ВОЛНОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности к насосным устройствам для перекачивания жидкости от энергии волн открытых водоемов.
Известна волновая энергетическая установка, содержащая вертикальную, укрепленную на дне опору, качающуюся штангу, установленную на опоре с возможностью вращения вокруг оси опоры, поплавок, закрепленный на одном из концов качающейся штанги, причем, поплавок имеет впускное снизу и выпускное сверху отверстия, снабженные управляемыми дистанционно клапанами, и электрогенератор, расположенный на берегу и связанный с гидротурбиной, соединенной с аккумулятором гидропотенциальной энергии, вертикальная, укрепленная на дне опора, имеет длину такую, что верхний ее конец находится под водой при любой возможной силе волнения, датчик силы волнения, связанный с управляемыми дистанционно клапанами, поплавок подключен к пневмомагистрали, соединенной с источником давления, качающаяся штанга механически соединена с насосом, который соединен трубопроводом с аккумулятором гидропотенциальной энергии на берегу,
аккумулятор гидропотенциальной энергии выполнен в виде водонапорной башни, при этом аккумулятор гидропотенциальной энергии выполнен в виде гидропневмоаккумулятора, гидротурбина, насос и аккумулятор гидропотенциальной энергии объединены в замкнутый контур, а датчик силы волнения выполнен в виде датчика гидростатического давления расположенного на качающейся штанге вблизи узла крепления штанги на опоре. /RU Патент 57840, 2006 г/.
Известная волновая энергетическая установка не достаточно технологична и безопасна в эксплуатации, не способна в полной мере использовать динамическую ударную составляющую прибойных волн, не достаточно технологична при монтаже, не обеспечивает достаточно высокое давление транспортируемой жидкости, ограниченно применима для транспортировки жидкости на значительное расстояние.
Известна волновая энергетическая установка, включающая резервуар, соединенный с трубопроводом для подачи воды, электрогенератор, турбину и устройство для перекачивания воды, последнее выполнено в виде водонагнетателя цилиндрической формы с гофрированным корпусом, в теле которого установлены жесткие обручи, расположенные в местах перегиба гофрированного корпуса перпендикулярно его продольной оси, причем водонагнетатель установлен горизонтально на заданной глубине относительного поверхности воды с возможностью расположения продольной оси его гофрированного корпуса перпендикулярно фронту набегающих волн, во внутренней полости гофрированного корпуса водонагнетателя установлены стенки, образующие отдельные сообщающиеся между собой через обратные клапаны секции с возможностью их сжатия вместе с гофрированным корпусом водонагнетателя, с одного конца гофрированный корпус водонагнетателя имеет заборное отверстие, с другого конца со стороны выхода воды имеет нагнетательное отверстие, соединенное непосредственно с входным отверстием трубопровода для подачи воды, причем часть трубопровода для подачи воды в месте его соединения с водонагнетателем поднята на уровень его нагнетательного отверстия с возможностью соединения входного отверстия трубопровода для подачи воды с нагнетательным отверстием водонагнетателя, а в днище резервуара для приема воды выполнено сквозное отверстие, непосредственно к которому подсоединен верхний конец трубопровода для выхода воды, нижний конец которого соединен с водяной турбиной, соединенной с электрогенератором посредством общего вала.
/RU Патент 90496, 2010 г./.
Известная энергетическая установка излишне конструктивно сложна и не достаточно надежна в эксплуатации, ограничено применима на малых глубинах, не способна в полной мере использовать динамическую ударную составляющую волн, не достаточно технологична при монтаже.
Наиболее близкой является волновая водоподъемная установка, содержащая размещенную над уровнем воды неподвижную платформу с водяной магистралью и волноприемной маятниковой лопастью, установленной с возможностью изменения длины и связанной с водоподъемной рабочей камерой, подключенной к магистрали, установленной при помощи опор и выполненной с разъемом, рабочая камера изготовлена в виде дугообразного трубопровода с концевыми раструбами и кольцевыми элементами в средней части, охватывающими стенки магистрали по бокам от разъема с возможностью поворота, при этом лопасть прикреплена к кольцевым элементам, а внутри дугообразного трубопровода по его концам и на входе в разъем магистрали установлены обратные клапаны.
/RU Патент 2010997, 1994 г/.
Известная волновая водоподъемная установка обладает низкой производительностью и не высоким давлением закачиваемой жидкости, ограниченно применима на малых глубинах, не способна в полной мере использовать динамическую ударную составляющую волн, не достаточно надежна при значительной величине волн.
Задачей полезной модели является повышение надежности устройства для преобразования энергии волн при перекачке воды в магистраль на значительное расстояние, повышение технологичности монтажа и эксплуатации устройства, снижение конструктивной сложности, обеспечение компактности транспортировки и расположения в прибрежной зоне.
Задача решается тем, что в волновой насосной установке, включающий поплавок, закрепленный на штанге, подвижно установленной на опоре и связанной с поршневым блоком, сообщающимся с магистральным трубопроводом, отличающийся тем, что поплавок снабжен передней фронтальной стенкой с углом наклона к вертикали 30-45°, штанга свободным концом закреплена за шток поршня поршневого блока с возможностью инициирования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре поршневого блока, установленного на шарнирной опоре и соединенного с магистральным трубопроводом через дополнительную камеру, снабженную обратными клапанами.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид волновой водоподъемной установки в разрезе, фиг.2 - вид А, дополнительная камера, фиг.3 - блок соединения с магистральным трубопроводом.
Волновая водоподъемная установка содержит поплавок 1 с фронтальной стенкой 2, штангу 3, опору 4 с опорной осью 5 поршневой блок 6 со штоком 7 и поршнем 8, шарнирную опору 9 на основании 10, камеру 11, входной 12 и выходной 13 обратные клапаны, соединительный трубопровод 14, магистральный трубопровод 15, блок соединения 16 с магистральным трубопроводом, перекрывающий вентиль 17.
Волновую водоподъемную установку монтируют в рабочее положение в следующем порядке. У берега на глубине 1÷1,5 м. устанавливают основание 10 с опорой 4, закрепляют на опорной оси 5 штангу 3 с поплавком 1 и на шарнирную опору 9 поршневой блок 6 со штоком 7 и поршнем 8. Соединяют шток 7 со штангой 3, а поршневой блок 6 через камеру 11 с трубопроводом 14. Последний выводят на берег и соединяют с магистральным трубопроводом 15 в блоке соединения 16. После открытия перекрывающего вентиля 17 установка готова к работе.
Волновая водоподъемная установка работает следующим образом.
На поплавок 1 воздействуют волны прибоя с инициированием движения поплавка по вертикали. При этом суммируются воздействие плавного изменения уровня поверхности воды и динамическая составляющая прибоя при ударе в фронтальную стенку 2 наклоненную с возможностью подбрасывания поплавка от прибойной волны. Движения поплавка 1 передаются через штангу 3 на шток 7 и поршень 8 поршневого блока 6. За счет значительной разницы плеч рычага штанги 3, подвижно установленной на опоре 4 на оси 5, в поршневом блоке 6 инициируется высокое знакопеременное давление поршня 8 на жидкость; при этом, при ходе поршня 8 вверх в камере 11 срабатывает входной обратный клапан 12 на открытие, а выходной обратные клапан 13 - на закрытие. При обратном движении поршня 8 клапаны срабатывают в обратном порядке и новая порция воды поступает в магистральный трубопровод 15. Таким образом, в магистральном трубопроводе инициируется высокое давление, что позволяет перекачивать воду на значительное расстояние от энергии волн. Закрепление поршневого блока 6 на шарнирную опору 9 позволяет снизить износ последнего и повысить надежность функционирования установки. Конструктивная простота и технологичность монтажа при компактности транспортировки обеспечивают высокие потребительские свойства.
Волновая насосная установка обеспечивает повышение надежности работы устройства для преобразования энергии волн при перекачке воды в магистраль на значительное расстояние, повышение технологичности монтажа и эксплуатации устройства, снижение конструктивной сложности, обеспечение компактности транспортировки и расположения в прибрежной зоне.