Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения

Полезная модель - устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потока воды в полезную работу, например, может быть размещено на реках с небольшим напором и расходом воды, а также может быть использовано для орошения полей, для снабжения водой отдельных хозяйств и небольших ферм. Решаемой технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение удельной мощности устройства и КПД использования энергии потока воды, а также упрощение конструкции предлагаемого устройства. Решаемая техническая задача в устройстве для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, содержащее корпус, преобразователь энергии, днище, достигается тем, что корпус выполнен из тонколистового материала в виде полуцилиндра, который имеет вырез для закрепления двух боковых пластин и днища, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины, имеющие высоту равную высоте корпуса, установленные параллельно друг другу, и днище жестко связаны между собой, причем не выше днища на двух параллельных боковых пластинах посредством подшипниковых узлов установлен преобразователь энергии, ось которого перпендикулярна боковым пластинам, к которым жестко закреплен водоудерживающий элемент.1 с.п. ф-лы. 2 илл.

Полезная модель - устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потока воды в полезную работу, например, может быть размещено на реках с небольшим напором и расходом воды, а также может быть использовано для орошения полей, для снабжения водой отдельных хозяйств и небольших ферм.

Известна гидроэлектрическая установка, которая содержит судно, выполненное в виде катамарана, между корпусами которого образован рабочий канал. В канале размещен транспортер с валами, установленными на корпусах, и бесконечной лентой с закрепленными на ней лопатками. Лопатки размещены двумя рядами вдоль ленты в шахматном порядке, а длина каждой лопатки равна половине ширины ленты. Края ленты могут быть выполнены перфорированными, а валы снабжены радиальными штырями, входящими в отверстия перфорации. Для повышения мощности установка может содержать гидротурбины с вертикальными осями вращения, установленными в выходном диффузоре канала, образованном кормовыми частями корпусов. Канал ориентируется по течению реки. Поток вращает лопатки, шахматное расположение которых обеспечивает равномерный вращающий момент вдоль ленты и отсутствие гидродинамического затемнения лопатками друг друга, Авторское свидетельство СССР 1474317, опубл. 23.04.1989 г. Внутренние стенки корпусов катамарана образуют рабочий канал, который позволяет более полно использовать кинетическую энергию потока.

Известна также плавучая гидроэнергетическая установка, выполненная в виде катамарана, понтоны катамарана имеют форму равнобедренных трапеций, носовая часть катамарана выполнена в виде сопла, стенки которого установлены под прямым углом относительно друг друга. Малые основания трапеций обращены к продольной оси устройства, поперечные турбины установлены между понтонами. Днище установлено между понтонами и редуктором для соединения валов турбин и генераторов, размещенных на понтонах. Сопло выполнено раскладным. Кормовая часть катамарана снабжена управляемыми створками. Авторское свидетельство СССР 1753008, опубл. 07.08.1992 г.

Известна гидроэлектрическая установка, взятая в качестве прототипа, выполнена в виде катамарана с плоским днищем, между корпусами которого размещена гидротурбина, кинематически связанная с генератором, причем установка снабжена горизонтальной перегородкой, установленной над турбиной между профилированными корпусами катамарана таким образом, чтобы внутренние стенки корпуса, днище и перегородка образовали замкнутый рабочий канал соплового типа, а гидротурбина размещена в наиболее узкой части этого канала. Между корпусами катамарана установлена гидротурбина с радиальными плоскими лопастями и вертикальной осью вращения. Свидетельство на полезную модель РФ 2614, опубл. 16.08.1996 г.

Недостатком гидроэлектрической установки по прототипу является низкий КПД использования энергии потока воды и удельной мощности гидроэлектрической установки, обусловленные тем, что только часть воды реки проходит через рабочий канал установки, взаимодействует с лопастями гидротурбины (фиг. 1, поз. 7) и выполняет полезную работу, а другая часть потока воды проходит с наружной стороны корпусов катамарана (фиг. 3, поз. 1) и вдоль верхней горизонтальной перегородки (фиг. 3, поз. 3), т.е. вне рабочего канала и не выполняет полезной работы. Соотношение мощностей этих потоков зависит от геометрических размеров канала, общего объема воды реки и конструкции гидротурбины.

Решаемой технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение удельной мощности устройства и КПД использования энергии потока воды, а также упрощение конструкции предлагаемого устройства.

Решаемая техническая задача в устройстве для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, содержащем корпус, преобразователь энергии, днище, достигается тем, что корпус выполнен из тонколистового материала в виде полуцилиндра, который имеет вырез для закрепления двух боковых пластин и днища, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины, имеющие высоту равную высоте корпуса, установленные параллельно друг другу, и днище жестко связаны между собой, причем не выше днища на двух параллельных боковых пластинах посредством подшипниковых узлов установлен преобразователь энергии, ось которого перпендикулярна боковым пластинам, к которым жестко закреплен водоудерживающий элемент.

На фиг. 1 изображен чертеж устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, вид с боку разрез по А. - А.

На фиг. 2 изображен чертеж устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, вид сверху.

Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения (фиг. 1, 2) содержит корпус 1, выполненный из тонколистового материала, например, из тонколистового металла, в виде полуцилиндра заданного диаметра, который имеет вырез 2 заданных размеров для закрепления двух боковых пластин 3, 4 и днища 5, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины 3, 4, установленные параллельно друг другу, и днище 5 жестко связаны между собой, причем под днищем 5 на двух параллельных пластинах 3, 4 посредством подшипниковых узлов (на чертеже не показано) установлено одно рабочее колесо 6, состоящее из ступицы 7, двух боковых стенок 8 в виде диска и лопастей 9 в виде пластин прямоугольной формы длиной, равной ширине колеса 6 и жестко соединенных со ступицей 7, а торцами с боковыми стенками 8.

Рабочее колесо 6 является преобразователем энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения. К боковым пластинам 3 и 4 жестко закреплен водоудерживающий элемент 10, он вплотную примыкает к боковым пластинам 3 и 4 водоподводящей системы.

Преобразователь энергии может быть так же выполнен согласно патенту РФ на полезную модель 125634, опубл. 10.03.2013 г.

Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения работает следующим образом.

Корпус 1 выполняет роль плотины, боковые части корпуса 1 закрепляют на противоположных берегах речки, например, с помощью столбов 11, врытых в берега, корпус 1 является средством образования водохранилища, где уровень воды должен быть ниже высоты берегов. Выполнение корпуса 1 заданного диаметра, а выполнение выреза 2 в корпусе 1 заданных размеров, в каждом конкретном случае свое, и зависит от того на какой речке или ручье будет установлено предлагаемое устройство, т.е. зависит от ширины реки или ручья и их глубины.

Вода из водохранилища (на чертеже не показано) по водоподводящей системе поступает сверху в отсеки (карманы) рабочего колеса 6 через водовоз прямоугольного сечения. Расход подаваемой воды регулируется с помощью регулируемого затвора, снабженного приводом (на чертеже не показан). Далее поток воды, сохраняя свое вертикальное движение падает и заполняет отсеки рабочего колеса 6, взаимодействует с лопастями 9, отдает им кинетическую и потенциальную энергии, которые преобразуются в механическую энергию в виде вращательного момента на валу.

Повышение КПД использования энергии потока воды поступающей из водоподводящей системы в устройстве достигается вследствие полного наполнения всех отсеков (карманов) со стороны рабочей части рабочего колеса 6 и сохранения объема воды в отсеках без потерь до нижней точки при вращении рабочего колеса 6 путем применения водоудерживающего элемента 10, выполненного из упругого материала, установленного неподвижно и примыкающего к поверхностям рабочего колеса 6 и водоподводящей системы.

Таким образом, по сравнению с прототипом, где используется только часть потока воды реки - только кинетическая энергия этой части для преобразования в энергию вращательного движения гидротурбины, в предлагаемом же устройстве применение корпуса и водоподводящей системы обеспечивают увеличение потенциальной энергии и кинетической энергии потока воды падающего на преобразователь энергии. Происходит преобразование кинетической и потенциальной энергии всего потока воды в энергию вращательного движения, обеспечивается повышение удельной мощности устройства и КПД использования энергии потока воды, а также имеется упрощение конструкции устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения по сравнению с конструкцией устройства по прототипу.

Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, содержащее корпус, преобразователь энергии, днище, отличающееся тем, что корпус выполнен из тонколистового материала в виде полуцилиндра, который имеет вырез для закрепления двух боковых пластин и днища, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины, имеющие высоту, равную высоте корпуса, установленные параллельно друг другу, и днище жестко связаны между собой, причем не выше днища на двух параллельных боковых пластинах посредством подшипниковых узлов установлен преобразователь энергии, ось которого перпендикулярна боковым пластинам, к которым жестко закреплен водоудерживающий элемент.