ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится преимущественно к малой энергетике и может быть использовано для преобразования энергии потока текущей среды любого вида, например, течений рек, морских приливов и отливов, воздушных масс и т.д., в частности в электрическую энергию.
Известна гидроэнергетическая установка (см. а.с. СССР 1694972, от 07.08.1989 г.), содержащая размещенные в корпусе, энергопреобразователь конвейерного типа с закрепленными на нем плоскими лопастями, установленными с возможностью поворота, и направляющие.
Недостатком установки, является довольно низкий КПД, поскольку при работе энергопреобразователя конвейерного типа, задействована лишь одна ветвь энергопреобразователя с лопастями, так как энергопреобразователь установлен вдоль потока текущей среды, например, русла реки.
Наиболее близким по технической сущности, конструктивным признакам и достигаемому эффекту, является гидроэнергетическая установка (см. патент РФ 2166664, от 19.06.2000 г. и журнал «Изобретатель и рационализатор» №5, 2005 г., стр.16, заметка «Обыкновенное чудо Ленева»), содержащая размещенные в корпусе, энергопреобразователь конвейерного типа с поперечно закрепленными на нем и наклонными в одну сторону лопастями, причем лопасти установлены с возможностью поворота и наклона в противоположную сторону, а энергопреобразователь размещен поперек потока текущей среды, например, русла реки, и рабочими поверхностями лопастей к потоку, и направляющие для лопастей. Помимо этого, энергопреобразователь снабжен средствами для изменения наклона лопастей на противоположное, причем лопасти закреплены на энергопреобразователе своей средней частью.
К недостаткам установки можно отнести ее конструктивную сложность и соответственно невысокую надежность, большие габариты и недостаточный КПД.
Задача изобретения - устранение указанных недостатков.
Поставленная задача решается так, что, в гидроэнергетической установке, содержащей размещенные в корпусе, энергопреобразователь конвейерного типа с поперечно закрепленными на нем и наклонными в одну сторону лопастями, причем лопасти установлены с возможностью поворота и наклона в противоположную сторону, а энергопреобразователь размещен поперек потока текущей среды, при этом рабочие поверхности лопастей направлены к потоку, и направляющие
для лопастей, в соответствии с изобретением, лопасти энергопреобразователя выполнены в виде одноплечих рычагов, концы которых снабжены телами качения и расположены к потоку текущей среды за осями поворота лопастей, причем расстояние между осями поворота лопастей больше их ширины на величину исключения сцепления лопастей на круговых участках энергопреобразователя. Кроме того, энергопреобразователь может быть снабжен дополнительными лопастями, помещенными между основными лопастями поочередно (друг за другом через одну), причем их ширина больше или меньше ширины основных лопастей.
Достигаемый технический результат выражается в конструктивном упрощении установки из-за исключения средств для изменения наклона лопастей, а поскольку лопасти теперь всегда (в свободном состоянии) за счет действия потока текущей среды (русла реки) располагаются вдоль потока, то обеспечиваются их минимальные повороты вокруг своих осей и, следовательно, создаваемые ими турбулентные завихрения. Надежность работы установки и ее эффективность отбора (съема) энергии у текущей среды - повышаются. Поскольку лопасти выполнены в виде одноплечих рычагов, можно смело удвоить их количество на энергопреобразователе при сохранении габаритных размеров установки. Расположение же концов лопастей на энергопреобразователе так, что они находятся за осями поворота лопастей относительно потока текущей среды, при этом расстояние между осями поворота лопастей больше их ширины на величину исключения сцепления лопастей на круговых участках энергопреобразователя, является необходимым и достаточным условием гарантирующим работоспособность установки. Кроме этого, в связи с отсутствием поворота лопастей на большой угол при смене направления их наклона, появляется возможность значительно уменьшить расстояние (зазор) между рядами лопастей на ветвях энергопреобразователя, что также способствует повышению эффективности установки. КПД установки - увеличится. Снабжение энергопреобразователя дополнительными лопастями другой ширины, изменит их наклон к потоку среды и в этом случае каждая пара лопастей образует сужающийся створ (проем) между основными и дополнительными лопастями. Скорость потока среды в проемах, значительно возрастает, дополнительно повышая эффективность отъема кинетической энергии у потока текущей среды.
Сущность изобретения поясняется графически, где на фиг.1 условно и схематично изображен общий вид установки - продольный разрез вдоль энергопреобразователя, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема исполнения энергопреобразователя.
Гидроэнергетическая установка содержит корпус 1 (рамная конструкция) в котором размещен энергопреобразователь 2 конвейерного типа, например, из пары гибких бесконечных элементов 3 (цепи, тросы и т.д.) связанных между собой поперечно закрепленными между ними наклонными в одну сторону лопастями 4 (например, плоскими и прямоугольными) выполненными в виде одноплечих рычагов. Рациональный угол наклона лопастей к потоку текущей среды составляет от 20 до 50 градусов. Энергопреобразователь 2 размещен поперек потока (показан рядом стрелок) текущей среды, при этом плоскости (рабочие поверхности) лопастей 4 направлены к потоку. Лопасти 4 установлены на элементах 3 с возможностью поворота (свободного вращения), а их свободные концы снабжены телами качения 5, например, подшипниками, и сопряжены (эпизодически контактируют) с двумя парами направляющих 6 (любой формы), причем расстояние между осями поворота лопастей больше их ширины на величину исключающую сцепление лопастей на круговых участках энергопреобразователя. Для получения минимального зазора между рядами лопастей на ветвях энергопреобразователя, валы вращения энергопреобразователя 2, могут быть выполнены в виде крестовины (не показано). Для создания сужающихся проемов, энергопреобразователь может быть снабжен дополнительными лопастями 7 помещенными между основными лопастями 4, причем их ширина больше или меньше лопастей 4.
Гидроэнергетическая установка работает следующим образом. Набегающий поток текущей среды, например, водный поток реки (показан рядом стрелок), оказывает давление на первый ряд расположенных наклонно в одну сторону лопастей 4 энергопреобразователя 2. Возникают горизонтальные силы, заставляющие перемещаться лопасти 4, а с ними и переднюю ветвь элемента 3 вправо (см. фиг.1), при этом концы лопастей 4, посредством тел качения 5, катятся по первой паре направляющих 6 расположенных параллельно элементам 3. Энергопреобразователь 2, далее работает подобно конвейеру. На круговых участках конвейера, лопасти 4 за счет воздействия потока реки, располагаются вдоль потока и, перемещаясь далее, наезжают на вторую пару направляющих 6. Таким образом, второй ряд лопастей 4 на задней ветви элемента 3, наклоняется в противоположную сторону относительно наклона лопастей 4 расположенных на передней ветки элемента 3 и движется влево. Поток реки (показан пунктирными стрелками) проходящий сквозь энергопреобразователь 2, максимально отдает свою кинетическую энергию лопастям 4, как первого ряда лопастей, так и второго. Далее, движение энергопреобразователя 2 трансформируется, например, за счет
генератора (не показан) в электрическую энергию. Если энергопреобразователь 2, снабжен дополнительными лопастями 7 (см. фиг.3), отбор энергии у потока текущей среды происходит таким же образом, только скорость потока в проемах (через один), гораздо выше и эффективность съема кинетической энергии потока среды увеличится.
Предложенная гидроэнергетическая установка, обладает простотой конструкции, компактностью, высокой надежностью и эффективностью при отборе (съеме) даровой энергии, например, с потока воды в реке (доказано практикой). Она найдет широкое применение для производства электроэнергии в местах, значительно отдаленных от общей энергосистемы. Для получения значительных мощностей электроэнергии, рационально устанавливать установки последовательно друг за другом вдоль течения реки, поскольку скорость выходящего из каждой установки потока реки значительно (до 3 раз) возрастает.