WO2014011134A1 - Damless hydroelectric power plant - Google Patents
Damless hydroelectric power plant Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014011134A1 WO2014011134A1 PCT/UA2012/000074 UA2012000074W WO2014011134A1 WO 2014011134 A1 WO2014011134 A1 WO 2014011134A1 UA 2012000074 W UA2012000074 W UA 2012000074W WO 2014011134 A1 WO2014011134 A1 WO 2014011134A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- impeller
- cylinder
- rotation
- hydroelectric power
- power station
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/40—Transmission of power
- F05B2260/402—Transmission of power through friction drives
- F05B2260/4022—Transmission of power through friction drives through endless chains
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Definitions
- Figure 2 is a diagram of the mutual arrangement of functional structural elements, a plan view.
- the first stage of the kinematic transmission circuit of revolutions (animation) includes sprockets 10 fixed fixed around the perimeter of the impeller 7, a traction chain 16, transmitting force from the circular movement of the sprockets 0, and a driven sprocket 6 freely rotating on an axis fixed to the support 5 .
- the third rotation transmission stage comprises a frame 21 with sprockets 22 fixed thereon, a traction chain 23 and an asterisk 24 located on the shaft 25.
- the frame 21 is rigidly connected to the sprocket 20.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ UNLIMITED HYDRO POWER PLANT
Область техники, к которой относится изобретение FIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности, к уст- ройствам преобразования энергии самотечного потока (речного и морского течения) в энергию электрическую. The invention relates to hydropower, in particular, to devices for converting energy from a gravity flow (river and sea current) into electrical energy.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известна гидроэлектрическая установка, выполненная в виде катамарана, с входным диффузором перед началом рабочего кана- ла и выходным диффузором после его окончания, с основной гид- ротурбиной в рабочем канале с деталями проточной части, распо- ложенными двумя рядами в шахматном порядке, с валами основных турбин, установленными на корпусах катамарана и кинематически связанными с ними генераторами электрического тока, содержащая также в выходном диффузоре дополнительные гидротурбины с вер- тикальными осями вращения и кинематически связанными с ними генераторами электрического тока, а корпуса катамарана имеют в плане трапециевидную форму, рабочий канал между корпусами ка- тамарана разделен перегородкой на отдельные рабочие каналы, переходящие в выходном диффузоре во вспомогательные каналы с погруженными в них дополнительными гидротурбинами, детали проточной части основных турбин выполнены в виде ковшей, в кон- це внешних обводов корпусов катамарана закреплены вихреотводы (см. авторское свидетельство СССР Ns 1474317 по классу F03B 7/00 опубликованное 15.06.2001 года, в Бюл. N° 5 за 2001 год). Known hydroelectric installation, made in the form of a catamaran, with an inlet diffuser before the start of the working channel and an outlet diffuser after it is completed, with the main hydraulic turbine in the working channel with flowing parts arranged in two rows in a checkerboard pattern, with main shafts turbines mounted on the catamaran’s hulls and kinematically connected with them by electric current generators, which also contains additional hydroturbines in the output diffuser with vertical axes of rotation and kinematically connected electric current generators with them, and the catamaran hulls are trapezoidal in shape, the working channel between the hulls of the catamaran is divided by a partition into separate working channels, passing in the outlet diffuser into auxiliary channels with additional hydraulic turbines immersed in them, the parts of the flowing part of the main turbines are made in the form of buckets, eddies are fixed at the end of the outer edges of the catamaran hulls (see USSR author's certificate Ns 1474317 for class F03B 7/00 published on 15.06 .2001, in Bul. N ° 5 for 2001).
Основными недостатками этой гидроэлектрической установки являются: невозможность функционирования в зимнее время при наличии ледяного покрова; ограниченная зона контакта лопастей основных гидротурбин с потоком воды по причине высокого распо- ложения их осей вращения; высокая материалоемкость из-за необ- ходимости использования катамарана. The main disadvantages of this hydroelectric installation are: the impossibility of functioning in winter time in the presence of ice cover; limited contact zone of the blades of the main hydraulic turbines with the water flow due to the high location of their rotation axes; high material consumption due to the need to use a catamaran.
Наиболее близким по своей технической сути и достигаемому эффекту, принимаемой за прототип, является бесплотинная всесе- зонная гидроэлектростанция, у которой лопастное колесо со скла- дывающимися лопастями расположено горизонтально, а вертикаль- ный корпус разделен на барабаны и установлен на опоре с возмож- ностью вращения взаимодействием роликов с круглыми направ- ляющими, связанными с наружными поворотными ступенчато от- крывающимися лопастями, оси вращения которых смещены относи- тельно друг друга на одинаковый угол. Основной и резервный элек- трогенераторы закреплены на опоре и связаны с корпусом и зубча- тым колесом механической передачей. Внутренняя часть корпуса снабжена решетками, являющимися продолжением наружных пово- ротных лопастей, и неподвижными внутренними лопастями, выпол- ненными из свободно закрепленных створок, опирающихся на ре- шетку. Наружные лопасти установлены с обеспечением перекрытия внутренних лопастей в нерабочем положении и их более раннего вступления в работу (см. патент Российской Федерации NQ 1836586 по классу F03B 9/00 опубликованный 13.10.1993 года) The closest in its technical essence and the achieved effect, taken as a prototype, is a damless all-weather hydroelectric power station, in which the impeller with folding blades is located horizontally, and the vertical casing is divided into drums and mounted on a support with the possibility of rotation the interaction of rollers with circular guides connected with external rotary stepwise opening blades, the axis of rotation of which are shifted relative to each other by the same angle. The main and backup power generators are fixed on a support and connected to the body and gear thrust wheel mechanical transmission. The inner part of the body is equipped with gratings, which are a continuation of the external rotary blades, and fixed internal blades made of freely fixed flaps resting on the grate. The outer blades are installed with the overlapping of the inner blades in the idle position and their earlier entry into operation (see the patent of the Russian Federation N Q 1836586 for class F03B 9/00 published on 10/13/1993)
Основными недостатками этой бесплотинной гидроэлектро- станции для предлагаемого использования являются: расположение электростанции на дне потока воды, где активно перемещаются аб- разивные частицы песка и другие осадки, негативно влияющие на работоспособность узлов трения; наличие конструктивных узлов, требующих точного кинематического взаимодействия контактных деталей; многоступенчатая кинематическая схема мультипликации, снижающая коэффициент полезного действия устройства. The main disadvantages of this damless hydroelectric power station for the proposed use are: the location of the power station at the bottom of the water stream, where abrasive particles of sand and other precipitation actively adversely affect the performance of friction units; the presence of structural units that require accurate kinematic interaction of contact details; multistage kinematic animation scheme that reduces the efficiency of the device.
Решаемая задача Task to be solved
В основу изобретения поставлена задача обеспечения регули- руемой глубины погружения гидроэлектростанции с возможностью расположения ее как на дне водного потока, так и внутри потока в подвесном положении, уменьшения количества ступеней мультип- ликации, повышающее коэффициент полезного действия, упроще- ния доставки гидроэлектростанции к месту ее эксплуатации и облег- чения обслуживания и ремонта. The basis of the invention is the task of providing an adjustable depth of immersion of a hydroelectric power station with the possibility of placing it both at the bottom of the water stream and inside the stream in a suspended position, reducing the number of stages of multi- licenses that increase the efficiency, simplify the delivery of the hydroelectric power station to its place of operation and facilitate maintenance and repair.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Решение поставленной задачи достигается тем, что бесплотин- ная гидроэлектростанция с горизонтальным расположением лопа- стного колеса и вертикальным корпусом, установленным на опоре, согласно изобретению, центральная вертикальная часть корпуса выполнена в виде полого герметичного цилиндра, заполняемого по мере необходимости водой или воздухом, а горизонтальная часть корпуса, жестко соединенная с цилиндром, представляет собой ферму, на которой размещены: кольцевая дорожка под опорные ро- лики лопастного колеса, лопастное колесо, опора ведомой звездоч- ки первой ступени кинематической схемы мультипликации оборотов от лопастного колеса к генератору электроэнергии, боковые заграж- дения, функционально выполняющие роль входного и выходного диффузоров. The solution to this problem is achieved by the fact that the damless hydroelectric power station with a horizontal arrangement of the impeller and a vertical casing mounted on a support, according to the invention, the central vertical part of the casing is made in the form of a hollow sealed cylinder, filled as necessary with water or air, and horizontal the housing part, rigidly connected to the cylinder, is a truss on which there are: an annular track under the support rollers of the impeller, impeller, bearings driven by asterisks ki first stage circuit kinematic animation of revolutions of the impeller to the generator of electricity, the side zagrazh- Denia, functionally acting as inlet and outlet diffusers.
Кроме того, лопастное колесо бесплотинной гидроэлектростан- ции представляет собой пространственную конструкцию в виде кольца, боковые (торцевые) стороны которого закрыты, наружная кольцевая сторона открыта, а внутренняя кольцевая сторона пере- крыта кронштейнами. Внутреннее пространство лопастного колеса разделено на секторы, в каждом из которых размещена лопасть с возможностью разворота внутри сектора на оси, расположенной со стороны наружной кольцевой поверхности. На внешней стороне внутренней кольцевой поверхности лопастного колеса установлены ролики с вертикальной осью вращения, посредством которых лопа- стное колесо при вращении опирается на боковую поверхность ци- линдра, внутри сектора на внутренней кольцевой поверхности коле- са размещен кронштейн, на который опирается своим подвижным концом лопасть лопастного колеса при активном воздействии на нее водного потока, при этом внутри сектора образуется пространство в виде ковша, способствующее более эффективному силовому воз- действию водного потока на проворот лопастного колеса. In addition, the impeller of a damless hydroelectric power station is a spatial structure in the form of a ring, the lateral (end) sides of which are closed, the outer annular side is open, and the inner annular side of the covered with brackets. The inner space of the impeller is divided into sectors, in each of which a blade is placed with the possibility of turning inside the sector on an axis located on the side of the outer annular surface. On the outer side of the inner annular surface of the impeller, rollers with a vertical axis of rotation are installed, by means of which the impeller rests on the lateral surface of the cylinder during rotation, a bracket is placed inside the sector on the inner annular surface of the wheel, on which the blade rests on its movable end the impeller with the active influence of water flow on it, while inside the sector space is formed in the form of a bucket, which contributes to a more effective force action of water on stream in the cranking of the impeller.
Кроме того, на нижней боковой (торцевой) поверхности л опаст- ного колеса размещены опорные ролики с горизонтальной осью вра- щения, посредством которых колесо опирается на кольцевую до- рожку, расположенную на ферме. На верхней боковой поверхности лопастного колеса по его периметру неподвижно закреплены звез- дочки, посредством зубьев которых осуществляется протяжка тяго- вой цепи при вращении лопастного колеса. In addition, support rollers with a horizontal axis of rotation are placed on the lower side (end) surface l of the caster wheel, by which the wheel rests on an annular track located on the truss. Asterisks are fixedly fixed on the upper lateral surface of the impeller wheel along its perimeter, through the teeth of which the pulling chain is pulled during rotation of the impeller.
Кроме того, кинематическая схема передачи оборотов (мульти- пликации) от лопастного колеса к генератору электроэнергии трех- ступенчатая и содержит в первой ступени - закрепленные по пери- метру лопастного колеса звездочки, тяговую цепь и ведомую звез- дочку, размещенную на оси, закрепленной на опоре, установленной на ферме; во второй ступени - раму в виде шкива, жестко связанной с ведомой звездочкой первой ступени и содержит закрепленные не- подвижно по периметру рамы звездочки, тяговую цепь, при посред- стве которой вращение передается на ведомую звездочку второй ступени, расположенную на оси, закрепленной на верхнем днище цилиндра; в третьей ступени - раму, аналогичную раме второй сту- пени, жестко соединенную с ведомой звездочкой второй ступени пе- редач, тяговую цепь и ведомую звездочку, связанную с валом, один конец которого размещен в опоре, закрепленной на верхнем днище цилиндра, а другой - выведен на технологическую платформу и со- держит конструктивный элемент, например, муфту для передачи вращения на вал генератора электроэнергии. На технологической платформе, расположенной над цилиндром и жестко с ним соеди- ненной, расположены: генератор электроэнергии, крепежные узлы гибких связей якорных устройств с приспособлениями для регули- рования натяжения гибких связей, компрессор для подачи воздуха в цилиндр, приводы задвижек, обеспечивающих по мере необходимо- сти поступление в цилиндр воды или воздуха, кабина для размеще- ния обслуживающего персонала, а также средства, предусмотрен- ные правилами безопасности для объектов, находящихся в воде (в дальнейшем не описываются в виду общеизвестности). In addition, the kinematic diagram of the transmission of revolutions (multiplication) from the impeller to the electric generator of three stepwise and contains in the first step - sprockets fixed along the perimeter of the impeller wheel, a traction chain and a driven sprocket placed on an axis fixed to a support mounted on the truss; in the second stage, a frame in the form of a pulley rigidly connected to the driven sprocket of the first stage and contains sprockets fixed along the frame perimeter, a traction chain, through which the rotation is transmitted to the driven sprocket of the second stage, located on an axis fixed to the upper cylinder bottom; in the third stage - a frame similar to the frame of the second stage, rigidly connected to the driven sprocket of the second gear stage, the traction chain and the driven sprocket connected to the shaft, one end of which is placed in a support fixed to the upper cylinder bottom, and the other brought to the technological platform and contains a structural element, for example, a coupling for transmitting rotation to the shaft of an electric power generator. On a technological platform located above the cylinder and rigidly connected to it, there are: an electric power generator, fastening nodes for flexible connections of anchor devices with devices for adjusting the tension of flexible connections, a compressor for supplying air to the cylinder, valve actuators, providing as necessary - the intake of water or air into the cylinder, a cabin for accommodating staff, as well as the means provided safety rules for objects located in water (hereinafter not described in view of common knowledge).
Предложенное техническое решение отличается от прототипа и ему подобных устройств тем, что конструктивная схема соединения вертикальной части корпуса с его горизонтальной частью позволяет располагать бесплотинную гидроэлектростанцию на слабых при- донных грунтах водного потока с опорой на большую поверхность нижнего дна цилиндра. При этом подвижные части предложенной гидроэлектростанции располагаются за пределами зоны активного переноса абразивных частиц, перемещаемых потоком воды. The proposed technical solution differs from the prototype and similar devices in that the structural scheme for connecting the vertical part of the hull with its horizontal part makes it possible to locate a damless hydroelectric power station on weak near-ground soils of the water flow with support on a large surface of the lower bottom of the cylinder. In this case, the moving parts of the proposed hydroelectric power station are located outside the active transfer zone of abrasive particles moved by the water stream.
Наличие цилиндра, заполняемого по мере необходимости водой или воздухом, обеспечивает возможность расположения предло- женной бесплотинной гидроэлектростанции как на дне водоема, так и непосредственно в толще водяного потока в подвесном положе- нии. Это отличие от прототипа облегчает доставку бесплотинной гидроэлектростанции к месту ее эксплуатации, а в дальнейшем об- легчает регламентный осмотр и, в случае необходимости, ремонт подвижных частей устройства. The presence of a cylinder, filled as necessary with water or air, makes it possible to locate the proposed damless hydroelectric power station both at the bottom of the reservoir and directly in the bulk of the water stream in a suspended position. This difference from the prototype facilitates the delivery of a damless hydroelectric power station to its place of operation, and further facilitates routine inspection and, if necessary, repair of moving parts of the device.
Наличие закрытых боковых (торцевых) поверхностей секторов лопастного колеса в предложенной бесплотинной гидроэлектро- станции, в течение времени контакта подвижной лопасти с опорным кронштейном, создает в секторе лопастного колеса пространство в форме ковша, способствуя тем самым повышению силового воз- действия потока воды на проворот лопастного колеса. The presence of closed lateral (end) surfaces of the sectors of the impeller in the proposed damless hydroelectric power station, during the contact time of the moving blade with the support bracket, creates a space in the blade sector the shape of the bucket, thereby contributing to an increase in the force of the water flow on the rotation of the impeller.
Использование в кинематической схеме передачи вращения от лопастного колеса к генератору электроэнергии тяговой цепи и звездочек, среди которых одни вращаются, а другие закреплены на вращающихся рамах, позволяет сократить количество ступеней пе- редачи оборотов до трех за счет возможности получения больших передаточных чисел в такой схеме (до 50 и более) и обеспечивает высокий коэффициент полезного действия. Кроме того, предложен- ное техническое решение позволяет создавать подобные устройст- ва большей единичной мощности, ограниченной только прочност- ными свойствами конструкционных материалов. The use in the kinematic scheme of transferring rotation from the impeller to the generator of electric power of the traction chain and sprockets, among which some rotate and others are mounted on rotating frames, can reduce the number of gears of transmission of revolutions to three due to the possibility of obtaining large gear ratios in such a scheme ( up to 50 or more) and provides a high coefficient of performance. In addition, the proposed technical solution makes it possible to create similar devices of greater unit power, limited only by the strength properties of structural materials.
Техническим результатом заявленного технического решения является расширение области применения бесплотинной гидро- электростанции за счет расположения ее как на дне водоема так и непосредственно в толще водяного потока, а простая конструктив- ная и оригинальная кинематическая схема передачи вращения с лопастного колеса на генератор электроэнергии позволяют созда- вать бесплотинные гидроэлектростанции большой единичной мощ- ности, ограниченной только прочностными свойствами конструкци- онных материалов. В предложенном техническом решении его отличительные при- знаки не являются характеристикой частей целого объекта, которые сами могут быть целыми объектами со своими функциями. Поэтому они не классифицируются в отрыве от других частей (признаков), а совокупность признаков, изложенных в части формулы, которые от- личаются от известных технических решений, не были найдены в патентной документации и другой научно-технической лтературе и поэтому предложенное решение отвечает требованиям «новизна» и «изобретательский уровень». The technical result of the claimed technical solution is to expand the scope of the damless hydroelectric power station due to its location both on the bottom of the reservoir and directly in the thickness of the water stream, and a simple structural and original kinematic transmission scheme of rotation from the impeller to the power generator allows you to create damless hydroelectric power plants of large unit capacity, limited only by the strength properties of structural materials. In the proposed technical solution, its distinguishing features are not a characteristic of parts of the whole object, which themselves can be whole objects with their own functions. Therefore, they are not classified in isolation from other parts (features), and the totality of the features set forth in the part of the formula that differ from the known technical solutions were not found in the patent documentation and other scientific and technical literature and therefore the proposed solution meets the requirements “ novelty ”and“ inventive step ”.
Перечень фигур иллюстративных материаловThe list of figures illustrative materials
Фигура 1 - конструктивная схема предложенной бесплотинной гидроэлектростанции, вид сбоку; Figure 1 is a structural diagram of the proposed damless hydroelectric power station, side view;
Фигура 2 - схема взаимного расположения функциональных элементов конструкции, вид в плане. Figure 2 is a diagram of the mutual arrangement of functional structural elements, a plan view.
Описание предпочтительного варианта изобретения Description of a preferred embodiment of the invention
Предложенная бесплотинная гидроэлектростанция содержит корпус, вертикальная часть которого выполнена в виде полого гер- метичного цилиндра 1 с соединенной с ним технологической плат- формой 2, а горизонтальная часть - в виде фермы 3. На ферме 3 закреплены кольцевая дорожка 4, опора 5 ведомой звездочки 6 первой ступени мультипликации оборотов лопастного колеса 7, боковые заграждения 8 в виде входного (зона А) и выход- ного (зона В) диффузоров, а также размещено лопастное колесо 7 в виде кольца с вертикальной осью вращения, верхняя и нижняя бо- ковые (торцевые) поверхности которого закрыты, по периметру кольца в нижней его части расположены опорные ролики 9 с гори- зонтальной осью вращения, в верхней части - звездочки 10 первой ступени мультипликации оборотов лопастного колеса 7, а на внеш- ней стороне внутренней кольцевой поверхности колеса 7 - ролики 11 с вертикальной осью вращения, посредством которых лопастное колесо 7 при вращении опирается на боковую поверхность цилинд- ра 1. Внутреннее пространство лопастного колеса 7 разделено на секторы, в каждом из которых размешена лопасть 12 с возможно- стью разворота ее на оси 13 таким образом, что в зоне активного силового воздействия водного потока на лопасть 12 она контактиру- ет с опорным кронштейном 14 и формирует пространство в виде ковша, а в зоне пассивного воздействия (при обратном направлении движения колеса 7) - разворачивается в сторону наружной кольце- вой поверхности лопастного колеса 7, раскрывая тем самым про- странство в виде ковша и уменьшая сопротивление вращению ло- пастного колеса 7. Кинематическая схема передачи вращения от лопастного коле- са 7 к генератору электроэнергии 15, расположенному на техноло- гической платформе 2, трехступенчатая. The proposed damless hydroelectric power station contains a housing, the vertical part of which is made in the form of a hollow sealed cylinder 1 with a technological platform 2 connected to it, and the horizontal part - in the form of a truss 3. A ring track 4, a support 5 of the driven sprocket 6 of the first stage of rotation of the rotor of the impeller 7, side barriers 8 in the form of input (zone A) and output (zone B) diffusers are fixed on the farm 3, and the impeller 7 in the form of a ring with a vertical axis of rotation, the upper and lower side (end) surfaces of which are closed, support rollers 9 with a horizontal axis of rotation are located around the perimeter of the ring in the lower part, and sprockets 10 of the first stage of rotation of the impeller 7 are located in the upper part, but on the outer side of the inner annular surface of the wheel 7, there are rollers 11 with a vertical axis of rotation, by means of which the impeller 7 rests on rotation on the side surface of the cylinder 1. The inner space of the impeller 7 is divided into sectors, in each of which the blade 12 is placed with the possibility of its rotation on the axis 13 in such a way that in the zone of active power action of the water flow on the blade 12 it contacts the support bracket 14 and forms a space in the form of a bucket, and in the zone of passive action (p in the opposite direction of wheel movement 7) - it is turned towards the outer annular surface of the impeller 7, thereby opening the space in the form of a bucket and reducing the resistance to rotation of the impeller 7. The kinematic scheme for transmitting rotation from the impeller 7 to the electric power generator 15 located on the technological platform 2 is three-stage.
Первая ступень кинематической схемы передачи оборотов (мультипликация) включает звездочки 10, закрепленные неподвиж- но по периметру лопастного колеса 7, тяговую цепь 16, передающую усилие от кругового перемещения звездочек 0, и ведомую звездоч- ку 6 свободно вращающуюся на оси, закрепленной на опоре 5. The first stage of the kinematic transmission circuit of revolutions (animation) includes sprockets 10 fixed fixed around the perimeter of the impeller 7, a traction chain 16, transmitting force from the circular movement of the sprockets 0, and a driven sprocket 6 freely rotating on an axis fixed to the support 5 .
Вторая ступень передачи вращения содержит раму 17 с закреп- ленными на ней звездочками 18, тяговую цепь 19 и ведомую звез- дочку 20. Рама 17 жестко закреплена на ведомой звездочке 6 пер- вой ступени передачи вращения. The second rotation transmission stage comprises a frame 17 with sprockets 18 fixed thereon, a traction chain 19 and a driven sprocket 20. The frame 17 is rigidly fixed to the driven sprocket 6 of the first rotation transmission stage.
Третья ступень передачи вращения содержит раму 21 с закреп- ленными на ней звездочками 22, тяговую цепь 23 и звездочку 24, расположенную на вале 25. Рама 21 жестко соединена со звездоч- кой 20. The third rotation transmission stage comprises a frame 21 with sprockets 22 fixed thereon, a traction chain 23 and an asterisk 24 located on the shaft 25. The frame 21 is rigidly connected to the sprocket 20.
Звездочка 24 передает вращение на вал 25, один конец которо- го размещен в опоре 26, закрепленной на верхнем днище цилиндра 1 , а другой конец выведен на технологическую платформу 2 и со- держит конструктивный элемент 27, например, муфту, при помощи которого вал 25 взаимодействует с валом генератора электроэнер- гии 15. На технологической платформе 2 размещены узлы крепления и регулировки натяжения гибких связей 28 якорных устройств, ком- прессор, помещение для обслуживающего персонала, управление задвижками, регулирующими заполнение цилиндра 1 водой или воздухом и средства, предусмотренные правилами безопасности для объектов, располагаемых на воде (не показаны в виду общеиз- вестности). The sprocket 24 transmits rotation to the shaft 25, one end of which is placed in the support 26, mounted on the upper bottom of the cylinder 1, and the other end is displayed on the technological platform 2 and contains a structural element 27, for example, a coupling by means of which the shaft 25 interacts with the shaft of the electric power generator 15. On the technological platform 2, there are placed the fastening and tension adjustment nodes of the flexible couplings of 28 anchor devices, a compressor, a room for service personnel, control of valves that regulate the filling of cylinder 1 with water or air and the facilities provided for by safety rules for objects located on water (not shown in view of the general public).
Предложенная бесплотинная гидроэлектростанция (ГЭС) рабо- тает следующим образом. The proposed damless hydroelectric power station (HPS) operates as follows.
Конструкцию бесплотинной гидроэлектростанции с зафиксиро- ванными в нерабочем положении лопастями 12 лопастного колеса 7 буксируют в плавучем положении к месту эксплуатации (где забла- говременно установлены якорные устройства) при заполненном воз- духом цилиндре 1. The design of the damless hydroelectric power station with the blades 12 of the impeller 7 fixed in the inoperative position is towed in a floating position to the place of operation (where anchor devices are installed in advance) with cylinder 1 filled with air.
На месте эксплуатации бесплотинной гидроэлектростанции ее закрепляют на якорных устройствах посредством гибких связей 28, путем регулировки натяжения которых, гидроэлектростанцию разво- рачивают входным диффузором (зона А) навстречу потоку, соеди- няют сеть генератора электроэнергии 15 с подводным кабелем (не показан в виду общеизвестности), разблокируют лопасти 12 лопаст- ного колеса 7 и путем регулируемого заполнения цилиндра 1 водой и необходимого натяжения гибких связей 28 устанавливают беспло- тинную гидроэлектростанцию на требуемой глубине водного потока. At the place of operation of the damless hydroelectric power station, it is fixed to the anchor devices by means of flexible couplings 28, by adjusting the tension of which, the hydroelectric power station is turned with an inlet diffuser (zone A) towards the flow, the network of the electric power generator 15 is connected with an underwater cable (not shown due to public knowledge) , unlock the blades 12 of the impeller 7 and by adjustable filling of the cylinder 1 with water and the necessary tension of the flexible connections 28, a damless hydroelectric power station is installed at the required depth of the water flow.
Водный поток, проникая через входной диффузор во внутрь ло- пастного колеса 7, воздействует на лопасти 12 активной части лопа- стного колеса 7 и разворачивает их вокруг оси 13 таким образом, что они своим подвижным концом опираются на кронштейн 14 и об- разуют в секторах активной части лопастного колеса 7 пространство в виде ковша, увеличивая тем самым силовое воздействие водного потока на проворачивание лопастного колеса 7 вокруг оси его вра- щения. При этом лопастное колесо 7 своей нижней торцевой частью через посредство опорных роликов 9 с горизонтальной осью враще- ния опирается на кольцевую дорожку 4, а внутренней кольцевой по- верхностью через посредство роликов 11 с вертикальной осью вра- щения - на боковую поверхность цилиндра 1. Лопасти 12, находя- щиеся в пассивной части лопастного колеса 7, которое вращается в направлении обратном направлению движения водного потока, про- ворачиваются вокруг оси 13 и раскрывают дно ковша каждая в сво- ем секторе, следствием чего является уменьшение сопротивления вращению лопастного колеса 7. Water flow, penetrating through the inlet diffuser into the inside of the impeller 7, acts on the blades 12 of the active part of the impeller 7 and rotates them around the axis 13 so that they move with their movable end to the bracket 14 and form in sectors the active part of the impeller 7 is a bucket-shaped space, thereby increasing the force of the water flow to rotate the impeller 7 around its axis of rotation. In this case, the impeller 7 with its lower end part through the support rollers 9 with the horizontal axis of rotation rests on the ring track 4, and the inner annular surface through the rollers 11 with the vertical axis of rotation - on the side surface of the cylinder 1. Blades 12, located in the passive part of the impeller 7, which rotates in the opposite direction of the water flow, rotate around axis 13 and open the bottom of the bucket each in its own sector, resulting in a decrease impeller rotation resistance 7.
При вращении лопастного колеса 7 звездочки 10, закрепленные по его периметру, осуществляют протягивание тяговой цепи 16, пе- редающей вращение на ведомую звездочку 6, размещенную на оси, закрепленной на опоре 5. Далее вращение от звездочки 6 передают на раму 17, жестко соединенную со звездочкой 6, и, посредством за- крепленных на раме 17 звездочек 18, осуществляют протягивание цепи 19, при посредстве которой вращение передают на звездочку 20 и закрепленную на ней раму 21. Звездочки 22, закрепленные на раме 21 , при ее вращении осуществляют протягивание цепи 23 и через ее посредство передают вращение звездочке 24, располо- женной на вале 25. С вала 25 вращение на вал генератора электро- энергии 15 передают посредством конструктивного элемента 27. When the impeller 7 rotates, the sprockets 10, fixed along its perimeter, pull the traction chain 16, transmitting rotation to the driven sprocket 6, located on the axis, fixed on the support 5. Next, the rotation from the sprocket 6 is transmitted to the frame 17, rigidly connected to the sprocket 6, and, by means of the sprockets 18 mounted on the frame 17, the chain 19 is pulled, by means of which the rotation is transmitted to the sprocket 20 and fixed to it frame 21. The sprockets 22 mounted on the frame 21, during its rotation, pull the chain 23 and, through it, transmit the rotation to the sprocket 24 located on the shaft 25. From the shaft 25, the rotation to the shaft of the electric power generator 15 is transmitted by means of a structural element 27.
Технические преимущества изобретения Technical Advantages of the Invention
К техническим преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее: The technical advantages of the proposed technical solution, in comparison with the prototype, include the following:
- расширение области применения за счет возможности разме- щения бесплотинной гидроэлектростанции как на слабых придонных грунтах, так и толще водного потока; - expanding the scope due to the possibility of placing a damless hydroelectric power station both on weak bottom soils and in a thicker water stream;
- простая конструктивная схема с небольшим количеством об- рабатываемых механическим способом узлов и деталей позволяет создавать бесплотинные гидроэлектростанции больших размеров с большой единичной мощностью, ограниченных только прочностны- ми свойствами конструкционных материалов; - облегчение транспортировки бесплотинной гидроэлектростан- ции к месту установки и эксплуатации с помощью буксиров; - a simple structural scheme with a small number of mechanically processed assemblies and parts allows creating large-sized damless hydroelectric power plants with a large unit capacity, limited only by the strength properties of structural materials; - facilitation of transportation of damless hydroelectric power station to the place of installation and operation with the help of tugboats;
- повышение коэффициента полезного действия бесплотинной гидроэлектростанции за счет применения трехступенчатой кинема- тической схемы передачи крутящего момента (оборотов) с лопаст- ного колеса на генератор электроэнергии. - increasing the efficiency of a damless hydroelectric power station through the use of a three-stage kinematic scheme for transmitting torque (revolutions) from the impeller to the electric power generator.
После описания наилучшего варианта предложенной беспло- тинной гидроэлектростанции, специалистам в данной области зна- ний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстрационным, а не ограничительным, будучи представ- ленными данным примером исполнения. Многочисленные возмож- ные модификации и варианты конкретного изготовления предло- женной бесплотинной гидроэлектростанции, в частности, количест- во лопастей, тип цепей и звездочек в цепных передачах, материалы и прочее, могут изменяться в зависимости от назначения и характе- ра эксплуатации предложенной бесплотинной гидроэлектростанции, и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и ес- тественных подходов в данной области знаний и рассматриваются находящимися в пределах объема предложенного технического ре- шения. After describing the best version of the proposed damless hydroelectric power station, it should be obvious to those skilled in the art that all of the above is illustrative only and not restrictive, being represented by this embodiment. Numerous possible modifications and options for the specific manufacture of the proposed damless hydroelectric power station, in particular, the number of blades, the type of chains and sprockets in chain transmissions, materials, etc., may vary depending on the purpose and nature of operation of the proposed damless hydroelectric power station, and, of course, are within the scope of one of the usual and natural approaches in this field of knowledge and are considered to be within the scope of the proposed technical solution.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является возможность обеспечения проворота лопастей в зоне активного водного потока внутри лопастного колеса, что позволяет создавать пространство в виде ковша, что, в свою очередь, значительно уве- личивает силовое воздействие водного потока на проворот лопаст- ного колеса, а наличие входного диффузора способствует форми- рованию водного потока, направляемого на лопасти лопастного ко- леса и обеспечивает более раннее вступление их в работу, и, в то- же время, наличие выходного диффузора способствует более пол- ному отбору энергии у водного потока за счет более позднего выхо- да из контакта с активной части водного потока внутри лопастного колеса, а применение кинематической схемы с высоким передаточ- ным числом ступеней мультипликации обеспечивает повышение ко- эффициента полезного действия предложенной бесплотинной гид- роэлектростанции, и, благодаря совокупности этих совершенство- ваний, предложенное техническое решение приобрело вышепере- численные и иные преимущества. Использование комбинаций от- дельных конструктивных элементов из всей совокупности заявлен- ных, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечислен- ных выше, поскольку иные конструкции, подобные описанным, уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инже- неров, и не могут считаться результатами их творческой деятельно- сти или объектами интеллектуальной собственности, соответст- вующими требованиям действующего законодательства для защиты охранными документами. The quintessence of the proposed technical solution is the ability to ensure the rotation of the blades in the active zone water flow inside the impeller, which allows you to create space in the form of a bucket, which, in turn, significantly increases the force of the water flow on the rotation of the impeller, and the presence of an inlet diffuser contributes to the formation of the water flow directed to the blades of the impeller the wheels provide their earlier entry into operation, and, at the same time, the presence of an output diffuser contributes to a more complete selection of energy from the water stream due to the later exit from contact with the active part in a single flow inside the impeller, and the use of a kinematic scheme with a high gear ratio of the animation steps provides an increase in the efficiency of the proposed damless hydroelectric power station, and, thanks to the combination of these improvements, the proposed technical solution has acquired the above and other advantages . The use of combinations of individual structural elements from the totality of the declared ones naturally limits the range of advantages listed above, since other designs, such as those described, no longer require any creative approach from designers and engineers, and cannot be considered results their creative activity or objects of intellectual property, respectively complying with the requirements of current legislation for the protection of title documents.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201208468A UA104072C2 (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Damless hydro-electric power plant |
| UAA201208468 | 2012-07-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014011134A1 true WO2014011134A1 (en) | 2014-01-16 |
Family
ID=49916411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/UA2012/000074 Ceased WO2014011134A1 (en) | 2012-07-09 | 2012-08-08 | Damless hydroelectric power plant |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA104072C2 (en) |
| WO (1) | WO2014011134A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1836586C (en) * | 1991-03-29 | 1993-08-23 | Г.И.Озеров | Ozerov is damless all-season hydroelectric power plant |
| RU2078987C1 (en) * | 1994-02-01 | 1997-05-10 | Украинский государственный проектно-изыскательский и конструкторский институт | Wave-electric power plant |
| DE102008036307A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-05-07 | Krauss, Gunter | Versatile wind energy conversion unit for static and mobile applications, has roller-type rotor carrying main blades and deflector blades, operating in diffuser casing |
| WO2011161688A2 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Ashish Kumar Deb | A device to utilize energy intrinsic in water movements |
-
2012
- 2012-07-09 UA UAA201208468A patent/UA104072C2/en unknown
- 2012-08-08 WO PCT/UA2012/000074 patent/WO2014011134A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1836586C (en) * | 1991-03-29 | 1993-08-23 | Г.И.Озеров | Ozerov is damless all-season hydroelectric power plant |
| RU2078987C1 (en) * | 1994-02-01 | 1997-05-10 | Украинский государственный проектно-изыскательский и конструкторский институт | Wave-electric power plant |
| DE102008036307A1 (en) * | 2007-08-10 | 2009-05-07 | Krauss, Gunter | Versatile wind energy conversion unit for static and mobile applications, has roller-type rotor carrying main blades and deflector blades, operating in diffuser casing |
| WO2011161688A2 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-29 | Ashish Kumar Deb | A device to utilize energy intrinsic in water movements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA104072C2 (en) | 2013-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9086047B2 (en) | Renewable energy extraction device | |
| US20100301609A1 (en) | River-Flow Electricity Generation | |
| US8564151B1 (en) | System and method for generating electricity | |
| CN100562659C (en) | Non-dam hydraulic power generating system | |
| CA2858649C (en) | Hydraulic power generation apparatus without dam | |
| KR101196357B1 (en) | Energy integration with Magnetism-operation of Vertical axis a Water current Hydraulic turbine | |
| CA2744834A1 (en) | Paddle wheels in a flow of water | |
| CN112074661A (en) | Hydroelectric generator | |
| KR20100111397A (en) | Water current power generator | |
| JP5370964B2 (en) | Small hydro power generation system | |
| KR101874213B1 (en) | Run-of-the-river or ocean current turbine | |
| KR101062246B1 (en) | Turbine for Hydroelectric Power Plant | |
| RU2543362C2 (en) | Damless hydro-electric power plant | |
| WO2010082011A2 (en) | Electric power generator | |
| WO2014011134A1 (en) | Damless hydroelectric power plant | |
| CN201507388U (en) | River type hydroelectric generation device | |
| CN103850868A (en) | Clustering and energy gathering type ocean current power generation system | |
| US20200011286A1 (en) | Floating drum turbine for electricity generation | |
| KR101208613B1 (en) | Hybrid type micro small hydroelectric power generator | |
| KR101183172B1 (en) | Horizontal Type Windmill And Marine Based Horizontal Type Power Generator | |
| CN101900066B (en) | Arc-box water wheel generating device | |
| WO2017034504A1 (en) | Damless hydroelectric power plant | |
| RU110419U1 (en) | MOBILE SHORE HYDRO POWER PLANT | |
| CN214221396U (en) | Hydraulic generator capable of fully utilizing water flow energy | |
| CN203770016U (en) | Power generation system of clustering and energy-collecting ocean currents |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12880996 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 29 MAY 2015) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12880996 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |