гидроэнергетическая установка

Формула изобретения

1. Гидроэнергетическая установка, включающая гидравлическую турбину с генератором, установленную на выходе турбинного трубопровода, соединенного с хранилищем, приемную камеру, запорную арматуру, отличающаяся тем, что она снабжена компрессорной станцией, сообщенной воздуховодом с обратным клапаном с приемной камерой, при этом воздуховод расположен над гидравлической турбиной, двумя датчиками уровней, один из которых расположен в приемной камере, другой - в хранилище, а корпус установки выполнен в виде вертикальной цилиндрической камеры и установленного внутри нее на расстоянии цилиндра, образующих сборный канал, соединяющий приемную камеру с хранилищем, верхняя часть цилиндра загнута внутрь под углом 90° для слива жидкости в хранилище, причем торец верхней части цилиндрической камеры имеет два отверстия, одно - для отвода воздуха, другое - для заполнения хранилища жидкостью, при этом по периферии торца и по периметру верхней части внутренней боковой стороны цилиндрической камеры установлены магниты, верхняя часть хранилища расположена внутри верхней части цилиндра, а нижняя часть его имеет воронкообразную форму, соединенную по центру с турбинным трубопроводом, переходящим в верхней части в вертикальный цилиндрический корпус для запорной арматуры, корпус приемной камеры выполнен в виде расширяющейся книзу воронки, края которой соединены с нижней частью цилиндра, причем верхняя часть воронки имеет овальную форму и в ней расположены выход турбинного трубопровода с гидравлической турбиной и генератором, при этом лопасти турбины снабжены магнитами, а в качестве запорной арматуры использована заглушка, установленная внутри вертикального цилиндрического корпуса, нижняя часть которого имеет отверстия для прохода жидкости, причем заглушка соединена со штоком электропривода, а в качестве жидкости использована ферромагнитная жидкость.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что корпусы вертикальной цилиндрической и приемной камер выполнены из стеклопластика.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гидравлической турбины использована гидрореактивная турбина.

Описание изобретения к патенту

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 трубопровода, соединенного с водохранилищем, водоприемную камеру и водоприемную установку для возврата воды в водохранилище (кн. Гидроэнергетические станции. Под Ред. Ф.Ф.Губина и Г.И.Кривченко. М.: Энергия, 1980, с.73-74, рис.8.1, схема 1).

Недостатком известной установки являются большие затраты энергии извне из-за возврата воды в водохранилище.

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 Е02В 9/00, за 1997 г.).

В этой гидроэнергетической установке, наиболее близкой к предлагаемой, из-за сложности конструкции снижется надежность работы установки, а также необходимы затраты энергии извне для возврата воды в водохранилище.

Технический результат, на достижение 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 хранилищем, приемную камеру, запорную арматуру, дополнительно содержит компрессорную станцию, сообщенную воздуховодом с обратным клапаном с приемной камерой, при этом воздуховод расположен над гидравлической турбиной, два датчика уровней, один из которых распложен в приемной камере, другой - в хранилище, а корпус установки выполнен в виде вертикальной цилиндрической камеры и установленного внутри него на расстоянии цилиндра, образующих сборный канал, соединяющий приемную камеру с хранилищем, верхняя часть цилиндра загнута внутрь под углом 90° для слива жидкости в хранилище, причем торец верхней части цилиндрической камеры имеет два отверстия, одно - для отвода воздуха, другое - для заполнения хранилища жидкостью, при этом по периферии торца и по периметру верхней части внутренней боковой стороны цилиндрической камеры установлены магниты, верхняя часть хранилища расположена внутри верхней части цилиндра, а нижняя часть его имеет воронкообразную форму, соединенную по центру с турбинным трубопроводом, переходящим в верхней части в вертикальный цилиндрической корпус для запорной арматуры, корпус приемной камеры выполнен в виде расширяющейся книзу воронки, края которой соединены с нижней частью цилиндра, причем верхняя часть воронки имеет овальную форму, и в ней расположены выход турбинного трубопровода с гидравлической турбиной и генератором, при этом лопатки турбины снабжены магнитами, а в качестве запорной арматуры использована заглушка, установленная внутри вертикального цилиндрического корпуса, нижняя часть которого имеет отверстия для прохода жидкости, причем заглушка соединена со штоком электропривода, а в качестве жидкости использована ферромагнитная жидкость. Кроме того, корпуса наружной вертикальной и приемной камер выполнены из стеклопластика, а в качестве гидравлической турбины использована гидрореактивная турбина.

Отличительными признаками предлагаемой гидроэнергетической установки являются наличие компрессорной станции, сообщенной воздуховодом с обратным клапаном с приемной камерой, расположение воздуховода над гидравлической турбиной, двух датчиков уровней, один из которых расположен в приемной камере, другой - в хранилище, выполнение корпуса установки в виде вертикальной цилиндрической камеры и установленного внутри него на расстоянии цилиндра, образующих сборный канал, соединяющий приемную камеру с хранилищем, верхняя часть цилиндра загнута внутрь под углом 90° для слива жидкости в хранилище, наличие на торце верхней части цилиндрической камеры двух отверстий, одного - для отвода воздуха, другого - для заполнения хранилища жидкостью, установление по периферии торца и по периметру верхней части внутренней боковой стороны цилиндрической камеры магнитов, расположение верхней части хранилища внутри верхней части цилиндра, нижняя часть его имеет воронкообразную форму, соединенную по центру с турбинным трубопроводом, переходящим в верхней части в вертикальный цилиндрический корпус для запорной арматуры, выполнение корпуса приемной камеры в виде расширяющейся книзу воронки, края которой соединены с нижней частью цилиндра, выполнение верхней части воронки овальной формы, в которой расположен выход турбинного трубопровода с гидравлической турбиной и генератором, снабжение лопастей турбины магнитами, использование в качестве запорной арматуры заглушки и установление ее внутри вертикального цилиндрического корпуса, имеющего в нижней части отверстия для прохода жидкости, соединение заглушки со штоком электропривода, использование в качестве жидкости ферромагнитной жидкости. Кроме того, выполнение корпусов наружной вертикальной и приемной камер из стеклопластика, использование в качестве гидравлической турбины гидрореактивной.

Благодаря наличию этих признаков повышается надежность работы установки за счет упрощения конструкции, сокращаются затраты энергии извне для возврата жидкости в хранилище, 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 хранилище 1, в нижней части которого имеется турбинный трубопровод 2. На выходе турбинного трубопровода 2 установлена гидрореактивная турбина 3 с генератором 4, которые расположены внутри приемной камеры 5, сообщающейся с хранилищем 1. Установка имеет компрессорную станцию 6, расположенную вне ее, соединенную с приемной 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 хранилища жидкостью, 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 сборный канал 15, соединяющий приемную камеру 5 с хранилищем 1. Верхняя часть цилиндра 14 загнута внутрь о под углом 90° для слива жидкости в хранилище 1. Верхняя часть хранилища 1 расположена внутри верхней части цилиндра 14, а нижняя часть хранилища 1 имеет воронкообразную форму, соединенную по центру с турбинным трубопроводом 2, переходящим в верхней части в вертикальный цилиндрический корпус 16, имеющий в нижней части отверстия 17 для прохода жидкости, а внутри корпуса 16 установлена с возможностью возвратно-поступательного движения заглушка 18 со штоком 19 от электропривода. Корпус приемной камеры 5 выполнен в виде расширяющейся книзу воронки, концы которой соединены с нижней частью цилиндра 14, а верхняя часть воронки имеет овальную форму, в которой расположены выход турбинного трубопровода 2 с гидрореактивной турбиной 3 и генератором 4. В нижней части приемной камеры 5 установлен датчик уровня 20 и в верхней части хранилища 1 установлен датчик 21. Лопасти гидрореактивной турбины 3 снабжены магнитами 22. Корпус вертикальной цилиндрической камеры 9 и корпус приемной камеры 5 выполнен из стеклопластика. В установке вместо жидкости использована ферромагнитная жидкость.

Гидроэнергетическая установка работает следующим образом.

Резервуар хранилища 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 трубопровод 2, получая для пуска гидроэнергетической установки (ГЭУ) энергию. Одновременно запускают компрессорную станцию 6, сжатый воздух от которой поступает через воздуховод 7, клапан 8 в приемную 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 приемную 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 хранилища 1 и входа турбинного трубопровода 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 приемной камеры 5 поддерживается определенный уровень ферромагнитной жидкости, фиксируемый датчиком уровня 20, поэтому 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 приемной камеры 5 ферромагнитная жидкость по сборному каналу 15 поднимается вверх и поступает обратно в резервуар хранилища 1, заглушка 18 штоком 19 закрывает вход в турбинный трубопровод 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".