Simulación de procesos de fabricación mediante elementos finitosJose Angel Velasco
En este documento se analizan los resultados obtenidos al simular procesos de fabricación mediante elementos finitos en un software comercial, en concreto en Abaqus
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