Патент на изобретение №2353796

(54) БЕСПЛОТИННЫЙ ГИДРОАГРЕГАТ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОТОКА ТЕКУЩЕЙ СРЕДЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к силовым агрегатам, приводимым в действие потоком текущей среды, и может быть использовано для преобразования энергии потока текущей среды, например потока рек, в электрическую. Бесплотинный гидроагрегат для утилизации потока текущей среды содержит несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размешенного поперек потока текущей среды и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементом с лопастями, расположенными под углом к направлению потока, скользящие опоры, взаимодействующие с направляющими несущего каркаса, на котором размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера. Гидроагрегат снабжен дополнительным гибким тяговым элементом, охватывающим валы, расположенные вдоль потока, и поперечными опорными элементами, соединяющими между собой гибкие тяговые элементы. Скользящие опоры установлены на гибких тяговых элементах. Лопасти закреплены на поперечных опорных элементах. Это позволяет увеличить суммарную рабочую поверхность лопастей, на которую воздействует поток текущей среды, уменьшить количество скользящих соединений и упростить его конструкцию, что дает возможность увеличить мощность силового агрегата. 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к силовым агрегатам, приводимым в действие потоком текущей среды, и может быть использовано для преобразования энергии текущей среды, например потока рек, в электрическую.

Известен бесплотинный агрегат, приводимый в действие потоком текущей среды, содержащий плавучее основание в виде катамарана, на котором закреплена активная турбина, выполненная в виде размещенного наклонно к потоку текущей среды бесконечного ленточного конвейера, с закрепленными на его ленте лопастями, и электрогенератор, кинематически связанный с бесконечным ленточным конвейером, причем каждая лопасть выполнена в виде ковша, способного складываться и ложиться на конвейерную ленту при переходе с рабочей на холостую ветвь бесконечного ленточного конвейера и имеющего на внешней поверхности карман для автоматического подъема лопасти потоком среды при переходе ее из холостого в рабочее положение (см. описание изобретения к патенту РФ 2269672, заявл. 17.06.2004, опубл. 10.02.2006, по кл. F03B 9/00).

Так как в образовании мощности гидроагрегата участвует не только скорость потока текущей среды, но и общая площадь рабочих органов турбины, на которую воздействует этот поток, то известный силовой агрегат не берет всю энергию текущей среды, во первых, его бесконечный ленточный конвейер установлен под углом к потоку и, во вторых, он имеет холостую ветвь, не участвующую в работе.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является бесплотинный гидроагрегат для утилизации потока текущей среды, содержащий несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размещенного поперек потока текущей среды и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементом с лопастями, расположенными под углом к направлению потока, скользящие опоры, взаимодействующие с направляющими несущего каркаса, на котором размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера, причем валы бесконечного конвейера расположены поперек потока, несущий каркас имеет как минимум две пары направляющих, а скользящие опоры, взаимодействующие с направляющими, расположены на фронтальной и тыльной боковых кромках лопастей (см. описание изобретения к патенту РФ 2166664, заявл. 19.06.2000, опубл. 10.05.2001, по кл. F03D 5/02).

Расположение валов бесконечного конвейера поперек потока текущей среды влечет потерю мощности гидроагрегата, так как области перехода лопастей с одной ветви на другую не участвуют в работе, что значительно уменьшает суммарную рабочую поверхность лопастей. Кроме того, наличие, как минимум, двух пар направляющих на боковых кромках лопастей, взаимодействующих с двумя парами скользящих опор, значительно усложняет конструкцию и увеличивает сопротивления движению бесконечного конвейера.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы увеличить суммарную рабочую поверхность лопастей, на которую воздействует поток текущей среды, уменьшить в бесплотинном гидроагрегате количество скользящих соединений и упростить конструкцию, что позволит значительно увеличить его мощность.

Поставленная задача решается тем, что в бесплотинном гидроагрегате для утилизации потока текущей среды, содержащем несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размещенного поперек потока текущей среды и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементом с лопастями, расположенными под углом к направлению потока, скользящие опоры, взаимодействующие с направляющими несущего каркаса, на котором размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера, согласно изобретению гидроагрегат снабжен дополнительным гибким тяговым элементом, охватывающим валы, расположенные вдоль потока, и поперечными опорными элементами, соединяющими между собой гибкие тяговые элементы, при этом скользящие опоры установлены на гибких тяговых элементах, а лопасти закреплены на поперечных опорных элементах.

Расположение валов бесконечного конвейера вдоль потока текущей среды и установка на нем лопастей посредством поперечных опорных элементов, соединяющих между собой гибкие тяговые элементы бесконечного конвейера, влечет увеличение общей площади рабочих органов активной турбины, так как лопасти на участках перехода от одной ветви на другую также участвуют в работе.

Размещение скользящих опор на гибких тяговых элементах позволяет уменьшить количество опор скольжения, снизить сопротивление движению бесконечного конвейера и упростить его конструкцию.

Сущность изобретения поясняется описанием его конструкции и чертежом, где:

на фиг.1 схематично изображен бесплотинный гидроагрегат для утилизации потока текущей среды;

на фиг.2 – то же, вид А.

Бесплотинный гидроагрегат для утилизации потока текущей среды содержит несущий каркас 1 с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размешенного поперек потока текущей среды. Бесконечный конвейер имеет два вала 2 и 3, расположенных вдоль потока текущей среды и охваченных двумя гибкими тяговыми элементами 4 и 5, выполненными, например, в виде тросов или цепей. Гибкие тяговые элементы 4 и 5 соединены между собой с помощью поперечных опорных элементов 6, на которых закреплены лопасти 7, расположенные под углом к направлению потока. Бесконечный конвейер снабжен прикрепленными к гибким тяговым элементам 4 и 5 скользящими опорами 8, взаимодействующими с направляющими 9 несущего каркаса 1. На несущем каркасе 1 размещен электрогенератор 10, связанный приводом 11 с барабаном 2 бесконечного конвейера.

Бесплотинный гидроагрегат для утилизации потока текущей среды работает следующим образом.

Несущий каркас 1 посредством плавающего средства или донного фундамента (на чертеже не показано) фиксируют в русле реки, располагая бесконечный конвейер поперек потока текущей среды.

Текущая среда воздействует на лопасти 7, закрепленные на поперечных опорных элементах 6, которые соединяют между собой гибкие тяговые элементы 4 и 5. Лопасти 7 под воздействием потока начинают перемещаться, а гибкие тяговые элементы 5 и 6, охватывающие валы 3 и 4, приводят их во вращение. Лопасти 7, движущиеся на участках перехода от одной ветви на другую, также участвуют в работе, так как их наклон по отношению к потоку остается неизменным.

Вращение вала 2 через привод 11 передается на электрогенератор 10, преобразуя энергию потока в электрическую.

Расположение валов 2 и 3 бесконечного конвейера вдоль потока текущей среды и закрепление лопастей 7 на гибких тяговых элементах с помощью поперечных опорных элементов 6 дает возможность увеличить общую площадь активной турбины, взаимодействующую с текущей средой, за счет лопастей 7, движущихся на участках перехода от одной ветви на другую, которые также участвуют в работе.

Размещение скользящих опор 8 на гибких тяговых элементах 4 позволяет уменьшить количество опор скольжения, снизить сопротивление движению бесконечного конвейера и упростить его конструкцию.

По сравнению с прототипом заявляемое изобретение позволяет увеличить суммарную рабочую поверхность лопастей, на которую воздействует поток текущей среды, уменьшить в бесплотинном гидроагрегате количество скользящих соединений и упростить его конструкцию, что дает возможность значительно увеличить мощность силового агрегата в целом.

Формула изобретения

Бесплотинный гидроагрегат для утилизации потока текущей среды, содержащий несущий каркас с активной турбиной, выполненной в виде бесконечного конвейера, размещенного поперек потока текущей среды и имеющего два вала, охваченных гибким тяговым элементом с лопастями, расположенными под углом к направлению потока, скользящие опоры, взаимодействующие с направляющими несущего каркаса, на котором размещен электрогенератор, кинематически связанный с одним из валов бесконечного конвейера, отличающийся тем, что гидроагрегат снабжен дополнительным гибким тяговым элементом, охватывающим валы, расположенные вдоль потока, и поперечными опорными элементами, соединяющими между собой гибкие тяговые элементы, при этом скользящие опоры установлены на гибких тяговых элементах, а лопасти закреплены на поперечных опорных элементах.

РИСУНКИ