Пристрій для виробки електричного струму

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для промышленного производства электрической энергии, в частности, на удаленных от электросети энергоемких производствах. Известен ротор, как преобразователь энергии гравитации, установленный попарно крестообразно на оси, содержит цилиндрический сосуд в качестве объемного преобразователя, внутри которого установлено свободно падающее тело с контактными кольцами и рамками скольжения и ловушки с направляющим рельсом. При помощи гравитации свободно падающего тела происходит вращение вала, передающего энергию вращения на генератор тока. Однако конструкция ротора сложна. Устройство может быть применимо лишь при выработке небольшого количества электроэнергии. Наиболее близким по технической сущности является устройство для выработки электроэнергии, состоящее из четырех крестообразных стержней, смонтированных на валу вра щения в подшипнике, установленном на цоколе, на конце каждого стержня подвешены, через подшипники с тягами, инерционные грузы. Когда устройство приводится во вращение внешним источником, грузы под действием собственного веса остаются в вертикальном положении и вызывают вращение оси подвески относительно стержня, вращательное движение которой передается через систему мультипликатора на генератор электрической энергии. Но такое устройство сложно по конструкции, а так как инерционные грузы подвешены на крестообразных стержнях на подшипниках, то при вращении вала они будут занимать строго вертикальное положение и поэтому длина плеча от центра тяжести грузов до оси вращения вала будет постоянно изменяться по параболе, в зависимости от положения груза в вертикальной плоскости на данный момент, что исключает вращение вала с постоянной скоростью без динамических нагрузок, которые при работе генератора большой мощности недопустимы. Устройство может быть применено только при выработке малого количества электроэнергии, В основу изобретения поставлена задача создания устройства для выработки электрической энергии на удаленных от энергосети энергоемких производствах, в котором пирамидальные контейнеры, закрепленные на крестообразных стержнях, установленных на валу вращения со смещением по отношению друг к другу, заполняемые на основе сообщающихся сосудов рабочей жидкостью, например, водой; на одной стороне устройства контейнеры непрерывно и последовательно разгружаются путем выпуска жидкости, благодаря чему другая его сторона получает адекватный избыток массы, что обеспечивает преобразование статического усилия, создаваемого заполненными жидкостью контейнерами в динамическое, которое используется для выработки полезной энергии, за счет это го появляется возможность создания электрической станции большой мощности, не требующей дорогостоящих энергоносителей (газ, нефть, уголь, ядерное топливо). Поставленная задача решается тем, что в устройстве для выработки электрической энергии, состоящем из крестообразных стержней, смонтированных на валу вращения в подшипниках, установленных на цоколе, согласно изобретению предусмотрены следующие конструктивные отличия: - крестообразные стержни выполнены полыми и закреплены на полом валу вращения со смещением относительно друг друга в вертикальной плоскости; - на конце каждого из стержней жестко закреплен контейнер. Кроме того, устройство отличается тем, что для смещения центра тяжести контейнера, он выполнен пирамидальной формы. Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений об устройствах для выработки электроэнергии большой мощности на удаленных от энергосети энергоемких производствах, таким способом, как охарактеризовано заявляемое устройство в формуле изобретения, что дает основание к его соответствию критерию патентоспособности "новизна". Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с известными техническими решениями, в т.ч. и прототипом, показывает на существенные преимущества устройства для выработки электроэнергии путем преобразования статического усилия, создаваемого заполняемыми жидкостью контейнерами, в динамическое путем непрерывной разгрузки контейнеров на одной стороне устройства - выпуском жидкости из них, др угая же его сторона получает избыток массы, которая используется для выработки полезной энергии - создания электрических станций большой мощности, не требующи х дорогостоящих энергоносителей. Достигаемые преимущества показывают на то, что решаемая задача выполнена на изобретательском уровне, поскольку она не вытекает очевидным образом из известных в данной области техники решений и поэтому соответствуе т критерию патентоспособности "избирательский уровень". На фиг.1 показана блок-схема электростанции с устройством для выработки электроэнергии; на фиг.2 устройство для выработки электроэнергии, вид сбоку; на фиг.3 - сечение устройства по А-А; на фиг.4 частный случай использования устройства для повторного использования кинетической энергии отработанной жидкости. Устройство для выработки электроэнергии на удаленных от энергосети производствах состоит из накопителя 1 жидкости, например, воды, заполняемого из естественного источника (например, горного ручья) или специального бассейна (не показан), вентиля 2 на трубопроводе 3, соединенного с полым валом вращения 4, перепускной камерой 5, обеспечивающей свободный поток воды в вал вращения 4, со встроенными в него заглушками 6,7, предотвращающими потери воды; на валу вращения 4, со встроенными в него заглушками 6,7, предотвращающими потери воды; на валу вращения 4, установленном в подшипниках на цоколе, закреплены три секции А, В, С крестообразных полых стержней 8, со смещением по отношению друг к другу в вертикальной плоскости на 30°, что обеспечивает использование для работы устройства принципа сообщающихся сосудов, стержни 8 имеют ребра жесткости 9; на конце каждого из стержней 8 жестко закреплен контейнер 10 пирамидальной формы со смещением его вершины в направлении движения вала 4, обеспечивающей неизменную длину плеча между центром тяжести заполненного контейнера 10 и осью вала 4; заполнение его рабочей жидкостью - из вала вращения 4 через полые стержни 8; в которых смонтированы запорные клапаны 11, 12 для каждой пары контейнеров 10 в трех секциях А, В и С (всего шесть пap контейнеров). Клапаны 11 и 12 соединены между собой полными фалами 13 и штоками 14 с заслонками 15 для выпуска воды; к боковой стенке каждого контейнера 10 прикреплен один конец пружины 16, второй ее конец прикреплен к заслонке 15, чем обеспечивается закрытое ее положение в загруженных водой и разгруженных контейнерах 10; когда контейнер занимает крайнее нижнее положение, то для открытия заслонки 15 и выпуска из контейнера воды - на ней закреплен рычаг 17, который, пройдя по роликам 18 лотка 19, автоматически открывает заслонки 16. Кроме того, если жидкость в накопитель 1 поступает не из естественного источника и требуется кругооборот ее для повторного использования, под устройством устанавливается гидравлическая лопастная турбина 20, вырабатывающая электроэнергию для гидронасосов 21, возвращающих жидкость обратно в накопитель 1. Устройство работает следующим образом. Запуск устройства производится при любом положении контейнеров 10 относительно их оси вращения, для чего необходимо открыть вентиль 2 на трубопроводе 3 и жидкость под давлением, равным весу столба жидкости в нем, через перепускную камеру 5 из накопители 1, заполняет полый вал вращения 4; затем вручн ую приоткрываются заслонки 15 на двух контейнерах 10, расположенных в нижней части устройства с противоположной стороны активного пути, при этом в стержнях 8 этих контейнеров 10 клапаны 11 закрыты, а клапаны 12 открыты и вода заполнит два противоположных контейнера 10 по ходу движения устройства, которое начнет медленное вращение; когда пара контейнеров 10 в каждой из трех секций А,В,С крестообразных стержней 8 занимает вертикальное положение, то рычагом 17 проходящим по роликам 18 лотка 19 в нижнем контейнере 10 открывается заслонка 15 для выпуска воды, при этом натягивается цепной фал 13, закрывающий запорный клапан 11 и предотвращается приток воды из вала вращения 4 в нижний контейнер 10, а шток 14 открывает запорный клапан 12, пропускающий жидкость из вала вращения 4 в верхний контейнер 10, заполняя его, при этом заслонка 15 на нем остается закрытой благодаря пружине 16, которая всегда срабатывает в конце активного пусти после выпуска воды из контейнера. Включение в работу контейнеров 10 на других стержнях 8 происходит поочередно за два оборота устройства и цикл "заполнениевыпуск" жидкости контейнеров 10 повторяется. Время для технологической операции "заполнение-выпуск", которая выполняется синхронно, зависит от емкости контейнеров 10 и заданной скорости вращения вала 4. В предлагаемом устройстве на активном пути постоянно заполнено водой 5 контейнеров 10, два - в стадии "заполнение - выпуск" и пять свободных от груза. Вращательное движение вала 4 устройства передается через редуктор на генератор тока. Остановка устройства осуществляется закрытием вентиля 2. Равномерность хода устройства с заданной скоростью без динамических нагрузок достигается при условии размещения центров тяжести контейнеров 10 с жидким грузом на активном пути по окружности, что достигается при пирамидальной их форме со смещением центров тяжести по направлению вращения вала 4. Энергетическая мощность устройства Ρ (Квт, Мвт) зависит от величины крутящего момента Μ (кг., т) и æ 1 ö w = 2p × nç ÷. è сек ø При этом Μ = F×I, где F - вес активного груза (кг, угловой скорости вращения генератора тока т), I(м) - длина рабочего плеча между центром тяжести активного груза и осью вала вращения устройства; n число оборотов генератора тока, об/мин.; тогда Ρ = F×I×2 p.n (Квт, Мвт). Испытания опытного образца устройства показали, при весе активного груза F=ΣΡ n = 20 τ, длине рабочего плеча I = 5 м, частоте вращения генератора тока n = 400 об/мин (при одном обороте вала устройства в минуту) обеспечивается мощность электростанции 250 Мвт. Размещение такой электростанции экономически особенно выгодно в подземной камере на склоне холма, не требуются дорогостоящие земельные угодья.