Переносной преобразователь энергии водного потока
Область применения: водоснабжение и энергетика. Создаваемый турбонасосным модулем без затраты топлива высокий статический напор воды, помимо водоснабжения, может служить для наполнения водохранилища-накопителя небольшой гидроаккумулирующей электростанции, Задача: Достижение простоты, надежности, повышенной эффективности преобразования энергии водного потока, уменьшения веса и габаритов преобразователя и увеличения частоты вращения вала насоса с сохранением частоты вращения гидротурбины неизменной. Технический результат: Технический результат достигается за счет применения высоконапорного вихревого насоса и мультипликатора, обеспечивающего работу насоса с повышенной частотой вращения для получения высокого напора воды после насоса, применения гидротурбины пропеллерного типа со съемными лопастями и уменьшения диаметра ступицы турбинного колеса.
Предлагаемый вариант использования турбонасосного модуля является экономически более эффективным, так как использует возобновляемую бесплатную гидроэнергию скоростного водного потока.
Полезная модель относится к энергетике.
Для подъема воды из естественного озера, реки, скважины в водохранилище или водонапорную башню служат насосы с электроприводом или приводом от двигателя внутреннего сгорания. При этом расходуется топливо на месте или на электростанции. Но, для работы насоса можно использовать скоростной водный поток реки, в котором устонавлтвают преобразователь энергии водного потока.
Существуют различные типы преобразователей энергии скоростного водного потока. Это водяные колеса, чигири, гидравлические турбины, у которых турбинные колеса различной конфигурации или отдельные лопатки, вращаются вместе с валом, кинематически связанным с преобразователем механической энергии вращения в другие виды энергии (электрическим генератором, насосом и т.п.). Например, в диссертации Каргиева В.М. «Плавучая бесплотинная ГЭС», ВИЭСХ, 1993 г. описан преобразователь энергии водного потока реки в электроэнергию. Однако недостатком этого преобразователя энергии является отсутствие закрытого механического мультипликатора.
Это приводит к понижению эффективности преобразования из-за невозможности получать большую частоту вращения генератора при небольших скоростях движения водного потока, и, кроме того, плавучий преобразователь очень трудно зафиксировать в высокоскоростном водном потоке, не имея опоры на дне потока.
В перечисленных устройствах преобразования скоростного водного потока частота вращения выходного вала зависит от скорости водного потока, проходящего через преобразователь энергии.
Кроме того, в турбинном колесе пропеллерного типа линейные скорости входных кромок рабочих лопаток при вращении зависят от расстояния до оси турбинного колеса, поэтому при воздействии на турбинное колесо потока, имеющего в поперечном сечении равномерную скорость поступательного перемещения, не обеспечивается безударный вход водного потока на передние кромки рабочих лопаток при высокой частоте вращения турбины, что приводит к понижению эффективности преобразования. Но, для уменьшения веса и габаритов преобразователя механической энергии - насоса необходимо иметь повышенную частоту вращения его вала.
Задачей полезной модели является повышение эффективности преобразования энергии водного потока и уменьшения веса и габаритов насоса за счет увеличения частоты вращения вала насоса с сохранением частоты вращения гидротурбины неизменной.
В результате использования предлагаемой полезной модели происходит преобразование кинетической энергии водного потока в высокое давление воды на выходе из преобразователя, что обеспечивается применением гидротурбины пропеллерного типа и мультипликатора, установленного между валом турбины и валом насоса и дающего 15-кратное повышение частоты вращения вала и рабочего колеса насоса. Предлагаемый вариант использования полезной модели является простым и надежным, а также экономически более эффективным, так как использует возобновляемую бесплатную гидроэнергию скоростного водного потока.
Технический результат достигается тем, что гидротурбина пропеллерного типа выполнена со съемными лопастями, а ступица гидротурбины занимает небольшую часть ее диаметра, шестеренный мультипликатор выполнен в закрытом исполнении, а на выходном валу мультипликатора установлен высоконапорный вихревой насос.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена общая схема преобразователя энергии водного потока.
Переносной преобразователь энергии водного потока содержит турбину пропеллерного типа со съемными лопастями 1, приводной вал мультипликатора 2, закрытый шестеренный мультипликатор 3, насос вихревого типа 4, фиксирующий штырь 5.
Работает преобразователь кинетической энергии водного потока следующим образом.
Преобразователь устанавливают в речке или канале, фиксируют его с помощью одного или двух штырей таким образом, чтобы лопасти пропеллерной турбины располагались поперек набегающего потока воды, а насос находился ниже поверхности воды. Турбина сразу начинает вращаться. Частота вращения турбинного вала повышается мультипликатором. Вращение с повышенной частотой передается насосу, который подает воду по гибкому шлангу на берег.
В итоге за счет использования кинетической энергии водного потока с помощью закрытого шестеренного мультипликатора происходит эффективный подъем воды из реки или канала без расходования топлива. Предлагаемый преобразователь энергии водного потока дает возможность получать больше потенциальной энергии давления воды при небольших скоростях движения водного потока, чем лопаточные водяные колеса.
С целью повышенного получения энергии от реки или другого водотока с невысокой скоростью течения можно установить в поток 2-3 и более турбонасосных модулей и соединить их напорные трубопроводы в единый напорный коллектор, подающий воду на берег.
Создаваемый турбонасосным модулем без затраты топлива высокий статический напор воды может служить для наполнения верхнего водохранилища небольшой гидроаккумулирующей электростанции. Современные гидроаккумулирующие электростанции для работы насосов и наполнения верхнего водохранилища используют электроэнергию от сети, которую в часы пиковых нагрузок возвращают в сеть, но с потерей 30%. В то же время это считается экономически выгодным делом.
Назначение преобразователя энергии - обеспечение более эффективного преобразования энергии скоростных потоков воды в более широком диапазоне скоростей.
Новый преобразователь является агрегатом для привода насоса, служащего для беззатратного водоснабжения прибрежных районов небольших рек и каналов.
Преобразователь, помимо использования в канале и реке с быстрым течением в качестве привода насоса бесплотинной ГЭС, может быть использован на выходном бьефе или сливном створе плотинной ГЭС, где всегда имеется поток воды с достаточно высокой скоростью течения.
Переносной преобразователь энергии водного потока, состоящий из гидротурбины пропеллерного типа, шестеренного мультипликатора, приводного вала мультипликатора, насоса, фиксирующего штыря, отличающийся тем, что гидротурбина пропеллерного типа выполнена со съемными лопастями, шестеренный мультипликатор выполнен в закрытом исполнении, на выходе мультипликатора установлен насос вихревого типа.
