RU182303U1

RU182303U1 - HYDRAULIC WHEEL

Info

Publication number: RU182303U1
Application number: RU2018100533U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Катаев
Original assignee: Анатолий Александрович Катаев
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2018-08-13

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам, использующим энергию потока воды, и может быть использована в гидроэнергетике.Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности использования водного потока и повышении эффективности работы гидроколеса за счет исключения потерь при передаче энергии вращения к электрогенератору.Поставленная задача решается тем, что гидроколесо, включающее цилиндр и жестко установленные цилиндре лопасти, дополнительно снабжено неподвижной осью, установленной в цилиндре таким образом, чтобы обеспечивать свободное вращение цилиндра, на оси жестко закреплен корпус, охватывающий лопасти, в стенках корпуса выполнены окна и герметично установлена обмотка статора электрогенератора, а в лопасти вмонтированы элементы ротора электрогенератора.The proposed utility model relates to devices that use the energy of the water flow, and can be used in hydropower. The problem solved by the proposed utility model is to increase the efficiency of water flow and increase the efficiency of the hydro-wheel by eliminating losses during transmission of rotational energy to the generator. the problem is solved in that the hydro-wheel, including the cylinder and the blades rigidly mounted to the cylinder, is additionally equipped with a fixed axis installed cylinder so as to permit the free rotation of the cylinder, is rigidly fixed to the axis body covering the blade, formed in the walls of the housing box is sealed and stator electric winding and a rotor blade mounted electric elements.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам, использующим энергию потока воды, и может быть использована в гидроэнергетике.The proposed utility model relates to devices that use the energy of the water flow, and can be used in hydropower.

Известно устройство, содержащее радиальные стержни и закрепленные на них лопасти в виде клина (авторское свидетельство СССР №1285182, МПК F03B 13/12, F03B 17/06, опубл. 23.01.1987).A device is known containing radial rods and blades fixed to them in the form of a wedge (USSR author's certificate No. 1285182, IPC F03B 13/12, F03B 17/06, publ. 23.01.1987).

Устройство работает за счет гидродинамической несимметричности, поскольку сопротивление потоку со стороны клина меньше, чем с его противоположной стороны.The device operates due to hydrodynamic asymmetry, since the resistance to flow from the side of the wedge is less than from its opposite side.

Недостатком известного устройства является необходимость использования при его работе различных механизмов, передающих энергию вращения к электрогенераторам, что существенно снижает эффективность его работы.A disadvantage of the known device is the need to use during its operation of various mechanisms that transmit rotational energy to electric generators, which significantly reduces the efficiency of its operation.

Известно гидроколесо (патент РФ на полезную модель №160517, МПК F03B 13/12, опубл. 28.07.2015), включающее вал и жестко установленные на валу изогнутые лопасти в виде, по меньшей мере, двух последовательных групп, каждая из которых включает, по меньшей мере, три лопасти, причем, каждая последующая группа установлена с поворотом относительно предыдущей группы на 30°.Hydro-wheel is known (RF patent for utility model No. 160517, IPC F03B 13/12, published July 28, 2015), including a shaft and curved blades rigidly mounted on the shaft in the form of at least two consecutive groups, each of which includes at least three blades, and each subsequent group is set to rotate relative to the previous group by 30 °.

Для использования данного гидроколеса в мини гидроэлектростанциях также требуется наличие передаточных механизмов, что снижает эффективность его работы.The use of transmission gears in mini hydroelectric power stations also requires the presence of transmission mechanisms, which reduces its efficiency.

Наиболее близким к предлагаемому является гидроколесо, установленное в гидроэлектростанции (патент РФ №2171910 (МПК F03B 13/00, опубл. 10.08.2001), состоящее из жестко закрепленных на вертикальном цилиндрическом элементе двух параллельных горизонтальных дисков, по периферии которых и между ними равномерно установлены лопасти длиной не более 2/3 его радиуса под углом к нему от 0 до 180°. Лопасти гидроколеса установлены при помощи разъемных соединений, причем каждое гидроколесо снабжено своими редукторами и электрогенераторами по длине гидроэлектростанции.Closest to the proposed one is a hydraulic wheel installed in a hydroelectric power station (RF patent No. 2171910 (IPC F03B 13/00, published on 08/10/2001), consisting of two parallel horizontal disks rigidly mounted on a vertical cylindrical element, on the periphery of which are evenly mounted on the periphery of them blades with a length of not more than 2/3 of its radius at an angle from 0 to 180 °. Hydro rotor blades are installed using detachable joints, each hydrofore equipped with its own reducers and generators along the length of the hydroelectric nation.

Недостатком гидроколеса по патенту №2171910 является низкая эффективность его работы, обусловленная необходимостью снабжения гдроэлектростанции, использующей его, редукторами для передачи энергии вращения.The disadvantage of the hydro-wheel according to patent No. 2171910 is the low efficiency of its operation, due to the need to supply hydroelectric power plants using it, gearboxes for transmitting rotational energy.

Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы гидроколеса за счет исключения потерь при передаче энергии вращения к электрогенератору.The problem solved by the proposed utility model is to increase the operating efficiency of the hydro-wheel by eliminating losses during transmission of rotational energy to the generator.

Поставленная задача решается тем, что гидроколесо, включающее цилиндр и жестко установленные на цилиндре лопасти, дополнительно снабжено неподвижной осью, установленной в цилиндре таким образом, чтобы обеспечивать свободное вращение цилиндра, на оси жестко закреплен корпус, охватывающий лопасти, в стенках корпуса выполнены окна и герметично установлена обмотка статора электрогенератора, а в лопасти вмонтированы элементы ротора электрогенератора.The problem is solved in that the hydro-wheel, including the cylinder and the blades rigidly mounted on the cylinder, is additionally equipped with a fixed axis installed in the cylinder in such a way as to ensure free rotation of the cylinder, a housing covering the blades is rigidly fixed to the axis, windows are made in the walls of the housing and hermetically sealed the stator winding of the electric generator is installed, and the rotor elements of the electric generator rotor are mounted in the blades.

Элементы ротора электрогенератора могут быть выполнены в виде герметично вмонтированных в лопасти обмотки возбуждения электромагнитного поля и солнечных фотоэлементов, подключенных к обмотке возбуждения.The elements of the rotor of the generator can be made in the form of hermetically mounted in the blades of the field winding of the electromagnetic field and solar photocells connected to the field winding.

Элементы ротора электрогенератора могут быть выполнены в виде вмонтированных в лопасти постоянных магнитов.The elements of the rotor of the generator can be made in the form of permanent magnets mounted in the blades.

Элементы ротора электрогенератора могут быть выполнены в виде вмонтированных в лопасти постоянных магнитов и герметично вмонтированных в лопасти обмотки возбуждения электромагнитного поля и солнечных фотоэлементов, подключенных к обмотке возбуждения.The elements of the rotor of the electric generator can be made in the form of permanent magnets mounted in the blades and hermetically mounted in the blades of the field winding of the electromagnetic field and solar photocells connected to the field winding.

Снабжение гидроколеса неподвижной осью и жестко закрепленным на оси корпусом обеспечивает возможность установки в корпусе обмотки статора электрогенератора. А вмонтированные в лопасти элементы ротора электрогенератора обеспечивают появление электрического тока в обмотках статора электрогенератора. При этом не происходит потерь вследствие передачи энергии вращения к ротору электрогенератора, поскольку ротор электрогенератора вращается с той же скоростью, что и лопасти.Providing the hydro-wheel with a fixed axis and a body rigidly fixed to the axis makes it possible to install an electric generator in the stator winding body. And the elements of the rotor of the electric generator mounted in the blades provide the appearance of electric current in the stator windings of the electric generator. There is no loss due to the transfer of rotational energy to the rotor of the generator, since the rotor of the generator rotates at the same speed as the blades.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фигуре схематически изображено предлагаемое гидроколесо без верхней стенки.The proposed utility model is illustrated by drawings, where the figure schematically depicts the proposed hydraulic wheel without an upper wall.

Предлагаемое гидроколесо включает цилиндр 1 и установленные на цилиндре 1 лопасти 2. Внутри цилиндра 1 установлена неподвижная ось 3, на которой жестко закреплен корпус 4, охватывающий лопасти 2. В параллельных лопастям 2 стенках корпуса 4 выполнены окна 5 и герметично установлена обмотка 6 статора электрогенератора, а в лопасти 2 вмонтированы элементы 7 ротора электрогенератора.. Элементы 7 ротора электрогенератора могут быть выполнены в виде вмонтированных в лопасти постоянных магнитов и/или герметично вмонтированных в лопасти обмотки возбуждения электромагнитного поля и солнечных фотоэлементов, подключенных к обмотке возбуждения.The proposed hydraulic wheel includes a cylinder 1 and blades 2 mounted on the cylinder 1. Inside the cylinder 1, a fixed axis 3 is mounted on which the body 4 is fixed, covering the blades 2. Windows 5 are made in the parallel blades 2 of the walls of the body 4 and the generator stator winding 6 is sealed, and elements 7 of the rotor of the electric generator are mounted in the blade 2 .. Elements 7 of the rotor of the electric generator can be made in the form of permanent magnets mounted in the blades and / or hermetically mounted in the blades of the winding Waiting for the electromagnetic field and solar photocells connected to the field winding.

Предлагаемое гидроколесо работает следующим образом.The proposed wheel works as follows.

Гидроколесо устанавливают в водном потоке. Рабочий поток воды проходит через окна 5 и падает на лопасти 2, обеспечивая вращение лопастей 2 на цилиндре 1. Установленные в лопастях 2 элементы 7 ротора электрогенератора вращаются соответственно с той же скоростью, что и сами лопасти 2. Вращающиеся элементы 7 ротора электрогенератора создают вращающееся магнитное поле, что обеспечивает появление электрического тока в обмотках 6 статора электрогенератора.The hydro wheel is installed in the water stream. The working water stream passes through the windows 5 and falls on the blades 2, providing rotation of the blades 2 on the cylinder 1. The elements 7 of the rotor of the electric generator installed in the blades 2 rotate at the same speed as the blades 2 themselves. The rotating elements 7 of the rotor of the electric generator create a rotating magnetic field, which ensures the appearance of electric current in the windings 6 of the stator of the electric generator.

Элементы 7 ротора электрогенератора могут быть выполнены в виде герметично вмонтированных в лопасти 2 обмотки возбуждения электромагнитного поля и солнечных фотоэлементов, подключенных к обмотке возбуждения. В этом случае солнечный свет через слой воды поступает на герметично вмонтированные в лопасти 2 солнечные фотоэлементы (на фигуре не показано). Вырабатываемый солнечными фотоэлементами электрический ток питает герметично вмонтированную в лопасти 2 обмотку возбуждения электромагнитного поля (на фиг. не показано). Вращение лопастей 2 происходит так же, как и в описанном выше примере. В результате вращения лопастей 2 создается вращающееся магнитное поле, что обеспечивает появление электрического тока в обмотках 6 статора электрогенератора.The elements 7 of the rotor of the generator can be made in the form of hermetically mounted in the blades 2 of the field winding of the electromagnetic field and solar cells connected to the field winding. In this case, sunlight through a layer of water enters the solar cells hermetically mounted in the blades 2 (not shown in the figure). The electric current generated by solar photocells feeds the electromagnetic field excitation winding tightly mounted in the blades 2 (not shown in Fig.). The rotation of the blades 2 occurs in the same way as in the example described above. As a result of the rotation of the blades 2, a rotating magnetic field is created, which ensures the appearance of an electric current in the windings 6 of the stator of the electric generator.

Элементы 7 ротора могут также быть выполнены в виде постоянных магнитов и обмоток возбуждения электромагнитного поля с солнечными фотоэлементами.The rotor elements 7 can also be made in the form of permanent magnets and electromagnetic field windings with solar photocells.

Таким образом, энергия рабочего потока без потерь используется для создания вращающегося магнитного поля, что существенно повышает эффективность работы предлагаемого гидроколеса. Фактически, предлагаемое гидроколесо является электрогенератором.Thus, the energy of the workflow without loss is used to create a rotating magnetic field, which significantly increases the efficiency of the proposed hydro-wheel. In fact, the proposed hydro-wheel is an electric generator.

Предлагаемое гидроколесо может использоваться как самостоятельная гидроэлектростанция при снабжении его электрическими проводами, соединяющими обмотки 6 статора электрогенератора с потребителями электроэнергии. Также гидроколесо может использоваться как элемент более сложной конструкции гидроэлектростанции.The proposed hydraulic wheel can be used as an independent hydroelectric power station by supplying it with electric wires connecting the windings 6 of the stator of the electric generator with electricity consumers. Also, the wheel can be used as an element of a more complex design of a hydroelectric power station.

Claims

1. Hydro-wheel, comprising a cylinder and blades rigidly mounted on the cylinder, characterized in that it is additionally equipped with a fixed axis installed in the cylinder so as to provide free rotation of the cylinder, a housing covering the blades is rigidly fixed to the axis, windows are made in the walls of the housing and the stator winding of the electric generator is sealed, and the rotor elements of the electric generator rotor are mounted in the blades.

2. The hydraulic wheel according to claim 1, characterized in that the elements of the rotor of the electric generator are made in the form of hermetically mounted electromagnetic field excitation windings and solar photocells connected to the excitation winding.

3. The hydraulic wheel according to claim 1, characterized in that the elements of the rotor of the electric generator are made in the form of permanent magnets mounted in the blades.

4. The hydraulic wheel according to claim 1, characterized in that the elements of the rotor of the electric generator are made in the form of permanent magnets mounted in the blades, hermetically mounted in the blades of the field winding of the electromagnetic field and solar photocells connected to the field winding.