый корпус ротора, внутри которого размещен магнитопровод 10 с обмоткой 11. Изобретение направлено на уменьшение размеров и материалоемкости при одновременном повышении эксплуатационной надежности и увеличении значения мощности на единицу массы, а также долговечности. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ аккумулирования и производства электроэнергии как от альтернативных источников, включая энергию взрывчатых веществ, а так же аккумулирование энергии от недогруженных генерирующих мощностей // 2591359

Суть изобретения аналогична с функцией ГАЭС и предназначена для аккумулирования энергии альтернативных источников, а также энергии от недогруженных генерирующих мощностей, для покрытия пиковых нагрузок в электросетях и поддержки сетей от ВЭУ при недостатке или отсутствии их мощностей. Энергия от альтернативных источников и энергия недогруженных генерирующих мощностей преобразуется пневматически компрессором в сжатый воздух, которым вытесняется вода через полость аккумулирующей емкости. Емкость, стремящуюся к водной поверхности, удерживается на глубине тормозной системой до полного набора мощности. При полном наборе мощности, тормозная система растормаживается, и емкость устремляется вверх к поверхности, что приведет к перетеканию канатов из верхнего полиспаста в нижний. Энергия перетекания канатов снимается крайними блоками верхней емкости, и по валу, крутящий момент, через редуктор передается на генератор, который вырабатывает электроэнергию. В верхней мертвой точке происходит сброс воздуха или газа от взрыва, что приведет к перетеканию канатов в обратном направлении и произведет электроэнергию. В данной технологии, для производства электроэнергии, можно использовать энергию взрывчатых веществ, при этом вода из аккумулирующей емкости вытесняется газом от взрыва. 1 ил.

Направляющий аппарат микрогидроэлектростанции // 2603882

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики. Направляющий аппарат микрогидроэлектростанции образован совокупностью продольно ориентированных ребер, формирующих совокупность направляющих каналов для подачи ускоренных струй воды к лопаткам рабочего колеса гидротурбины и размещенных в кольцевом пространстве между наружной и внутренней оболочками базового корпуса агрегата, концентрически охватывающими мультипликатор и электрогенератор. На внутренней оболочке смонтирован обтекатель. Корпус, снабженный конфузором, выполнен в виде усеченного конуса, центральная полость которого образована внутренней цилиндрической оболочкой. Направляющие каналы выполнены в виде секторов конуса с переменным поперечным сечением в направлении течения воды. Основаниями конуса являются дуги окружностей наружной и внутренней оболочек, а боковыми сторонами - продольные ребра, высота которых уменьшается в сторону выхода потока воды к лопаткам рабочего колеса гидротурбины. Изобретение направлено на уменьшение радиальных габаритов и материалоемкости, на обеспечение технологичности в изготовлении и удобства в техническом обслуживании направляющего аппарата микрогидроэлектростанции. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для стабильной подводной передачи электропитания для приведения в действие высокоскоростных двигателей или иных подводных нагрузок // 2614741

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в оборудовании для передачи электропитания к подводным нагрузкам, расположенным далеко от надводных частей платформы или от берега, требующим передачи большой мощности. Устройство для стабильной подводной передачи электропитания для приведения в действие высокоскоростных двигателей или иных подводных нагрузок, например насосы, компрессоры и системы управления, представляет собой вращающееся устройство шагового изменения частоты, конкретнее - вращающееся устройство повышения или понижения частоты; оно содержит: двигатель и генератор, функционально соединенные так, что двигатель приводит в действие генератор; по меньшей мере один сосуд, наполненный газом и/или жидкостью, в котором находится по меньшей мере что-то одно из двигателя и генератора, при этом протяженность кабеля является длинной, что означает - достаточно длинной, чтобы вызвать проблемы из-за эффекта Ферранти при частотах и уровнях мощности, подходящих для двигателей подводных насосов и компрессоров. Устройство через протяженный кабель получает на входе электропитание при достаточно низкой частоте, чтобы иметь стабильную передачу. Устройство, функционально соединенное с подводным двигателем, выдает на выходе частоту электрического тока, силу тока и напряжение, подходящие для работы подключенных двигателей. Система для подводного повышения давления углеводородной текучей среды или другой текучей среды содержит это устройство. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл.

Ортогональная турбина (варианты) // 2616334

Изобретение относится к области ветровых или гидравлических энергетических установок. Ортогональная турбина по первому варианту содержит изогнутую по цилиндрической винтовой линии, по крайней мере, одну лопасть с аэродинамическим профилем в ее поперечном сечении, причем лопасть установлена поперек набегающего на нее потока воздуха или воды с возможностью вращения вокруг оси цилиндрической винтовой линии, а входная кромка аэродинамического профиля направлена в сторону вращения лопасти, при этом концы лопасти закреплены относительно вала, установленного с возможностью вращения, соосно оси цилиндрической винтовой спирали и соединенного с валом электрогенератора, концы лопасти закреплены относительно вала посредством консольных балок, при этом вал образован двумя полувалами, каждый из которых соединен с одной из консольных балок и установлен на своей опоре, лопасть изогнута без промежуточных опор по цилиндрической винтовой линии с постоянным радиусом кривизны так, что в каждом поперечном сечении аэродинамический профиль лопасти выполнен под острым углом наклона к касательной к окружности, описываемой входной кромкой аэродинамического профиля лопасти, при этом концы лопасти повернуты друг относительно друга на 360°. Второй вариант выполнения ортогональной турбины отличается от первого варианта тем, что лопасть закреплена относительно вала одним из ее концов посредством консольной балки, при этом вал консольно установлен на опоре, консольная балка снабжена консольно установленным на валу противовесом обтекаемой формы. Изобретение направлено на повышение КПД ортогональных турбин с лопастями аэродинамического профиля за счет увеличения эффективности преобразования энергии текучей среды, а именно энергии потока воды или энергии ветра. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ вырабатывания электроэнергии при помощи преобразования давления под водой // 2616692

Высокое давление под водой в водоеме с большой глубиной преобразуют в электроэнергию при помощи настоящего способа. Погружают в указанный водоем множество преобразователей давления. Каждый преобразователь имеет большую камеру сжатия. Объем воздуха сжимают при помощи высокого давления под водой в водоеме до сжатого воздуха под высоким давлением. Сжатый воздух подают в расширительную камеру, в которой расположена турбина. Турбину поворачивают при помощи сжатого воздуха. Турбина, в свою очередь, поворачивает электрогенератор, соединенный с ней для обеспечения вырабатывания электроэнергии. Таким образом, энергию высокого давления преобразуют в электроэнергию. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.