Дождевая микро-ГЭС

Номер документа 5120170062

РУБРИКА:
6. Патентное дело, изобретательство, рационализаторство

РУБРИКА ГРНТИ:
44.35.31. Энергетические гидросооружения и гидроузлы

АТРИБУТЫ:
Отрасли:
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 174172
Автор (принявший орган): И.А.Ершов, В.И.Милкин, С.В.Соболева, 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13, ФГБОУ ВПО "МГТУ", патентный кабинет; Телефон: (8152) 25-40-72, E-mail: office@mstu.edu.ru
Дата: 05.10.2017
Регион: Мурманская область
Источник информации: http://www.fips.ru/

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 

ДОЖДЕВАЯ МИКРО-ГЭС

 

Дождевая микро-ГЭС относится к области малой энергетики и может быть использована для производства экологически чистой электроэнергии путем преобразования энергии падающей воды с крыш зданий и сооружений. Полезная модель предназначена для установки оконечным коленом в вертикальные стояки водосточных систем. Дождевая микро-ГЭС содержит гидравлическую турбину с горизонтальным ротором с валом и лопастями. Турбина смонтирована внутри вертикального водосточного стояка. Стояк снабжен фокусирующим устройством в виде нисходящих направляющих желобов. В поперечном сечении водосточной трубы выполнен карман. Внутри кармана расположена половина лопастей. Карман оборудован подвижной наклонной направляющей заслонкой. Заслонка имеет криволинейный профиль и уравновешена подвижным противовесом. Лопасти турбины выполнены в виде плиц со скелетным креплением к валу. Вал соединен с электрогенератором. Технический результат направлен на утилизацию с повышенной эффективностью использования энергии дождевых сточных вод.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении эффективности утилизации энергии дождевых сточных вод. Для достижения указанного технического результата в дождевой микро-ГЭС, содержащей гидравлическую турбину, смонтированную внутри вертикального водосточного стояка и имеющую горизонтальный ротор с валом и лопастями, электрогенератор, соединенный с валом, карман, расположенный в плоскости вращения лопастей турбины и с половиной лопастей, находящихся внутри него, вертикальный водосточный стояк снабжен фокусирующим устройством в виде сходящихся с зазором с двух сторон винтом к оппозитной стенке трубы, по отношению к оси вращения турбины, нисходящих направляющих желобов, карман оборудован подвижной наклонной направляющей заслонкой, уравновешенной подвижным противовесом и имеющей криволинейный профиль, обеспечивающий дополнительное направление стока, лопасти турбины выполнены в виде плиц со скелетным креплением к валу.

Кроме того, карман снабжен в верхней части съемной крышкой для обеспечения доступа к осмотру турбины и ее прочистки в случаях засора листьями и сучьями при использовании в сложных погодных условиях.

Кроме того, подвижная наклонная заслонка и противовес установлены на оси, закрепленной в верхней части кармана.

Работа вертикального водостока в комплексе с микро-ГЭС в экстремальных условиях обеспечивается за счет того, что при взаимодействии с подвижной направляющей заслонкой, уравновешенной грузом противовеса, усиливающийся поток отклоняет ее, увеличивая проходное сечение, за счет чего не нарушается функциональная работа водосточного стояка. В свою очередь при малом потоке подвижной заслонкой обеспечивается дополнительное регулирование направления потока на плицы турбины.

Таким образом, именно совокупность признаков полезной модели, отличающих ее от прототипа, обеспечивает решение задачи полезной модели по утилизации, с повышенной эффективностью использования энергии дождевых сточных вод.

 

Полезная модель поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

 

 

На фиг. 1 представлена общая компоновка устройства, вид сбоку, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - разрез по А-А с фиг. 1.

Дождевая микро-ГЭС включает трубу дождевого вертикального водосточного стояка 1 (фиг. 1), с фокусирующим устройством в виде сходящихся с зазором с двух сторон винтом к оппозитной стенке трубы, по отношению к оси вращения турбины, нисходящих направляющих желобов 2. В поперечном сечении продолжения трубы выполнен карман 3. Внутрь кармана 3 входит вал 4 турбины, на котором смонтированы лопасти 5 в виде плиц 6 с помощью скелетного крепления 7. Карман 3 оборудован съемной крышкой 8, в верхней части кармана 3 закреплена ось 9, на которой установлена наклонная подвижная, уравновешенная противовесом 11 заслонка 10, которая имеет криволинейный профиль (фиг. 2), с частичным перекрытием сечения водосточного стояка 1 для дополнительного направления стока. Вал 4 турбины соединен с валом электрогенератора 12.

Дождевая микро-ГЭС работает следующим образом.

Работа системы основана на физическом принципе, называемом «эффект падающей пленки». Он заключается в том, что падающая вертикально по трубе вода не будет находиться в центре трубы, а будет перемещаться по внутренней поверхности трубы, в которую она заключена. В свою очередь проходное сечение труб дождевого водосточного стояка рассчитывается для пропуска экстремальных потоков воды. Поэтому, для нормальных условий работы водостока, работающего в режимах близких к «эффектам падающей пленки», для повышения эффективности использования энергии, в трубу водосточного стояка 1 встроено фокусирующее устройство. Оно выполнено в виде сходящихся с зазором с двух сторон винтом к оппозитной стенке трубы, по отношению к оси вращения турбины, нисходящих направляющих желобов 2 на стенках вертикального участка водовода. Перемещающаяся по внутренней поверхности дождевого водосточного стояка 1 вода по направляющим желобам 2 фокусирующего устройства с образованием струи попадает на дальний край плиц 6, обеспечивая увеличенный рычаг воздействия лопастей 5, отходящих с помощью скелетного креплении 7 от вала 4 турбины, обеспечивая максимально достигаемый крутящий момент на валу. Это позволяет эффективно использовать возможности утилизации энергии дождевых сточных вод в ненастную погоду, без ожидания проливных дождей. С увеличением потока падающей воды, с повышенным заполнением сечения трубы, наклонная заслонка 10, в том числе и своим криволинейным профилем, дополнительно обеспечит ее направление на плицы 6, повышая производительность работы турбины и соединенного с ее валом 4 электрогенератора 12. С дальнейшим увеличением потока падающей воды происходит отклонение наклонной подвижной заслонки 10 на оси 9 при сохранении ее направляющего свойства. При экстремальном потоке воды его силой осуществится преодоление уравновешивающего воздействия противовеса 11 и максимальное отклонение наклонной подвижной заслонки 10 на оси 9, обеспечивая максимальное проходное сечение, соизмеримое с сечением труб дождевого водосточного стояка 1. При этом, уменьшение проходного сечения в кармане 3 за счет перекрытия плицами 6 компенсируется пустотами скелетного крепления 7, обеспечивая и в сечении турбины необходимое для экстремального потока воды проходное сечение и функциональность водостока. Съемная крышка 8 обеспечивает доступ к осмотру турбины и ее прочистку в случаях засора листьями и сучьями при использовании в сложных погодных условиях. При низких температурах оконечное колено трубы дождевого водосточного стояка - в виде дождевой микро-ГЭС - может быть заменено штатным оконечным коленом.

Предлагаемая микро-ГЭС конструктивно проста и дешева в изготовлении и эксплуатации и предназначена, как для применения в комплексах с ветровыми, солнечными и другими экологически чистыми источниками электроэнергии при конкурентном использования, так и как индивидуальная, в том числе и резервная электростанция.