Plávajúce vodné koleso, najmä ako multifunkčný generátor energie

Číslo patentu: 288244

Dátum: 29.12.2014

Autor: Müller Vladimír

Je ešte 9 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Plávajúce vodné koleso, najmä ako multifunkčný generátor energie, pozostáva z dutého vodného kolesa (1) s ukotvením (2) a strojovne (3). Vodné koleso (1) tvorí valcový plášť (4) s vekami (5). Po vonkajšom obvode je osadená sústava lopatiek (6), po vnútornom obvode je osadený vnútorný ozubený veniec (13). Osou prechádza stredový hriadeľ (7), uložený na dvojici ložísk (8). Na závesoch (10) je otočne uložený hriadeľ (11) s pastorkom (12) zapadajúcim do ozubeného venca (13), z ktorého sa krútiaci moment prenáša do generátora (15) a v ňom vyrobená energia (16) sa odvádza do strojovne (3) vybavenej riadiacim mechanizmom (30), zabezpečovacím mechanizmom (31), komunikačným mechanizmom (32) a meradlom vyrobenej energie (33). Ukotvenie (2) vodného kolesa (1) môže byť upevnené na mostový záves (23), brehový záves (24), morský záves (28), pontón (27) alebo na plavák (26). Zariadenie využíva energiu vodného toku na pohon nielen elektrických generátorov, ale aj na pohon hydraulických a pneumatických zariadení.

Text

Pozerať všetko

Vynález je z oblastí energetiky, výroby elektrickej energie, výroby tepla, pohonu hydraulických a pneumatických strojov a zariadení. Týka sa využitia tečúcej vody vo väčších potokoch, riekach a veľtokoch na pohon nielen elektrických generátorov, ale aj na pohon hydraulických a pneumatických zariadení.V súčasnosti patrí energia vody k najčastejšie využívaným zdrojom energie. Prevažne ide o veľké vodné elektrárne, ktoré sú však viazané na väčšie vodné nádrže. Vo väčšine prípadov ide o pevné stavby, ktoré sú umiestnené na vhodných miestach využívajúc prírodné podmienky, prípadne zariadenia s umelo vytvoreným spádom - prečerpávacie elektrárne. Ich výstavba často vyžaduje rapídne zásahy do okolitej krajiny, pritom sa mení aj jej charakter, čo môže byť z ekologického hľadiska nevyhovujúce.V uvedených vodných elektrárňach sa používa ako hnací agregát na pohon generátora elektrického prúdu vo väčšine prípadov vodná turbína. V súčasnosti sú najpoužívanejšie štyri základné druhy vodných turbín ~ Bánkiho, Peltonova, Franeisova a Kaplanova, prípadne ich inovované a vylepšené konštrukčné riešenia (špírálovité a skriňové riešenia, priamoprúdové).Známe sú tiež malé vodné elektráme, ktorých ekologické dôsledky sú minimálne, a existuje množstvo lokalít, v ktorých možno malé vodné elektrárne vybudovať. Vzniklo viacero vynálezov a úžitkových vzorov na malé vodné elektrárne s rôznymi skrutkovými rotonni uloženými v žlaboch, komorách a potrubiach. V Českej republike je to úžitkový vzor číslo CZ 17561 Ul, v Nemecku DE 41 39 134, DE 195 07149, DE 103 48 533 a v USA číslo US 2004027020. Tiež zverejnená patentová prihláška CZ 1990 - 4806 sa týka plávajúcej vodnej elektrárne so skrutkovým rotorom, ktorá je umiestnená na plavidle ukotvenom na splave.Ďalšou plávajúcou elektrárňou, ktorá sa v určitých bodoch podobá na predkladaný vynález je český úžitkový vzor CZ 16778 Ul, ktorý používa dva valce na plavákoch, medzi ktorými obiehajú lopatky pripevnené na dopravníku. Pohyb dopravníka je prenášaný na elektrický generátor. Autor tohto úžitkového vzoru za funkčný model považuje pomeme veľké zariadenie s rozmermi 50 x 8 m s výškou a šírkou plavákov 3 m. Výkon zariadenia však neudáva.Úžitkový vzor CZ 9723 Ul navrhuje využitie lopatkového kolesa, ktoré je len svojimi lopatkami ponorené do vodného toku, ktorý musí byť upravený do požadovaného koryta, pričom je energia prenášaná pomocou nosného hriadeľa lopatiek na prevodovku a generátor elektrického prúdu.Všetky uvedené riešenia si vyžadujú menšiu či väčšiu úpravu toku, či dostatočný spád. Ani jedno z uvedených riešení neobsahuje duté vodné koleso využívajúce vnútomý priestor na uloženie mechaniky a pohonu generátora.Uvedené nedostatky doterajšieho stavu techniky odstraňuje plávajúce vodné koleso, najmä ako multifunkčný generátor energie, pozostávajúci z dutého vodného kolesa s ukotvením a strojovne, ktorého podstata spočíva v tom, že vodné koleso je tvorené valcovým plášťom s vekarni, po vonkajšom obvode je osadená sústava lopatiek a po vnútornom obvode je osadený najmenej jeden vnútorný ozubený veniec. Vodné koleso rotuje na stredovom hriadeli uloženom na dvojici ložísk pevne spojených cez ramená alebo prostredníctvom rámu s ukotvením. Na stredovom hriadeli sú uložené otočné najmenej dva závesy, v ktorých je otočné uložený hriadeľ s najmenej jedným ozubeným pastorkom zapadajúcim svojím ozubením do vnútorného ozubeného venca, z ktorého sa krútiaci moment prenáša mechanicky priamo alebo cez prevodovku do najmenej jedného generátora a V ňom vyrobená energia sa odvádza do strojovne vybavenej riadiacim ústrojenstvom, zabezpečovacím ústroj enstvom, komunikačným ústrojenstvom a meradlom vyrobenej energie.Generátorom môže byť niektorý z troch základných druhov, a to generátor elektrického prúdu, hydrogenerátor alebo pneumatický generátor.Každá iná ako elektrická vyrobená energia privedená do strojovne sa prechodom cez rozdeľovač média použije priamo a/alebo na pretransformovanie na elektrickú energiu, a to pohonom motora, ktorého mechanická energia poháňa generátor elektrického prúdu. Na reguláciu hĺbky ponorenia vodného kolesa môže byť vnútri vodného kolesa umiestnená olejová nádrž.Stabilizácia najmenej jedného plávajúceho vodného kolesa proti unášajúcemu vodnému toku je zabezpečená spojením jeho rarnien s ukotvením, ktoré je upevnené na mostový záves alebo na brehový záves, alebo na morský záves, alebo na pontón. stabilizáciu plávajúceho vodného kolesa proti mášajúcemu vodnému toku je možné zabezpečiť tiež spojením dvojice ložísk najmenej jedného vodného kolesa s ukotvením, ktoré sú upevnené na ráme s najmenej jedným plavákom.Prehľad obrázkov na výkresochVynález bude podrobnejšie vysvetlený pomocou výkresov, na ktorých sú znázomenéna obrázku 1 plávajúce vodné koleso ako generátor elektrickej energie v mechanickom vyhotovení v čelnom pohľade, na obrázku 2 plávajúce vodné koleso ako generátor elektrickej energie V mechanickom vyhotovení v bočnom pohľade, na obrázku 3 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie - generátor elektrickej energie a hydrogenerátor v hydraulickom vyhotovení v čelnom pohľade, na obrázku 4 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie - generátor elektrickej energie a hydrogenerátor v hydraulickom vyhotovení v bočnom pohľade, na obrázku 5 plávajúce vodné koleso ako multiftmkčný generátor energie - generátor elektrickej energie a generátor stlačeného vzduchu v pneumatickom vyhotovení v čelnom pohľade, na obrázku 6 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie - generátor elektrickej energie a generátor stlačeného vzduchu V pneumatickom vyhotovení v bočnom pohľade, na obrázku 7 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie s mostovým alebo brehovým ukotvením v bočnom pohľade, na obrázku 8 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie s mostovým ukotvením v čelnom pohľade, na obrázku 9 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie s brehovým ukotvením v čelnom pohľade, na obrázku 10 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie upevnený na plavákoch V bočnom pohľade, na obrázku ll plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie upevnený na plavákoch v pohľade zhora, na obráücu 12 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie upevnený na pontóne v bočnom pohľade, na obrázku 13 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie upevnený na pontóne v pohľade zhora, na obrázku 14 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie s ukotvením na morskom brehu v bočnom pohľade, na obrázku 15 plávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie s ukotvením na morskom brehu v pohľade zhora.Príklad 1 PLÁVAJÚCE voDNÉ KOLESO AKO GENERÁTOR ELEKTRICKEJ ENERGIE V MECHANICKOM VYHOTOVENIPlávajúce vodné koleso ako generátor elektrickej energie s priamym pohonom generátora elektrickej energie vo vodnom kolese v mechanickom vyhotovení, znázomený na obrázku l pozostáva z dutého vodného kolesa 1 a zo strojovne g. Duté vodné koleso 1 je tvorené valcovým plášťom i, uzatvoreným na čelách vekami j, po vonkajšom obvode s osadenou sústavou lopatiek Q.Osou dutého vodného kolesa 1 prechádza dutý stredový hriadeľ 1 uložený na koncoch na ložiskách § spojených s ramenami 2, Vnútri vodného kolesa 1 je na stredovom hriadeli Z otočne uložená dvojica závesov m,ktorými prechádza hriadeľ 11, na ktorého koncoch sú upevnené ozubené pastorky Q zaberajúce do vnútorných ozubených vencov l 3 upevnených k valcovému plášťu 5. Stred hriadeľa prechádza vstupom čelnej prevodovky g, ktorej výstupy sú prepojené cez spojky (na výkrese nevyznačené) na dvojicu generátorov l elektrického prúdu. Vyrobená elektrická energia je odvedená do elektrorozvádzača 29 strojovne 31. Strojovňa g je vybavená riadiacim ústrojenstvom E, zabezpečovacím ústrojenstvom 11, komunikačným ústrojenstvom 32 (GSM brány), meradlom g vyrobenej energie a výstupmi A rozdeľovača média. Vodné koleso l môže byť prepojené so strojovňou ą prostredníctvom ukotvenia (na obrázkoch l a 2 nevyznačeného) alebo je strojovňa g umiestnená na konštrukcii (napríklad pontóne) nesúcej priamo vodné koleso l.Vodný tok otáča ukotveným plávajúcim vodným kolesom l, pričom jeho konštrukcia odoláva všetkým možným plávajúcim prekážkam (plávajúce pne, ľad a pod.). Otáčajúce sa vodné koleso l s lopatkami Q prenáša silu vody pomocou vnútorného ozubeného venca Q, pastorka Q a hriadeľa na prevodovku 14, ktorá poháňa generátor Q elektrického prúdu. Vyrobená energia je vodičmi Q - elektrická energia je vyvedená dutým stredovým hriadeľom 1 a vnútrom ramena 2 do elektrorozvádzača Ľ strojovne g umiestnenej na brehu alebo na pontóne.Príklad 2 PLÁVAJÚCE VODNÉ KOLESO AKO MULTIFUNKČNÝ GENERÁTOR ENERGIE - QENERÁTOR ELEKTRICKEI ENERGIE A HYDRoGENERAroR V HYDRAULICKOM VYHOTOVENIPlávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor - generátor elektrickej energie a hydrogenerátor v hydraulíckom vyhotovení, kde hydrogenerátor je umiestnený vo vodnom kolese a hydromotor poháňajúci generátor elektrického prúdu sú umiestnené v stroj ovni, je znázomený na obrázku 3 a obrázku 4.Pozostáva z dutého vodného kolesa 1 a zo strojovne g. Duté vodné koleso lje tvorené valcovým plášťom A uzatvoreným na čelách vekami g, po vonkajšom obvode má osadenú sústavu lopatiek 6. Osou dutého vodného kolesa g prechádza dutý stredový hriadeľ Z uložený na koncoch na ložiskách 8 spojených s ramenami 2. Vnútri vodného kolesa g je na stredovom hriadeli 1 otočné uložená dvojica závesov m, ktorými prechádza hriadeľ , na ktorého koncoch sú upevnené ozubené pastorky Q zaberajúce do vnútorných ozubených vencov Q upevnených k valcovému plášťu 3. Ozubené pastorky Q zaberajú do ozubenia vstupu dvojice generátorov Q hydraulickej energie - hydrogenerátorov. Alternatívne riešenie môže mať pred vstupom do generátorov predradenú prevodovku g podobne ako V príklade 1. Generátory jj dodávajú vyrobenú energiu potrubným vedením 16 do strojovne g. Tu sa privádzaná energia v rozdeľovači g média rozdeľuje jednak na priamy odber, jednak na pohon motora 18 - rotačného hydromotora, ktorý poháňa generátor l 9 elektrického prúdu.Vyrobená elektrická energia je odvedená do elektrorozvádmča 22. Strojovňa g je vybavená riadiacim ústrojenstvom gQ, zabezpečovacím ústrojenstvom 31, komunikačným ústrojenstvom g (GSM brány), meradlom g vyrobenej energie. V strojovni g je tiež umiestnená nádrž g média - hydraulická nádrž a filter 36. Vnútri vodného kolesa 1 je umiestnená nádrž Ľ s hydraulickým olejom na reguláciu ponoru vodného kolesa l. Vodné koleso l môže byť prepojené so strojovňou g prostredníctvom ukotvenia (na obrázkoch 3 a 4 nevyznačeného) alebo je Strojovňa g umiestnená na konštrukcii (napríklad pontóne) nesúcej priamo vodné koleso l.Vodný tok otáča ukotveným plávajúcim vodným kolesom l, pričom jeho konštrukcia odoláva všetkým moüiým plávajúcim prekážkam (plávajúce pne, ľad a pod.). Otáčajúce sa vodné koleso l s lopatkami Q prenáša silu vody pomocou vnútomého ozubeného venca Q a pastorka 12 na hriadeľ , ktorý poháňa generátor Q - hydrogenerátor. Vyrobená energia - tlakové hydraulické médium Q je vyvedená dutým stredovým hriadeľom Z a vnútrom ramena 2 do strojovne g umiestnenej na brehu alebo na pontóne. V strojovni g sa celá energia alebo iba jej časť použije na pohon motora l 8, ktorý poháňa generátor Q elektrického prúdu. V prípade čiastočného využitia energie sa zvyšná časť odbočená cez rozdeľovač g média použije na odber na priamo na pohon rôznych strojov a zariadení s hydraulickým motorom (lanovka, píla, mlyn, bager a ďalšie).Pri rozbehu multifunkčného generátora podľa tohto príkladu je rozdeľovač g média v polohe prepad, čo zabezpečuje, že pracovné médium sa vracia do nádrže g hydraulíckej kvapaliny. Po dosiałmutí potrebných obrátok na vstupe generátora jj sa rozdeľovač g média prepne do pozície práca a dvojica generátorov l 5 začne tlačiť pracovné médium do motora l 8, ktorý je spojený s generátorom Q elektrického prúdu alebo do iného pripoj eného zariadenia.Reguláciu výkonu možno vykonávať na hydraulíckom okruhu, v prevodovke g (ak je zaradená pred vstupom do generátora Q), alebo v samotnom generátore Q elektrického prúdu. V hydraulíckom okruhu vykonáva riadenie rozdeľovač g média - regulačný a prepúšťací ventil, ktorý prostredníctvom mikroprocesora reguluje udržiavanie potrebného konštantného tlaku na hydraulický motor, ktorý poháňa pripojené zariadenie, v pripade výroby elektrickej energie je to dodržiavanie konštantných otáčok generátora, a tým i výkonu a kvality výstupu elektrickej energie z generátora.Na bezpečnosť práce s olejom pri vodnom toku sa tlakový olej vedie v dvojitom potrubí s odvodom uniknutého oleja späť do olejovej nádrže, pričom je tento únik elektronicky sledovaný centrálnym zabezpečovacím systémom.Životnosť zariadenia sa predlžuje vzduchotesným vyhotovením vodného kolesa, pričom je vzduch vnútri vodného kolesa v dôsledku eliminácie vlhkosti nahradený plynom, ktorý nespôsobuje koróziu zariadenia.PLÁVAJÚCE VODNÉ KOLESO AK 0 lMULTIFUNI(ČNÝ GENERÁTOR ENERGIE - GENERÁTOR ELEKrRIckEI ENERGIE A GENERATOR STLACENEHO VZDUCHU v PNEUMATICKOM VYHOTOVENIPlávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor - generátor elektrickej energie a generátor stlačeného vzduchu - kompresor v pneumatickom vyhotovení, kde kompresor je umiestnený vo vodnom kolese 1 a turbína poháňajúca generátor elektrického prúdu je umiestnená V strojovni, znázomený na obrázku 5 a obrázku 6 pozostáva z dutého vodného kolesa l a zo strojovne g. Duté vodné koleso g je tvorené valcovým plášťom i uzatvoreným na čelách vekami j. Po vonkajšom obvode má osadenú sústavu lopatiek Q. Osou dutého vodného kolesa g prechádza dutý stredový hriadeľ Z uložený na koncoch na ložiskách § spojených s ramenami 2. Vnútri vodného kolesa g je na stredovom hriadeli 1 otočné uložená dvojica závesov 10, ktorými prechádzahriadeľ Q, na ktorého koncoch sú upevnené ozubené pastorky 12 zaberajúce do vnútomých ozubených vencov Q upevnených k valcovému plášťu i. Ozubené pastorky Q zaberajú do ozubenia vstupu dvojice generátorov L 5 pneumatickej energie - kompresorov. Altematívne riešenie môže mať pred vstupom do generátorov predradenú prevodovku 14 podobne ako v príklade l. Generátory L 5 dodávajú vyrobenú energiu - tlakový vzduch potrubným vedením 1 § do strojovne g. Tu sa privádzaná energia Q v rozdeľovači 34 média rozdel je jednak na priamy odber, jednak na pohon motora Q - turbíny, ktorý poháňa generátor Q elektrického prúdu. Vyrobená elektrická energia je odvedená do elektrorozvádzača 22. Strojovňa g je vybavená riadiacim ústrojenstvom Q, zabezpečovacím ústrojenstvom g, komunikačným ústrojenstvom 3 L (GSM brány) meradlom Q vyrobenej energie. V strojovni à sú umiestnené ďalšie časti pneumatického rozvodu, a to nádrž ä média - vzdušník, filter x - odkaľovač a čistič vzduchu, nasávanie g a poistný ventil 32.Vnútrí vodného kolesa l môže byť umiestnená nádrž u s hydraulickým olejom na reguláciu ponoru vodného kolesa l. Vodné koleso l môže byť prepojené so strojovňou à prostredníctvom ukotvenia (na obrázkoch 5 a 6 nevyznačeného) alebo je Strojovňa g umiestnená na konštrukcii (napríldad pontóne) nesúcej priamo vodné koleso l.Vodný tok otáča ukotveným plávajúcim vodným kolesom l, pričom jeho konštrukcia odoláva všetkým možným plávajúcim prekážkam (plávajúce pne, ľad a pod.).Pri rozbehu multifunkčného generátora podľa tohto príkladu je rozdeľovač 33 média, ktorým je elektromagnetický ventil na výstupe tlakového vzduchu v polohe obeh, čo zabezpečuje, že pracovné médium vzduch ~ sa vracia do vzdušníka - nádrže g média. Po dosiahnutí potrebných obrátok sa rozdeľovač g média prestaví do polohy práca a dvojica generátorov 15 - kompresorov - začne tlačiť vzduch do nádrže 35 média a následne na lopatky motora Q - turbiny, ktorá poháňa generátor 12 elektrického prúdu. Prevádzkový režim môže byť nastavený aj tak, že časť energie vyrobenej vo vodnom kolese - stlačeného vzduchu sa cez rozdeľovač 34 média použije na odber priamo na pohon rôznych strojov a zariadení s pneumatickým motorom (lanovka, píla, mlyn, bager a ďalšie).Regulácia výkonu možno vykonávať na pneumatickom okruhu rozdeľovačom 3515 média, v prevodovke g (ak je súčasťou vodného kolesa 1) alebo v samotnom generátore 12 elektrického prúdu.Pneumatický okruh má výhodu V bezpečnosti prevádzky, kedy únik vzduchu nemôže spôsobiť ekologickú haváriu.Príklad 4 PLÁVAJÚCIE VODNÉ KOLESO AKO MULTIFUNKČNÝ GENERÁTOR ENERGIE s MOSTOVÝM UKOTVENIMPlávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie s mostovým ukotvením je znázomený na obrázku 7 a obrázku 8. Vodné koleso l, opísané v príklade l alebo v príklade 2, alebo v príklade 3, je dvojicou ramien g prostredníctvom ukotvenia g upevnené k mostovému (hrádzovému) závesu Q.Príklad 5 PLÁVAJÚQE VODNÉ KOLESO AKO MULTIFUNKČNÝ GENERÁTOR ENERGIE s BREHOVÝM UKOTVENIMPlávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie s hrádzovým ukotvením je znázomený na obrázku 7 a obrázku 9. Vodné koleso l, opísané v príklade l alebo v príklade 2, alebo v príklade 3, je dvojicou ramien 2 prostredníctvom ukotvenia z upevnené k brehovému (konzolovému) závesu a.Príklad 6 PLÁVAJÚCE VODNÉ KOLESO AKO MULTIFUNKČNÝ GENERÁTOR ENERGIE UPEVNENÝ NA PLAVÁKOCHPlávajúce vodné koleso ako multifunkčný generátor energie upevnený na plavákoch je znázomený na obrázku 10 a obrázku 11. Vodné koleso l, opísané v príklade 1 alebo v príklade 2, alebo v príklade 3, je dvojicou ložísk g upevnené k rámu 2 s dvojicou plavákov ě. Celé zariadenie je vpredu vybavené ľadolamom g a na vodnom toku je udržiavaná ukotvením g upevneným k rámu 2.Príklad 7 PLÁVąJÚCE VODNÉ KOLESO AKO MULTIFUNKČNÝ GENERÁTOR ENERGIE UPEVNENÝ NA PONTONEPlávajúce vodné koleso ako multiftmkčný generátor energie upevnený na pontóne je znázomený na obrázku 12 a obrázku 13. Dve vodné kolesá l sú svojimi ramenami 9 upevnené na pontón Ľ, na ktorom je upevnené ukotvenie g. Na pontóne môže byť umiestnená Strojovňa 3.

MPK / Značky

MPK: F03B 7/00, F03B 17/06, E02B 9/02

Značky: energie, generátor, multifunkčný, plávajúce, koleso, vodné, najmä

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/17-288244-plavajuce-vodne-koleso-najma-ako-multifunkcny-generator-energie.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Plávajúce vodné koleso, najmä ako multifunkčný generátor energie</a>

Podobne patenty