Гідроенергетичний модуль

Гідроенергетичний модуль, що включає проточний корпус з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне ко 3 гідроелектростанція включає раму, на якій закріплено ряд гідроенергетичних модулів з реактивними гідротурбінами. Вихідні вали реактивних гідротурбін з'єднані за допомогою конічних зубчастих передач і муфт вільного ходу з загальним валом відбору потужності, зв'язаним з електрогенератором. Кожний гідроенергетичний модуль виконаний у вигляді проточного корпуса з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановлене в турбінному відсіку. Гідроелектростанція працює таким чином. Гідроелектростанцію встановлюють назустріч течії ріки. Потік води, проходячи через гідроенергетичні модулі, приводить в обертання турбінні колеса, які через муфти вільного ходу і конічні зубчасті передачі обертають загальний вал відбору потужності, який приводить електрогенератор, установлений на рамі. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, являються: гідроенергетичний модуль, що включає проточний корпус, з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановлене в турбінному відсіку. Як і у вище приведеному аналогу підвищення ефективності пристрою шляхом збільшення розмірів конфузора в більшості практичних випадків (малі ріки, струмки, канали, лотки, тунелі і т. п.) реалізувати неможливо. Як прототип вибрана підводна гідроелектростанція по патенту Російської Федерації №2139972, МКВ6 Е02В9/00, F03B3/10, пріоритет 1998.04.07. Підводна гідроелектростанція виконана у вигляді встановленого в потоці води гідроенергетичного модуля, що містить проточний корпус з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, лопатеве турбінне колесо з вихідним валом, встановлене в турбінному відсіку, електрогенератор, ротор якого з'єднаний з валом турбінного колеса. Вхідний відсік корпуса виконаний у виді конфузора. Вихідний відсік корпуса виконаний з подовжніми вихідними вікнами і відбивачем внутрішнього потоку води у вигляді усіченого конуса. Електрогенератор розташований у герметичному відсіку корпуса. Підводна гідроелектростанція може бути встановлена в потоці води за допомогою опор на берегах річки або каналу і тросів, прикріплених до корпуса і опор, або якорів і опор, що з'єднують корпус з якорями, або за допомогою спеціальної опорної платформи, установленої на дні водоймища. Підводна гідроелектростанція працює таким чином. Потік води, що рухається, надходить у конфузор вхідного відсіку корпуса, у якому відбувається збільшення швидкості руху води. Під впливом води, що рухається, лопатева турбіна приводиться в обертання. Внутрішній потік води після турбіни виводиться назовні через подовжні вихідні вікна. Лопатева турбіна приводить в обертання електрогенератор, що виробляє електричну енергію, яка передається споживачеві. 12666 4 Загальними ознаками прототипу і рішення, що заявляється, являються: гідроенергетичний модуль, що включає проточний корпус з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановлене в турбінному відсіку. Кількість енергії, що відбирається з потоку (ефективність пристрою) у першу чергу визначається об'ємом текучого середовища, що проходить через пристрій (розмірами конфузора). Підвищення ефективності пристрою шляхом збільшення розмірів конфузора в більшості практичних випадків (малі ріки, струмки, канали, лотки, тунелі і т.д.) неможливо. Тобто описаний гідроенергетичний модуль має обмежені можливості підвищення ефективності перетворення енергії текучого середовища в другі види енергії (механічну, електричну). В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення гідроенергетичного модуля, у якому за рахунок конструктивних особливостей підвищується ефективність перетворення енергії потоку в механічну енергію обертання вихідного вала. Поставлена задача вирішується тим, що гідроенергетичний модуль, що включає проточний корпус, з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановлене в турбінному відсіку, відповідно до корисної моделі, додатково містить криволінійний конфузор, установлений на вхідному відсіку корпуса, вихід якого з'єднаний з проточною частиною турбінного відсіку корпуса, при цьому подовжня вісь криволінійного дифузора в місці з'єднання криволінійного дифузора з проточною частиною турбінного відсіку корпуса перпендикулярна площині лопаток турбінного колеса. Перераховані ознаки складають сутність корисної моделі. Гідроенергетичний модуль, що включає проточний корпус з послідовно розташованими вхідним, турбінним і вихідним відсіками, турбінне колесо з вихідним валом, встановлене в турбінному відсіку, що додатково містить криволінійний конфузором, вихід якого з'єднаний з проточною частиною турбінного відсіку корпуса, а подовжня вісь у місці з'єднання з проточною частиною турбінного відсіку корпуса перпендикулярна площини лопаток турбінного колеса, забезпечує більш високу ефективність перетворення енергії потоку в механічну енергію обертання вихідного вала. Це пояснюється наступним. Криволінійний конфузор дозволяє направити на турбінне колесо додатковий потік, а, отже, додатково відібрати енергію з загального потоку. Крім того, подача додаткового потоку перпендикулярно площині лопаток турбінного колеса забезпечує найбільш вигідний режим перетворення енергії додаткового потоку в механічну енергію обертання вихідного вала. Зазначене підтверджує причинно-наслідковий зв'язок між істотними ознаками корисної моделі і технічним результатом, що досягається. Нижче описаний приклад реалізації гідроенергетичного модуля, що заявляється, з посиланнями на креслення, на яких показано: 5 Фіг.1 - Гідроенергетичний модуль, вид збоку. Фіг.2 - Гідроенергетичний модуль, вид зверху. Фіг.3 - Гідроенергетичний модуль, вид спереду. Фіг.4 - Гідроенергетичний модуль, схематичне зображення з'єднання криволінійного дифузора з проточною частиною турбінного відсіку корпуса. Фіг.5 - Гідроенергетичний агрегат, вид збоку. Фіг.6 - Гідроенергетичний агрегат, вид спереду. Гідроенергетичний модуль (Фіг.1, 2, 3) містить проточний корпус 1, з послідовно розташованими вхідним 2, турбінним 3 і вихідним 4 відсіками. У турбінному відсіку 3 установлене турбінне колесо 5 з вихідним валом 6. Гідроенергетичний модуль також містить криволінійний конфузор 7 установлений на вхідному відсіку 2 корпуса 1, вихід 8 якого з'єднаний з проточною частиною турбінного відсіку 3 корпуса 1. Вихідний відсік 4 корпуса 1 виконаний з подовжніми вихідними вікнами 9. Подовжня вісь 10 криволінійного конфузора 7 перпендикулярна площині 11 лопаток турбінного колеса 5 у місці з'єднання криволінійного конфузора 7 з проточною частиною турбінного відсіку 3 корпуса 1 (Фіг.4). Гідроенергетичний модуль, що заявляється, може бути складовою частиною гідроенергетичного агрегату, що включає декілька, наприклад чотири гідроенергетичні модулі, з'єднаних між собою (Фіг.5, 6). У даному випадку вихідні вали 6 чотирьох гідроенергетичних модулів об'єднані в єдиний вихідний вал 12, до якого приєднується наванта 12666 6 ження (електрогенератор, насос і ін. - не показано). Кожний з гідроенергетичних модулів повернутий відносно сусіднього модуля на 90°, що запобігає "затіненню" конфузорів гідроенергетичних модулів. При такому підключенні кожне турбінне колесо 5 працює на єдине навантаження. Гідроенергетичний модуль або гідроенергетичний агрегат встановлюють у потоці річки, струмка, каналу, лотка і т.п. і закріплюють за допомогою відомих засобів (розтяжок, якорів, опорних платформ). Гідроенергетичний модуль працює таким чином. Потік, що рухається, проходить через вхідний 2, турбінний 3 і вихідний 4 відсіки корпуса 1. Частина потоку попадає в криволінійний конфузор 7, звідки надходить у турбінний відсік 3 корпуса 1 на лопатки турбінного колеса 5 перпендикулярно площині 11 лопаток турбінного колеса 5. Під впливом потоку турбінне колесо 5 приводиться в обертання. Обертання турбінного колеса 5 передається на вихідний вал 6, до якого приєднується навантаження. Потік води після турбінного колеса 5 виводиться назовні через вихідний 4 відсік корпуса 1, у тому числі і через подовжні вихідні вікна 9. Гідроенергетичний модуль, що заявляється, характеризується простотою і технологічністю конструкції, забезпечує, у порівнянні з відомими рішеннями, більш ефективне перетворення енергії потоку в інші види енергії, наприклад в механічну енергію обертання вихідного вала або електричну енергію генератора, що з'єднаний з вихідним валом. 7 Комп’ютерна верстка А. Попік 12666 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601