1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28939
(51) F03B 17/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1306.1
(22) 04.10.2013
(45) 15.09.2014, бюл. №9
(72) Умбетов Ерик Сериккалиевич; Бакенов Кайрат
Асангалиевич; Умбетова Асия Ериковна
(73) Некоммерческое акционерное общество
"Алматинский университет энергетики и связи"
(56) MD №20080294, 2010
(54) БИПОТОЧНАЯ МИКРОГЭС СО
ШНЕКОВОЙ ТУРБИНОЙ
(57) Изобретение относится к гидроэнергетике, к
небольшим установкам малой мощности
(микроГЭС) для преобразования энергии водного и
воздушного потоков в электрическую энергию и
может использоваться в области автономного
энергообеспечения и электроснабжения.
Бипоточная микроГЭС со шнековой турбиной,
содержащая горизонтально установленную
гидротурбину, гидроканал, вал и соединенный с ним
генератор водного тракта, гидротурбина снабжена
воздушным трактом и выполнена в виде шнека,
расположенного внутри гидроканала и соединен с
валом генератора водного тракта, канал подачи
воздуха соединен с гидроканалом и с дополнительно
установленным генератором воздушного тракта,
шнек гидротурбины имеет переменный шаг с 10%
уменьшением в сторону нагнетания,
обеспечивающий увеличение оборотов вала и
стабильный режим работы.
Преимущества предлагаемой конструкции
бипоточной микроГЭС со шнековой турбиной
проста в изготовлении, дешева и обеспечивает
возможность получения электроэнергии на горных
реках без строительства сложных гидротехнических
сооружений, при этом позволяет повысить
эффективность и надежность энергоснабжения.
(19)KZ(13)A4(11)28939

2. 28939
2
Изобретение относится к гидроэнергетике, к
небольшим установкам микроГЭС малой мощности
для преобразования энергии водного и воздушного
потоков в электрическую энергию и может
использоваться в области автономного
энергообеспечения и электроснабжения.
Известна энергоустановка для преобразования
энергии течения воздушных или водных потоков,
содержащая, по меньшей мере, две установленные
друг над другом с возможностью вращения в
противоположные стороны лопастные турбины с
вертикальной осью вращения, электрогенератор и
систему крепления к опорной конструкции. Опорная
конструкция состоит из неподвижного
горизонтального основания, расположенного между
вращающимися турбинами (Патент RU 2388932 С1,
МПК F03B 17/00, опубликовано 10.05.2010).
Недостаток установки заключается, в низкой
эффективности при совмещении функции
преобразования энергии течения воздушных или
водных потоков в одной установке, обусловленная,
неравномерностью энергетических ресурсов
воздушного и водного потока в одной зоне,
очевидно при сильном перепаде по высоте в низине
будет отсутствовать воздушный поток.
Известна также установка для использования
энергии водного или воздушного потока -
микроГЭС, содержащая гидротурбину, лопасти
которой установлены внутри гидроканала, вал,
соединенный с ним генератор, или ветродвигатель,
расположенный внутри аэродинамического канала
(Пат.МБ 20080294, МПК F03D 5/04, 31.10.2010г.).
Недостатками известного устройства являются
высокая материалоемкость конструкции и низкая
эффективность генерирующих устройств,
вследствие различного режима работы одной и той
же установки, при работе в водном потоке
необходим перепад и давление, а при воздушном
потоке необходимо большая ометаемая площадь
воздушного канала и высокая скорость потока.
Задачей изобретения является разработка
конструкции бипоточной микроГЭС со шнековой
турбиной, обеспечивающей повышение
эффективности энергоустановки за счет энергии
совмещенного водного и воздушного потоков в
одной установке.
Технический результат предлагаемого
изобретения новое конструктивное решение
эффективной энергоустановки малой мощности,
позволяющей совмещать двухсторонний съем
энергии на воздушном и водяном тракте для
выработки электрической энергии
Для достижения технического результата
бипоточная микроГЭС со шнековой турбиной,
содержащая горизонтально установленную
гидротурбину, гидроканал, вал и соединенный с ним
генератор водного тракта, согласно изобретения,
гидротурбина снабжена воздушным трактом и
выполнена в виде шнека, расположенного внутри
гидроканала и соединен с валом генератора водного
тракта, канал подачи воздуха соединен с
гидроканалом и связан с дополнительно
установленным генератором воздушного тракта,
шнек гидротурбины имеет переменный шаг с 10%
уменьшением в сторону нагнетания,
обеспечивающий увеличение оборотов вала и
стабильный режим работы.
На фиг.1 схематично представлены шнековая
турбина с цилиндрическим гидроканалом с
врезанным воздушным трактом.
На прилагаемом чертеже фиг.1 представлена
конструкция заявляемого изобретения, где
гидротурбина в виде шнека 1 расположена внутри
гидроканала 4, вал 2 соединен с генератором
водного тракта 5. Канал подачи воздуха 3
воздушного тракта соединен гидроканалом 4 и
генератором воздушного тракта 6, меньшей
мощности, чем генератор 5. Вода проходит внутри
цилиндрического гидроканала, в которую врезается
воздушный тракт, обеспечивающий эжекцию
воздуха в начале подшипникового узла 7 шнековой
турбины.
Предлагаемая конструкция бипоточной
микроГЭС со шнековой турбиной работает
следующим образом. Вода подается и проходит
внутри цилиндрического гидроканала 4, в который
врезан воздушный канал подсоса воздуха 3
воздушного тракта. Вода, проходя через витки
шнека 1, вращает вал 2, а переменный шаг витков
обеспечивает высокие обороты вала в гидроканале
генератора большой мощности, одновременно
обеспечивается непрерывное подсасывание воздуха
обусловливающий работу генератора малой
мощности, т.е. эффективность повышается с
преобразованием энергии течения воздушных или
водных потоков и одновременной работы двух
генераторов малой и большой мощности в одной
установке.
Таким образом, за счет более полного
использования энергии избыточного давления
рабочего тела (жидкости) и разреженного давления
воздуха, каждый в отдельности повышается КПД
энергоустановки, что особенно важно для
снабжения электроэнергией в горной местности с
небольшим напором воды. Шнековая турбина
позволяет получить максимальный КПД, за счет
объемного использования энергии воды мощностью
до 10 кВт.
Преимущества предлагаемой конструкции
бипоточной микроГЭС со шнековой турбиной
проста в изготовлении, дешева и обеспечивает
возможность получения электроэнергии на горных
реках без строительства сложных гидротехнических
сооружений, при этом позволяет повысить
эффективность и надежность энергоснабжения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 .Бипоточная микроГЭС со шнековой турбиной,
содержащая горизонтально установленную
гидротурбину, гидроканал, вал и соединенный с ним
генератор водного тракта, отличающийся тем, что
гидротурбина снабжена воздушным трактом и
выполнена в виде шнека, расположенного внутри
гидроканала и соединен с валом генератора водного
тракта, канал подачи воздуха воздушного тракта

3. 28939
3
соединен с гидроканалом и с генератором
воздушного тракта.
2. Бипоточная микроГЭС по п.1, отличающийся
тем, что шнек гидротурбины имеет переменный шаг
с 10% уменьшением в сторону нагнетания.
3. Бипоточная микроГЭС по п.1, отличающийся
тем, что дополнительно установлен генератор
воздушного тракта.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч