ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области энергетики, а именно к сооружениям для получения электроэнергии при ограниченном объеме воды и может быть использовано во многих отраслях промышленности.
Известна гидроэнергетическая установка, включающая гидравлическую турбину с генератором, установленную на выходе турбинного водовода, соединенного с водохранилищем водоприемную камеру и водоприемную установку для возврата воды в водохранилище, состоящую из не менее, чем двух групп камер, сообщенных водоводами, такого же количества рычагов, соединенных поплавками, поплавковых камер, соединенных водоводами гибких камер, а каждый водовод имеет запорную арматуру (патент РФ №2081966, МПК Е 02 В 9/00, за 1997 г.)
В этой гидроэнергетической установке, наиболее близкой к предлагаемой, из-за сложности конструкции снижется надежность работы установки, а так же необходимы затраты энергии извне для возврата воды в водохранилище.
Технический результат, на достижения которого направлено изобретение, заключается в повышении надежности работы, за счет упрощения конструкции, в снижении затрат энергии извне за счет притяжения магнитами ферромагнитной жидкости.
Для достижения этого технического результата гидродинамическая установка, включающая гидравлическую турбину с генератором, установленную на выходе турбинного трубопровода, соединенного с водохранилищем, водоприемную камеру, запорную арматуру, дополнительно содержит компрессорную станцию, сообщенную воздуховодом с обратным клапаном с водоприемной камерой, при этом воздуховод расположен над гидравлической турбиной, два датчика уровней, один из которых распложен в водоприемной камере, другой - в водохранилище, а корпус установки выполнен в виде вертикальной цилиндрической камеры и установленного внутри него на расстоянии цилиндра, образующих водосборный канал, соединяющий водоприемную камеру с водохранилищем, при этом верхняя часть цилиндра загнута внутрь под углом 90°, для слива воды в водохранилище, причем торец верхней части цилиндрической камеры имеет два отверстия, одно - для отвода воздуха, другое - для заполнения водохранилища водой, при этом по периферии торца и по периметру верхней части внутренней боковой стороны цилиндрической камеры установлены магниты, верхняя часть водохранилища расположена внутри верхней части цилиндра, а нижняя часть его имеет воронкообразную форму, соединенную по центру с турбинным водоводом, переходящим в верхней части в вертикальный цилиндрической корпус для запорной арматуры, корпус водоприемной
камеры выполнен в виде расширяющейся книзу воронки, концы которой соединены с нижней частью цилиндра, причем верхняя часть воронки имеет овальную форму, и в которой расположены выход турбинного водовода с гидравлической турбиной и генератором, а в качестве запорной арматуры использована заглушка, установленная внутри вертикального цилиндрического корпуса, нижняя часть которого имеет отверстия для прохода воды, при этом заглушка соединена со штоком электропривода, а в качестве воды использована ферромагнитная жидкость. Кроме того, корпуса наружной вертикальной и водоприемной камер выполнены из стеклопластика, а в качестве гидравлической турбины использована гидрореактивная турбина, при этом лопасти турбины снабжены магнитами.
Отличительными признаками предлагаемой гидроэнергетической установки являются наличие комплексной станции, сообщенной воздуховодом с обратным клапаном с водоприемной камерой, расположение воздуховода над гидравлической турбиной, двух датчиков уровней, один из которых расположен в водоприемной камере, другой - в водохранилище, выполнение корпуса установки в виде вертикальной цилиндрической камеры и установленного внутри него на расстоянии цилиндра, образующих водосборный канал, соединяющий водоприемную камеру с водохранилищем, при этом верхняя часть цилиндра загнута
внутрь под углом 90°, для слива воды в водохранилище, наличие на торце верхней части цилиндрической камеры двух отверстий, одного - для отвода воздуха, другого - для заполнения водохранилища водой, установление по периферии торца и по периметру верхней части внутренней боковой стороны цилиндрической камеры - магнитов, расположение верхней части водохранилища внутри верхней части цилиндра и нижняя часть его имеет воронкообразную форму, соединенную по центру с турбинным водоводом, переходящим в верхней части в вертикальный цилиндрический корпус для запорной арматуры, выполнение корпуса водоприемной камеры в виде расширяющейся книзу воронки, концы которой соединены с нижней частью цилиндра, выполнение верхней части воронки овальной формы, и в которой расположены выход турбинного водовода с гидравлической турбиной и генератором, использование в качестве запорной арматуры-заглушки и установление ее внутри вертикального цилиндрического корпуса, имеющего в нижней части отверстия для прохода воды, соединение заглушки со штоком электропривода, использование в качестве воды - ферромагнитной жидкости. Кроме того выполнение корпусов наружной вертикальной и водоприемной камер из стеклопластика, использование в качестве гидравлической турбины - гидрореактивной и снабжение лопастей ее магнитами.
Благодаря наличию этих признаков повышается надежность работы установки за счет упрощения конструкции, сокращаются затраты энергии извне для возврата воды в водохранилище, за счет притяжения магнитами ферромагнитной жидкости увеличивается напор на гидравлическую турбину, а это увеличивает ее мощность и позволяет получать достаточно дешевую электроэнергию, не оказывающую вредного воздействия на окружающую среду.
На чертеже изображена схема гидроэнергетической установки. Гидроэнергетическая установка содержит водохранилище 1, в нижней части которого имеется турбинный водовод 2. На выходе турбинного водовода 2 установлена гидрореактивная турбина 3 с генератором 4, которые расположены внутри водоприемной камеры 5, сообщающейся с водохранилищем 1. Установка имеет компрессорную станцию 6, расположенную вне ее, соединенную с водоприемной камерой 5 с помощью воздуховода 7 с обратным клапаном 8, расположенного над гидрореактивной турбиной 3. Корпус установки выполнен в виде вертикальной цилиндрической камеры 9, в торцевой верхней части которой выполнены два отверстия, одно отверстие 10 - для отвода воздуха, другое отверстие 11 - для заполнения водохранилища водой, а по периферии торца и по периметру верхней части внутренней боковой стороны камеры 9 установлены магниты 12 и 13 соответственно. Внутри
цилиндрической камеры 9 на расстоянии установлен цилиндр 14, между которыми образуется водосборный канал 15, соединяющий водоприемную камеру 5 с водохранилищем 1. Верхняя часть цилиндра 14 загнута внутрь под углом 90° для слива воды в водохранилище 1. Верхняя часть водохранилища 1 расположена внутри верхней части цилиндра 14, а нижняя часть водохранилища 1 имеет воронкообразную форму, соединенную по центру с турбинным водоводом 2, переходящим в верхней части в вертикальный цилиндрический корпус 16, имеющий в нижней части отверстия 17 для прохода воды, а внутри корпуса 16 установлена с возможностью возвратно-поступательного движения заглушка 18 со штоком 19 от электропривода. Корпус водоприемной камеры 5 выполнен в виде расширяющейся книзу воронки, концы которой соединены с нижней частью цилиндра 14, а верхняя часть воронки имеет овальную форму, и в которой расположены выход турбинного водовода 2 с гидрореактивной турбиной 3 и генератором 4. В нижней части водоприемной камеры 5 установлен датчик уровня 20 и в верхней части водохранилища 1 установлен датчик 21. Лопасти гидрореактивной турбины 3 снабжены магнитами 22. Корпус вертикальной цилиндрической камеры 9 и корпус водоприемной камеры 5 выполнен из стеклопластика. В установке вместо воды использована ферромагнитная жидкость.
Гидроэнергетическая установка работает следующим образом. Резервуар водохранилища 1 через отверстия 11 заполняют ферромагнитной жидкостью до уровня датчика 21, заглушка 18 штоком 19 закрывает с помощью дистанционного управления (на чертеже не показано) вход в турбинный водовод 2, получая для пуска гидроэнергетической установки (ГЭУ) энергию. Одновременно запускают компрессорную станцию 6, сжатый воздух от которой поступает через воздуховод 7, клапан 8 в водоприемную камеру 5, создавая в верхней части камеры 5 заданное давление. Далее с помощью дистанционного управления открывают шток 19 с заглушкой 18, которая по корпусу 16 поднимается вверх. Ферромагнитная жидкость по турбинном трубопроводу 2 под напором падает в водоприемную камеру 5 на лопасти гидрореактивной турбины 3, на которых установлены магниты (электромагниты) 22, которые притягивают ферромагнитную жидкость и через сопла турбины 3 выбрасывают жидкость, создавая реактивную силу на выходе, турбина начинает вращаться, вращая через механизм редуцирования вал генератора 4, который вырабатывает ток. Магниты 12 и 13, установленные по периферии торца и по периметру верхней части внутренней боковой стороны камеры 9, поднимают ферромагнитную жидкость до уровня нижней части водохранилища 1 и входа турбинного водовода 2. Ферромагнитная жидкость после выхода из
турбины 3 попадает в грот, образовавшейся за счет давления сжатого воздуха от компрессорной станции 6, благодаря чему в верхней части водоприемной камеры 5, поддерживается определенный уровень ферромагнитной жидкости фиксируемый датчиком уровня 20, по этому ферромагнитная жидкость не достигает ни работающей турбины 3, ни генератора 4, а следовательно, не оказывает сопротивления их работе. За счет магнитов 12 и 13 в вертикальной камере 9 и избыточного давления сжатого воздуха, в образовавшемся гроте водоприемной камеры 5, ферромагнитная жидкость по водосборному каналу 15 поднимается вверх и поступает обратно в резервуар водохранилища 1, заглушка 18 штоком 19 закрывает вход в турбинный водовод 2. Цикл завершается. Выработанная генератором 4 электрическая энергия передается потребителям.
Таким образом предложенная гидроэнергетическая установка упрощает конструкцию, надежна в работе, увеличивает мощность, сохраняет экологию. Были проведены полупромышленные испытания предлагаемой гидроэнергетической установки, которые показали ее надежность работы, запланировано ее внедрение на 1 квартал 2007 года в Республике Татарстан, г.Казань с.Пестрецы, ООО "Пестречинская керамика".