Преобразователь энергии "двужильный" - RU2585993C2

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Область применения

Предложенное изобретение относится к преобразователям энергии из одного вида в другой вид энергии.

Более детально, предложенное изобретение относится к гидроэнергетическому строительству и предназначено для получения энергии из воды.

Известный уровень техники

Как таковых в целом еще в мире не придумали технических решений, похожих на мое изобретение.

Известно устройство для преобразования потенциальной энергии мирового океана в полезную энергию (электрическую энергию), выравниватель давления воды для энергетического блока глубинной гидроэлектростанции, монтажно-установочный комплекс для сборки этого блока и испытательный стенд для проверки работоспособности выравнивателя давления воды, патент RU 2144968 от 27.01.2000 г. Но это устройство имеет сходство с моим изобретением в том, что оно расположено на дне мирового океана и имеет атмосферный трубопровод, по принципу работы в корне отличающийся от моего изобретения.

Для лучшего раскрытия аналогов моего изобретения будем рассматривать: для воздушного потока получаемый из моего преобразователя энергии компрессор воздуха, используемый для отбойного молотка в угольных шахтах, при строительстве дорог.

Для водного потока - гидроэлектростанции и имеющие место различные устройства и приспособления, вырабатывающие из механической энергии электрическую.

Так чтобы как-то сравнить получаемый с моего изобретения воздушный поток в воде, вставим воздухоподающий шланг компрессора на дно водоема и закрепим его. Запустим компрессор в работу и будем получать воздушный поток со дна водоема. Используя различные приспособления и устройства, будем получать механическую, а через генератор и электрическую энергию, обогащая воду водоема поточным воздухом, как в аквариуме, для снабжения кислорода рыбам.

Для водного потока. В мире существуют многие ковшевые транспортеры, где с помощью их выполняют землеройные, погрузочные работы. Один из них зернопогрузчик КПШ-9, его работа заключается в том, что с двух сторон его основного ковша при помощи правого и левого шнеков вращения на основной ковшовый транспортер, находящийся в середине основного ковша, подается зерно, еще его можно подавать при движении погрузчика на бурт зерна вперед самоходом. Ковшовый элеватор через ременно-звездочную передачу соединен с электромотором, который и приводит его в движение. Элеватор транспортирует зерно по наклонной вверх, где выкидывает зерно из ковша на обычный транспортный резиновый транспортер, приводящийся в движение другим электромотором. С него в автомашины или в левую или правую нужную нам сторону для формирования бурта.

В моем изобретении вода самозагружается в ковшовый транспортер и за счет своей силы тяжести приводит его в движение, вырабатывая на своих звездочках с транспортера механическую, а с них на генератор через шкивы и ременную передачу электрическую энергии. Далее, вода, дойдя до нижней точки транспортера, самовыливается в приемную воронку и попадает на лопасти гидротурбины, стоящей в отличие от гидроэлектростанций не в горизонтальном, а в вертикальном положении, и вырабатывает электрическую энергию.

Мельничные водяные колеса, приводящие мельницу в движение за счет потока воды мельницы, дробя зерно через механизмы, выдают муку. Мое мельничное колесо оборудовано внутри генератором, который, вращаясь от потока воды с гидротурбины на его лопасти, вырабатывает электрическую энергию.

Далее рассмотрим мое изобретение подробно.

Суть изобретения

Задачей данного изобретения ставлю цель получить наибольшее количество преобразованного энергии из одного кубического метра воды, пропущенной через него.

Также задачей заявляемого изобретения является расширение арсенала технических решений выполнения преобразователей энергии.

Другие задачи и преимущества настоящего изобретения будут выявлены ниже по мере изложения настоящего описания и чертежей.

Поставленные задачи решаются тем, что согласно заявляемому изобретению преобразователь энергии содержит:

- плотину, которая содержит по меньшей мере одно окно, которое соединяет наливную емкость с выпускной емкостью через кран, при этом наливная и выпускная емкости содержат систему водозабора и водоотвода, а также соединены с атмосферой через систему воздухозабора и воздухоотвода,

- систему водозабора и водоотвода, которая содержит подпружиненный водозаборный и водоотводный клапаны, при этом водозаборный клапан расположен в нижней части наливной емкости, а водоотводной клапан расположен в нижней части выпускной емкости, при этом водозаборный и водоотводной клапаны связаны между собой через ось коромысел, в которой подпружиненные коромысла связаны с кулачками кулачкового вала,

- систему воздухозабора и воздухоотвода, содержащую воздухозаборную трубу, примыкающую через воздуховод к верхней части выпускной емкости, и в которой также расположен воздухозаборный клапан, соединенный через толкатель с водоотводным клапаном, и воздуховыводную трубу, примыкающую через воздухоуловители к верхней части наливной емкости, в которой расположен воздуховыводной клапан, при этом в воздуховыводной трубе установлен конусообразный воздушный транспортер,

- два воздушных генератора, один из которых соединен на входе с воздухозаборной трубой, а второй соединен на выходе с воздуховыводной трубой,

- одну гидротурбину, которая расположена в нижней части наливной емкости.

В частном варианте реализации изобретения преобразователь энергии, в котором на плотине со стороны слива воды установлена система водослива, включающая скребковый транспортер с регулируемым лотком, насаженный на кулачковом валу, ковшовый транспортер, расположенный ниже за указанным скребковым транспортером, с двумя генераторами, под которым находится водонаправляющая воронка, в которой расположена гидротурбина, а под ней - лопастное колесо с генератором.

В частном варианте реализации изобретения преобразователь энергии содержит емкость разогретого воздуха, расположенную на плотине за воздушным генератором. Так, в процессе своей работы преобразователь энергии вырабатывает разогретый воздух, который поступает в емкость для разогретого воздуха, перед этим проходя свой путь через воздушный генератор.

В частном варианте реализации изобретения преобразователь энергии - тросы и цепи.

В частном варианте реализации изобретения окна, расположенные в плотине в виде каскадов или галерей.

В частном варианте реализации изобретения окно содержит сбросной коллектор с посадочными местами для крепления преобразователя энергии.

Чертежи

При рассмотрении вариантов осуществления настоящего изобретения используется узкая терминология. Однако настоящее изобретение не ограничивается принятыми терминами и следует иметь в виду, что каждый такой термин охватывает все эквивалентные элементы, которые работают аналогичным образом и используются для решения тех же самых задач.

Фигура 1 показывает работу одного из преобразователей энергии, установленного на плотине по окно-террасной схеме (работа 1-го цикла).

Фигура 2 показывает работу второго цикла за основным циклом, показаны контуры второго преобразователя энергии.

Фигура 3 вид сверху двух преобразователей энергии, установленных на плотинном окне в плотине, водоеме, с левой стороны.

Фигура 4 отображает вид снизу одного из 2-х преобразователей энергии.

Фигура 5 - механизм водораспределения и его привод.

Фигура 6 - плотина с воздуховодом, генератором и емкостью для разогретого воздуха.

Фигура 7 - возможные приспособления и устройства для перевода из механической в электрическую энергию.

Фигура 8 общий вид сверху: 8.1. - возможной выработки электрической энергии и горячего воздуха, 8.2. - схема та же, только для туннельной установки преобразователей энергии в водоеме, 8.3. - схема получения электрической энергии террасным способом, установки преобразователей энергии на плотине.

Фигура 9 - установка воздухозаборной трубы на преобразователь энергии при туннельной установке.

Фигура 10 - регулировка скребкового транспортера для привода кулачковых валов преобразователей энергии.

Фигура 11 - схематичная установка преобразователей энергии на туннельной трубе и получение энергии из воздуха в водоеме, а также крепления преобразователей на посадочных местах.

Фигура 12 - крепление на посадочном месте туннельной трубы с приводом скребкового транспортера.

Фигура 13 - разновариантный набор кранов внутри преобразователей энергии.

Фигура 14 - конусообразный воздушный транспортер с направляющей трубой для воздуха.

Фигура 15 - вид снизу и вид сверху конусов с креплением цепей в них и на них.

Фигура 16 - обслуживание в туннеле рабочими и размещение на трубе преобразователей энергии.

На фигурах 1, 2 изображены емкости в прозрачном разрезе со всеми узлами, креплениями, механизмами.

Емкости условно будем называть с левой стороны - наливной, а с правой - выпускной.

Перечень деталей и механизмов заявляемого преобразователя энергии, изображенного на вышеуказанных фигурах 1-16:

1 - наливная емкость;

2 - выпускная емкость;

3 - водозаборный клапан;

4 - пружина клапана;

5 - направляющая скоба водозаборного клапана;

6 - гнездо водозаборного клапана;

7 - лопасти гидротурбины;

8 - гидротурбина;

9 - электрические провода;

10 - воздуховыводной клапан;

11 - гнездо воздуховыводного клапана;

12 - воздуховыводная труба;

13 - воздухоуловитель;

14 - металлическое окно плотины в разрезе;

15 - кран;

16 - ручка крана;

17 - водоотводный клапан;

18 - седло водоотводного клапана;

19 - толкатель воздухозаборного клапана;

20 - направляющее кольцо воздухозаборного клапана;

21 - гнездо воздухозаборного клапана;

22 - воздухозаборный клапан;

23 - регулировочные и стопорные гайки воздухозаборного клапана;

24 - воздухозаборная труба;

25 - воздухонаправляющая труба гидротурбины;

26 - лопасти воздушного генератора;

27 - шкивы привода воздушного генератора;

28 - воздушный генератор;

29 - стойки крепления кулачкового вала;

30 - кулачковый вал;

31 - кулачок;

32 - шкив для привода кулачкового вала второй половины преобразователя энергии;

33 - водоотводной лоток;

34 - ведущая звездочка скребкового транспортера;

35 - скребковый транспортер с сегментами и цепью;

36 - подшипник крепления кулачкового вала;

37 - резиновая прокладка с держателями для пятаков;

38 - металлические пятаки;

39 - крепление оси коромысел;

40 - ось коромысел;

41 - коромысло;

42 - пружина коромысла;

43 - плотина, дамба;

44 - уровень воды;

45 - емкость разогретого воздуха;

46 - ковшовый транспортер;

47 - лопастное колесо с генератором;

48 - туннельные трубы;

49 - преобразователи энергии;

50 - террасные металлические окна плотины;

51 - ведомая звездочка скребкового транспортера;

52 - прорезь лотка для регулировки оборотов скребкового транспортера;

53 - конусообразный воздушный транспортер;

54 - тросы, цепи;

55 - фундамент, сваи;

56 - направляющая труба воздушного потока в воде.

57 - конус для удержания и выхода из него воздуха;

58 - шкив конусообразного воздушного транспортера;

59 - крепление цепей конусообразного воздушного транспортера;

60 - вал шкива конусообразного воздушного транспортера;

61 - рабочий мостик для обслуги преобразователя энергии;

62 - ременная передача;

63 - посадочное место для преобразователя энергии;

64 - электроспирали;

65 - водоотводный желоб;

66 - водонаправляющая воронка.

Порядок работы изобретения

На фигурах 1 и 2 схематично изображена работа преобразователя энергии из статистического покоя воды в ее динамическое движение, в процессе которого активно используется атмосферный воздух.

Клапанная система на этих фигурах отражена условно, т.к. при изображении на них оси коромысел с коромыслами не было бы ясно видна работа нижней части фигур. Работу клапанной системы приведу ниже.

Прежде всего следует построить плотину или дамбу 43, подходящую требованиям преобразователя энергии 49 или приспособить уже имеющуюся в наличии плотину или дамбу.

Рекомендуется три варианта размещения преобразователя энергии 49, первый и второй непосредственно на плотине 43 в окнах 14 или террасах и третий в туннеле 48 из металлических туб большего диаметра, возможны варианты с ответвлениями туннелей непосредственно в водоеме.

Преобразователь энергии работает в парном режиме, т.е. по два на одно окно 14 или посадочных мест 63 на туннеле (см. фигуру 11), которые крепятся цепями 54 и крепежными болтами к металлическому окну 14 или трубе туннеля 48 в зависимости от вариантов 1, 2, 3. Эту работу желательно выполнить без наличия воды в водоеме или реке. Иначе без работы водолазов не обойтись.

Между емкостями и металлическими окнами террасы и посадочными местами в туннеле устанавливают прокладки, затем крепятся кран или набор кранов (фигура 13) соответствующего размера к емкостям и прокладка для герметизации соединений. Левая емкость 1 и кран 15 стягиваются болтами. К крану 15 крепится через прокладку выпускная емкость 2 и фиксируется болтами. Наливную 1 и выпускную 2 емкости дополнительно фиксируют к дамбе или плотине цепями, для того что бы конструкция не двигалась и выдерживала нагрузки при работе от воды и воздуха, проходящих через нее.

Затем крепится клапанная система со скребковым транспортером 35 и желоб (лоток) 33 под небольшим наклоном к горизонту для стека воды с него.

Лоток имеет регулировку для скребкового транспортера 35. По имеющейся в нем прорези 52 ведомая звездочка 51 (фигура 10) поднимается вверх или опускается вниз, а вместе с ней изменяется зазор между дном лотка и рабочими сегментами транспортера, приводящего в круговое движение кулачковый вал 30 преобразователя энергии необходимый поток воды для его вращения.

Сборка конструкции преобразователя энергии для работы над туннельными трубами отличается от «оконно-террасного» крепления, тем, что наливная емкость 1, кран 15 и выпускная емкость 2 собираются через прокладки между ними без «вставки» на металлическое окно. Крепления кулачкового вала 30 и оси коромысел 39 крепятся непосредственно к посадочному месту 63 туннеля 48 при помощи резьбовых соединений через прокладку и фиксируются цепями 54 или тросами к туннельной трубе 48.

К выпускным емкостям 2 крепится воздухозаборная труба 24 удлиненной формы, возвышаясь над уровнем воды водоема, а внизу соединяющая два воздуховода выпускных емкостей 2 в одну, что обеспечивает непрерывный поток воздуха по ней к емкостям 2, следовательно, и непрерывное вращение лопастей воздушного генератора 26, а от них и сам генератор 28 через ременную передачу 62 на шкивах 27.

Воздухоотводные трубы 12 посредством соединения в одну направляют к дамбе 43 или плавучему средству (см. фиг.11), где установлен конусообразный воздушный транспортер 53, а далее с него на воздушный генератор 28 и в емкость 45 для дальнейшего использования горячего воздуха, что будет приведено ниже.

Преобразователь энергии «Двужильный» работает следующим образом: напоминаю, что он работает в парном режиме, а это значит, что если заполняются водой из водоема через водозаборный клапан 3 наливная 1 и выпускная 2 емкости одного преобразователя энергии, то второй преобразователь энергии (см. фигуру 2, 3) через клапанную систему и шкивы 32 ременной передачи 62 закрывает у себя доступ воды из водоема через клапан водозабора в емкости второго преобразователя энергии.

Прокручивая за скребковый транспортер 35 кулачковый вал 30, добиваемся положения кулачка 31 в первой наливной емкости 1 первого преобразователя энергии в верхнем положении, при котором кулачок 31 давит на резиновую прокладку 37, на которой с двух сторон в пазах сидят металлические пятаки 38. Вода из водоема не попадает на механизм водораспределения через резиновую прокладку. Они нажимают на клапан водозабора 3, открывая вход в наливную емкость 1 воде из водоема. Вода устремляется по водонаправляющей трубе 25 на лопасти гидротурбины 7, вращая их, вырабатывается электрический ток в гидротурбине 8, который будет использоваться для нагрева электроспирали 64 в воздухоотводной трубе 12. Вода из водоема заполняет наливную 1, а через кран 15 и выпускную емкость 2, вытесняя воздух из них через воздуховыводной односторонний клапан 10 в водоем, где по воздухоотводной трубе 12 попадает по направляющей трубе 56 воздушный поток на конусообразный воздушный транспортер 53, заполняя конус 57 воздухом, двигая конусы 57 вверх, а вместе с этим и сам транспортер, по шкивам валы шкива конусного транспортера 60, от которых через карданную или ременную передачу можно посредством генератора получать электроэнергию.

Затем воздух, отработанный в конусообразном транспортере 53, но находящийся еще в воде, улавливается воздухоотводной трубой 12 и через электрические спирали 64 в нагретом состоянии, увеличиваясь в объеме, создает давление, необходимое для привода воздушного генератора 28, вырабатывая электрический ток.

Далее с лопастей воздушного генератора 28 в большую (цистерну) емкость для разогретого воздуха 45, где может смешиваться с парами горячей воды и далее по воздухоотводной трубе 12 поступать к потребителям на заводы, фабрики и поселения в виде горячего пара, если таковые в нем не нуждаются, ставится еще один генератор для выработки электрической энергии.

Но вернемся к процессу работы преобразователя энергии. В это время клапаны водоотводный 17 и воздухозаборный 22 плотно закрыты в своих гнездах пружиной 4, не давая воде, поступившей из водоема, и воздуху, находящемуся в преобразователе, выходить за его пределы, то есть наружу.

Когда вода из водоема полностью заполнит наливную 1 и выпускную емкости 2, прокрутим кулачковый вал 30, а вместе с ним и кулачок 31 вручную за скребковый транспортер на 180° до нового положения кулачкового вала 30 и кулачка 31. В этом случае водозаборный клапан 3 при помощи пружины клапана 4 запирает клапан, отсекая воду из водоема от воды, находящейся в преобразователе энергии, т.е. левую 1 и правую 2 емкости и воду, находящуюся в кране 15. Сразу открывается путем нажатия кулачка 31 водоотводной клапан 17, через толкатель 19 воздухозаборного клапана и сам воздухозаборный клапан 22 подавая атмосферный воздух с водой в емкостях через воздухозаборную трубу 24.

Воздуховыводной клапан 10 под действием давления воды на него перекрывает заход воды из водоема в наливенную емкость 1 преобразователя. Из емкостей 1, 2, производится самослив воды в лоток (желоб), наполняя его и давя на сегменты скребкового транспортера 35, что приводит к его круговому движению, а вместе с ним и кулачковый вал 30 через звездочку 34.

Таким образом, следующие 180° оборота кулачкового вала 30 с кулачком 31, вода из емкостей 1, 2 будет сливаться на желоб 33, а с него по водоотводным желобам 65 (см. фигуру 8) и дну туннеля.

Так как работа преобразователя энергии «Двужильный» производится в парном режиме, непрерывный поток воды по лотку 33 на сегменты скребкового транспортера 35 будет полностью обеспечен. Так как при завершении рабочего цикла в первом преобразователе энергии через шкивы 32 привода кулачкового вала и ременной передачи вступает второй преобразователь энергии аналогичного объема. Привод у них один - скребковый транспортер 35.

Далее работа преобразователя происходит автоматически без вмешательства человека, отрегулируя положение скребкового транспортера (его угол входа в воду и его боковые и донные зазоры по отношению лотка). Обеспечивая непрерывный поток воды по лотку, мы влияем на наполняемость емкостей через скребковый транспортер, а следовательно, на выход воды из них и воздуха, что впрямую влияет на выработку электрической энергии с них.

Рассмотрим теперь получение электрической энергии с воды, выходящей с преобразователей по лоткам.

Фигура 7 схематично показывает возможность получения электрической энергии при помощи известных нам приспособлений и устройств. Так, показано, что вода, поступившая из преобразователей, попадает на ковшовый транспортер 46, заполняя его ковши, устремляется вниз за счет силы своей тяжести вырабатывая через генераторы 28 электроэнергию.

Ковши транспортера 46 освобождаются от воды внизу практически самосливом в приемную воронку 66, после чего вода попадает на гидротурбину 8, вращая ее, вырабатывается электрический ток с гидротурбины 8, попадает на лопастное колесо 47, внутри по середине которого находится генератор. Вращая его, вода через него вырабатывает электрическую энергию. Далее вода уходит по руслу реки или ручья.

Для моего изобретения желательно использовать высокие дамбы или плотины. Чем выше столб воды в накопительном водоеме и выше сброс воды с дамбы или плотины, тем более увеличивается коэффициент полезного действия заявленного преобразователя энергии. Понятно, что основным материалом для изготовления преобразователя энергии послужит металл, так как работа его связана с постоянно меняющимся в нем давлением воздуха и воды.

Работа преобразователя энергии в туннеле не отличается от работы ее в преобразователях на дамбе. Только преобразователей таким способом можно установить большее количество, следовательно, добыть больше энергии и горячего воздуха (пара). Существенный момент, который необходимо отметить, что при заборе воздуха в преобразователь энергии на воздухозаборной трубе 24 необходимо установить лопасти воздушного генератора 26 и сам генератор 28, создав привод его через шкивы 27 и ременную передачу 62, что существенно повысит выработку электрической энергии, получаемую от работы преобразователя энергии «Двужильный».

В зависимости от столба воды на плотине и высоты сброса ее внизу за дамбу можно упростить предложенную мной схему, исключив некоторые из них элементы для выработки электроэнергии.

Я не стану приводить с инженерной точки зрения, как строить плотину (дамбу), туннели и т.д., моя задача раскрыть и показать работу разработанного мною преобразователя энергии «Двужильный».

Слово «двужильный» обозначает прежде всего его мощность, потом только, что для получения энергии используется и вода, и воздух, то есть два элемента составляющих.

Особенности регулировки преобразователя энергии. На верхней стороне водоотводного клапана 17 при помощи болтов крепится толкатель 19, соединенный с воздухозаборным клапаном 22 (тарелка) при помощи резьбового соединения и для его жесткой фиксации, сверху на штоке крепится и регулируется двумя гайками 23. Пружина клапана водоотвода через толкатель является и пружиной воздухозабора.

Все клапаны тщательно подгоняются на предмет прохождения воды и воздуха еще до сборки преобразователя энергии.

Кран 15 посредством ручки 16 для остановки работы преобразователя энергии путем поворота на 90° перекрывает прохождение воды в выпускную емкость 2.

Считаю, что поставленная мной задача для данного изобретения выполнена полностью.

Реферат

Преобразователь энергии содержит плотину с уровнем воды, которая содержит по меньшей мере одно окно, которое соединяет наливную емкость с выпускной емкостью через кран. Наливная и выпускная емкости содержат систему водозабора и водоотвода, а также соединены с атмосферой через систему воздухозабора и воздухоотвода. В воздуховыводной трубе установлен конусообразный воздушный транспортер. Один воздушный генератор соединен на входе с воздухозаборной трубой, а второй соединен на выходе с воздуховыводной трубой. В нижней части наливной емкости преобразователя энергии расположена гидротурбина. На плотине со стороны слива воды установлены скребковый транспортер, ковшовый транспортер, гидротурбина, лопастное колесо с генератором. Изобретение направлено на получение наибольшего количества преобразованной энергии из одного кубического метра воды. 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

Формула