1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29634
(51) F03B 13/10 (2006.01)
E02B 9/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0096.1
(22) 28.01.2014
(45) 16.03.2015, бюл. №3
(76) Абдуллаев Малик Абдумуслимович
(56) KZ 22811 A4, 16.08.2010
(54) ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА
СКВОЗНЫХ РЕДУКТОРАХ УСИЛИТЕЛЯХ
(57) Изобретение относится к гидравлическим
электростанциям
Техническим результатом заявленного
изобретения является упрощение технологии,
достижение большой мощности при небольших
высотах в маловодных реках с низкими берегами. В
южных регионах предлагаемая
гидроэлектростанция может работать круглый год.
Это достигается тем, что в гидроэлектростанции,
содержащей железобетонную плотину,
водоспускные лотки, рабочие колеса, редуктор,
генератор тока, в рабочих коридорах между бортами
лотков установлена колонна со сквозными
редукторами усилителями и опорные штанги, в
которых крепятся валы рабочих колес,
расположенных с обеих сторон каждого из
редукторов усилителей; редукторы усилители
соединены между собой карданным валом и имеют
ведущие валы со смещенной осью, ведомые валы,
ведущие и ведомые шестерни; редукторы усилители
через карданный вал соединены с редукторами
поворота, которые посредством карданного вала
соединены с главным редуктором,
аккумулирующим крутящий момент и через
коробку регулятора оборотов передающим его
генератору тока.
(19)KZ(13)A4(11)29634
2. 29634
2
Изобретение относится к гидравлическим
электростанциям.
Известно, чтобы построить современные
гидроэлектростанции и чтобы они эффективно
работали, нужны большие высоты и большой объем
воды. Чтобы поднять высокую плотину, нужны
высокие берега, большие расходы и большие риски,
связанные с высотой и большими давлениями в
плотине, в водонапорной трубе и в гидротурбине.
Строительство высоких плотин приводит к
затоплению большой площади.
Недостатками существующих аналогов является
открытая работа рабочих колёс, частично
погруженных в воду. Поэтому невозможна
эксплуатация таких гидроэлектростанций в зимнее
время, при наличии на реке ледяного покрова.
Наиболее близким аналогом работы заявленного
изобретения является работа задних ведущих
мостов и двигателя большегрузных автомашин при
спуске с гор перевалов с большим уклоном.
Преимущество - торможение двигателя на 1-ой
передаче высокое, но давление 20- тонного груза
создаёт невыносимые обороты двигателя, и
водитель до конца спуска вынужден держать
машину на первой передаче и на тормозах, чтобы
уберечь двигатель.
Техническим результатом заявленного
изобретения является упрощение технологии,
достижение большой мощности при небольших
высотах в маловодных реках с низкими берегами. В
южных регионах предлагаемая гидроэлектростанция
может работать круглый год.
Это достигается аккумулированием
механической силы в один вал, применением
многоступенчатых сквозных редукторов
усилителей, со смешением оси ведущих валов, со
спаренными рабочими колёсами, работающими
синхронно в одной цепи.
Аккумулирование механической силы в ведомый
вал главного редуктора достигается тем, что
сквозные редукторы усилители, за счет разницы в
количестве зубьев ведущей и ведомой шестерен,
девятикратно увеличивают число оборотов ведомом
вале.
Сущность изобретения поясняется
представленными чертежами, где на фиг.1 показана
в разрезе гидроэлектростанция на сквозных
редукторах усилителях, построенных в две колонны;
на фиг.2 показана гидроэлектростанция на сквозных
редукторах усилителях, построенных в одну
колонну; на фиг.3 показаны в разрезе сбоку
редуктор поворотов и два сквозных редуктора
усилителя; на фиг.4 показаны в разрезе два
сквозных редуктора усилителя; на фиг.5 показаны
рабочие колёса.
Гидроэлектростанция содержит плотину из
железобетонной конструкций 1 со встроенными
водоспускными лотками 3, которые по плотине
проходят с уклоном до 10 градусов, на склоне
плотины - с 20-градусным уклоном. Водозаборные
заслонки 18 с подъёмным механизмом, в виде
бульдозерных лопат, закреплены в бортовых стенах
лотка шаровыми опорами 19 и регулируют уровень
потока воды. Водоспускные лотки 3 имеет
защитную сетку 20 перед водозаборными
заслонками 18, которая защищают водоспускные
лотки от посторонних предметов и речных
обитателей. Водоспускные лотки с коробчатым
сечением, с уклоном 10 градусов проходят под
дорогой 23, под площадкой 24 генераторного здания
25. На выходе водоспускные лотки 3 имеют ровное
дно шириной 6 метров и борта 17 высотой 1,5 м и
толщиной 20 см с прорезами для установки валов 26
рабочих колёс 8.
В рабочих коридорах 4 между бортами лотков 17
устанавливается сквозные редукторы усилители 5 и
опорные штанги 9 рабочих колёс 8.
Кроме того, устанавливаются редуктор
поворотов 11 с правым отводом вращения и левым
отводом вращения, главный редуктор 13, коробка
регулятора оборотов 15 и генератор тока 16.
Монтаж гидроэлектростанции осуществляется
следующим образом. Плотина 1 из железобетонной
конструкций с высотой от 6 до 12 метров должна
иметь встроенные водоспускные лотки 3 с
водозаборными заслонками 18 с подъёмным
механизмом. Рабочие колеса 8 устанавливаются в
лотках 3 горизонтально, с двух сторон каждого
редуктора усилителя 5. Вал рабочих колес 26
устанавливается в опорных штангах 9, через
карданные валы 10 соединяется с редукторами
усилителями. Вал рабочего колеса в прорезях
бортов 17 уплотняется уплотнительными
средствами для защиты от попадания воды в
рабочие коридоры 4. Сквозные редукторы
усилители 5 монтируются в коридорах 4, между
собой соединены карданным валом 10. Редукторы
усилители через карданный вал соединены с
редукторами поворота 11. Редукторы поворотов 11
устанавливаются в начале рабочего коридора 4,
посредством карданного вала соединены с главным
редуктором 13, установленным посередине
редукторов поворота. Главный редуктор 13
устанавливается на площадке 24 и через коробку
регулятора оборотов 15 соединен с генератором
тока 16, находящимся в генераторном здании 25.
Подъёмным механизмом, подняв водозаборные
клапаны, пропускается вода 2 по лотку. Поток воды
толщиной 50 см стремительно набирает скорость,
оптимальная скорость потока воды должна
составлять 9-14 м в одну секунду.
Одна сторона рабочих колёс 8 расположена в
потоке воды и лопастями воспринимает его
энергию, рабочие колёса приводятся в движение с
вращением, приблизительно, 180 оборотов в
минуту. Диаметр рабочих колёс составляет 120 см.
Рабочие колеса 8 приводят в движение сквозные
редукторы усилители 5, каждый каскад сквозных
редукторов усилителей с двух сторон аккумулирует
механическую силу в ведомый вал 21. Шестерня
ведущего вала 22 сквозных редукторов усилителей 5
имеет больший диаметр относительно шестерни
ведомого вала 7, разница оборотов станет
девятикратной. Количество оборотов ведомых валов
21 достигнет, приблизительно, 1600 оборотов в
минуту.
3. 29634
3
Разница в диаметре шестерен ведущего-ведомого
вала, приоритет сравнивается в четырех каскадах
сквозных редукторов усилителей. В остальных
каскадах преимущества ведущих валов 22 будет
возрастать относительно ведомого вала 21.
Колонна сквозных редукторов усилителей 5
приводит в движение редукторы поворотов. Редуктор
поворотов 11 принимает крутящий момент под
уклоном 20 градус. Поднимает уровень крутящего
момента на уровень главного редуктора 13 и под
углом 90 градусов передаёт крутящий момент к
главному редуктору 13. Они соединены карданным
валом 10.
Главный редуктор 13, установленный посередине
редукторов поворотов, с двух сторон принимая
крутящий момент, на рабочих шестернях 14
аккумулирует механическую силу в один вал, который
через коробку регулятора оборотов 15 соединяется к
генератору тока 16. Коробка регулятора оборотов 15 и
генератор тока 16 установлены в здании генератора 25.
В водоспускных лотках стремительно набирающий
скорость поток воды разгоняется. Рабочие колеса,
воспринимая энергию потока воды, разгоняются и
приводят во вращение генератора тока.
Предлагаемая гидроэлектростанция предназначена
для маловодных рек с низкими берегами. Если у реки
достаточно большой объем воды, можно поставить
параллельно несколько колонн со сквозными
редукторами усилителями. Если поток воды мал,
можно ставить одну колонну с двумя водоспускными
лотками, основным и резервным.
Преимущество процесса профилактики и замены
узлов, деталей данной гидроэлектростанций
заключается в том, что все работы проводятся на
земле, на площадке, в рабочих коридорах и не требует
водолазных работ, работы в замкнутом пространстве.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Гидроэлектростанция, содержащая
железобетонную плотину, водоспускные лотки,
рабочие колеса, редуктор, генератор тока,
отличающаяся тем, что в рабочих коридорах между
бортами лотков установлена колонна со сквозными
редукторами усилителями и опорные штанги, в
которых крепятся валы рабочих колес, расположенных
с обеих сторон каждого из редукторов усилителей;
редукторы усилители соединены между собой
карданным валом и имеют ведущие валы со
смещенной осью, ведомые валы, ведущие и ведомые
шестерни; редукторы усилители через карданный вал
соединены с редукторами поворота, которые
посредством карданного вала соединены с главным
редуктором, аккумулирующим крутящий момент и
через коробку регулятора оборотов передающим его
генератору тока.
2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся
тем, что водоспускные лотки имеют водозаборные
заслонки с подъёмным механизмом, в виде
бульдозерных лопат, закреплённые в бортовых
стенках лотка шаровыми опорами; перед
водозаборными заслонками установлена защитная
сетка.
3. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся
тем, что рабочие колеса расположены горизонтально в
открытом потоке воды.
4. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся
тем, что вал рабочего колеса в прорезах бортов лотков
уплотнен защитным средством от попадания воды.
5. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся
тем, что шестерня ведущего вала редуктора усилителя
имеет больший диаметр, чем шестерня ведомого вала.
6. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся
тем, что в зависимости от объема потока воды
гидроэлектростанция содержит одну и более колонн
со сквозными редукторами усилителями.
