Сдвоенное гидротаранное устройство для получения электрической энергии, при автономном цикле водоподачи

(51) 15 7/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ электрическую,а также маятниковый гидравлический автопривод и мембранные пневмоцилиндры на отводящих трубах гидротаранов. В рабочем цикле А в крайнем положении правой трубы поднятой под углом 15, вода сбрасывается в сторону цилиндра (левая труба в это время опущена под углом 5). Масса воды разгоняясь при движении вниз, останавливается головкой поршня. Инерция резко остановленной воды создает гидроудар скачок давления. При гидроударе давление поднимающегося столба воды в водоотводной трубе повышает давление воздуха в рабочей камере мембранного пневмоцилиндра. Выгибающаяся мембрана толкает вверх шток который приводит в движение ромбоидный двигатель, преобразующий работу возвратно-поступательного движения штока в работу вращательного движения. От ромбоидного двигателя вращательное движение,через стабилизирующий редуктор передается на электрогенератор вырабатывающий электричество. В момент гидроудара движущийся вперед шток поршня, своей нижней зубчатой дорожкой вращает зубчатое колесо редуктора, которое перемещает сдвоенные гидротаранные трубы справа налево, по неподвижной зубчатой дуговой дорожке параллельной маятниковой дуге устройства. Таким образом, маятник из двух гидротаранных труб,поршни, шток, зубчатые колеса, редуктор и неподвижная зубчатая дуговая дорожка формируют собой маятниковый гидравлический автопривод,работающий на эффекте попеременного гидроудара в двух гидротаранах. При этом водоотводная труба в нижней части гидротаранов отводит часть давления гидроудара в мембранный пневмоцилиндр, приводя в движение ромбоидный движитель электрогенератора,вырабатывающего электричество.(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт рыбного хозяйства(54) СДВОЕННОЕ ГИДРОТАРАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ,ПРИ АВТОНОМНОМ ЦИКЛЕ ВОДОПОДАЧИ(57) Сдвоенное гидротаранное устройство для получения электрической энергии, при автономном цикле водоподачи направлено на расширение линейки способов и устройств работающих на экологически чистых возобновляемых источниках энергии. Устройство имеет автономный цикл водоподачи, и поэтому не привязано к традиционным ресурсам водной энергетики природным или искусственным водоемам. Изобретение относится к области малой энергетики и может использоваться для получения электричества, при использовании возобновляемых альтернативных источников энергии. Задачей изобретения является расширение линейки устройств работающих на экологически чистых возобновляемых источниках энергии. Ожидаемым техническим результатом является преобразование энергии движущейся воды в механическую, а затем в электрическую энергию,при автономном возобновляемом цикле водоподачи. Технический результат достигается следующим. Устройство включает в себя две гидроударные трубы, два цилиндра с поршнем и штоком,преобразователь энергии гидроудара в механическую энергию, электрогенератор для преобразования механической энергии в Предлагаемое изобретение направлено на расширение линейки способов и устройств работающих на экологически чистых возобновляемых источниках энергии. Устройство имеет автономный цикл водоподачи, и поэтому не привязано к традиционным ресурсам водной энергетики - природным или искусственным водоемам. 1 Область техники Изобретение относится к области малой энергетики и может использоваться для получения электричества, при использовании возобновляемых альтернативных источников энергии. 2 Уровень техники Наиболее близким аналогом изобретения является установка для получения энергии с помощью двойного гидроударника (Патент РК 29473, 25.12.2014, бюл. 12). Аналог состоит из солнечных батарей и аккумуляторов, аккумуляторы служат для работы компьютера,электрофиксирующих устройств,подачи электроразряда на свечу и запуска установки. Рабочие детали установки две трубы длиной 10 метров сделанных в виде колена. 5 метров находится горизонтально, 5 метров вертикально. Нижние горизонтальные части стоят друг против друга. На конце находятся конусы, увеличивающие диаметр трубы на 30. В конце конуса находится цилиндр с поршней. В вертикальной части трубы находится конус, увеличивающий диаметр трубы на 60. В верхней части конуса находится диафрагма. В центре диафрагмы находится груз - свинцовая болванка весом 5000 кг. В нижней части колена находится конусный отвод,расположенный горизонтально к поверхности земли. В конце конусного отвода вкручивается электросвеча с большими электроконтактами. На цилиндре и поршне имеются электрофиксаторы, фиксирующие поршень в нижней мертвой точке. Между поршнями от двух труб находится маятник с короткой нижнее частью и длинной верхней частью. Верхняя часть маятника с помощью шатуна прикреплена к маховику. Маховик через вал соединен с мотор генератором. Данные установки могут применятся повсеместно для выработки электроэнергии. Аналог работает следующим образом. Генератор прокручивает маховик. Шатун подводит нижнюю часть маятника к поршню трубы 1. В этот момент компьютер дает команду электрофиксирующим устройствам разблокировать движение поршня. Поршень под давлением в 15 атмосфер двигается в сторону нижнего конца маятника. Доходит до маятника и останавливается уперевшись в него в точке А. Точка А - это движение нижнего конца маятника из мертвой точки в сторону точки В на 1 мм. В результате резкой остановки поршня происходит гидроудар. За сотые доли секунды до возникновения гидроудара на свечу подается электроразряд. В результате чего происходит электрогидроудар Юткина, который усиливает возникающий гидроудар в трубе. Вся энергия,полученная от гидроудара и электроудара передается на поршень. Поршень через короткий 2 твердый шток передает эту энергию на нижнюю часть маятника. В результате чего верхняя часть маятника через шатун передает полученную энергию на маховик. Маховик, повернувшись на 180 градусов, подводит нижнюю часть маятника к поршню трубы 2, и встречается с поршней в точке В. Точка В - это движение нижнего конца маятника из мертвой точки в сторону точки А на 1 мм. Процесс повторяется в той же последовательности. После проворачивания маховика на 380 градусов нижняя часть маятника опять подходит к поршню трубы 1. и процесс повторяется заново до бесконечности. В результате чего происходит постоянное вращение маховика, а, следовательно, и вращение генератора. Разблокированием поршня и подачей электрозаряда на свечу управляет компьютер. Энергия для работы компьютера и электроразряда берется от солнечных батарей. А недостающая ее часть пополняется с генератора. КПД такой установки будет во много раз выше, чем от обычных солнечных батарей. Существенными совокупными признаками аналога и изобретения,обеспечивающими получение технического результата, являются следующие- имеется две гидроударные трубы- имеются два цилиндра с поршнем и штоком- имеется преобразователь энергии гидроудара в механическую энергию- имеется электрогенератор для преобразования механической энергии в электрическую. Причиной,препятствующей получению требуемого технического результата при использовании аналога является следующая- для работы установки требуются компьютер,электрофиксирующие и электроразрядные устройства, требующие затрат электрической энергии. 3 Сущность изобретения Задача изобретения преобразование энергии эффекта гидротарана в механическую, а затем в электрическую энергию,при автономном возобновляемом цикле водоподачи. Достигаемый технический результат формирование маятникового гидравлического автопривода,работающего на эффекте попеременного гидроудара в двух гидротаранах. При этом водоотводная труба в нижней части гидротаранов, попеременно отводит часть давления гидроудара в мембранный пневмоцилиндр, приводя в движение ромбоидный движитель электрогенератора для выработки электричества. Достижение технического результата осуществляется следующим. Устройство включает в себя две гидроударные трубы, два цилиндра с поршнем и штоком, преобразователь энергии гидроудара в механическую энергию,электрогенератор для преобразования механической энергии в электрическую, а также маятниковый гидравлический автопривод и мембранные пневмоцилиндры на отводящих трубах гидротаранов. Устройство имеет автономный цикл водоподачи. В рабочем цикле А в крайнем положении правой трубы поднятой под углом 15, вода сбрасывается в сторону цилиндра (левая труба в это время опущена под углом 5). Масса воды разгоняясь при движении вниз, останавливается головкой поршня. Инерция резко остановленной воды создает гидроудар скачок давления. При гидроударе давление поднимающегося столба воды в водоотводной трубе повышает давление воздуха в рабочей камере мембранного пневмоцилиндра. Выгибающаяся мембрана толкает вверх шток который приводит в движение ромбоидный двигатель, преобразующий работу возвратно-поступательного движения штока в работу вращательного движения. От ромбоидного двигателя вращательное движение,через стабилизирующий редуктор передается на электрогенератор вырабатывающий электричество. В момент гидроудара вытесняемый вперед шток поршня, своей нижней зубчатой дорожкой вращает зубчатое колесо редуктора, которое перемещает сдвоенные гидротаранные трубы справа налево, по неподвижной зубчатой дуговой дорожке параллельной маятниковой дуге устройства. На наружных концах труб имеются направляющие стержни удерживающие устройство на заданной вертикальной плоскости маятникового размаха. Таким образом, маятник из двух гидротаранных труб, поршни, шток, зубчатые колеса, редуктор и неподвижная зубчатая дуговая дорожка формируют собой маятниковый гидравлический автопривод,работающий на эффекте попеременного гидроудара в двух гидротаранах. При этом водоотводная труба в нижней части гидротаранов отводит часть давления гидроудара в мембранный пневмоцилиндр, приводя в движение ромбоидный движитель электрогенератора,вырабатывающего электричество. Наиболее существенными отличительными признаками от аналога являются следующие имеется маятниковый гидравлический автопривод- имеются мембранные пневмоцилиндры на отводящих трубах в нижней части гидротаранов Совокупными признаками аналога и изобретения,обеспечивающими получение технического результата, являются следующие- имеется две гидроударные трубы- имеются два цилиндра с поршнем и штоком- имеется преобразователь энергии гидроудара в механическую энергию- имеется электрогенератор для преобразования механической энергии в электрическую. 4 Перечень фигур чертежей 1. Фиг.1 - Двойное гидротаранное устройство для получения электрической энергии,при автономном цикле водоподачи, разрез вид спереди, в рабочем положении цикл А. 2. Фиг.2 - Двойное гидротаранное устройство для получения электрической энергии, при автономном цикле водоподачи, разрез вид спереди, в рабочем положении цикл Б. 5 Сведения подтверждающие возможность осуществления изобретения Предлагаемое сдвоенное гидротаранное устройство для получения электрической энергии,при автономном цикле водоподачи, может использоваться для получения электричества, при использовании возобновляемых альтернативных источников энергии. Устройство имеет автономный цикл водоподачи. В устройстве две расположенные напротив друг друга гидроударные гидротаранные трубы (ф 1,2,эл 1), жестко связаны между собой соединительными мостиками (ф 1,2 эл 2) из стального профиля в количестве 5 шт, равномерно расположенных по окружностям цилиндров (ф 1,2, эл 3). Внутри каждого цилидра имеется поршень (ф 1,2, эл 4) со штоком (ф 1,2, эл 5) общим для двух поршней. Шток проходит сквозь дно цилиндра через отверстие с уплотнительным кольцом (ф 1,2, эл 6). Длина каждой трубы 200 см, диаметр 15 см. Фронтальная сторона головки поршня вогнутая,для лучшего улавливания давления воды. Головка поршня алюминиевая с уплотнительными кольцами. Цилиндр, поршень, шток и уплотнительные кольца выполнены из высококачественных износостойких материалов, с высоким уровнем точности. Минимальный зазор между внутренними стенками цилиндра и головкой поршня водонепроницаем, в силу поверхностного натяжения воды. Закрытые гидротараннные трубы на 1/3 заполнены водой, угол между ними 170. Конструкция из двух труб, на штангах (ф 1,2, эл 7) через кольцо (ф 1,2, эл 8) на их вершине и подшипниковую втулку (ф 1,2, эл 9), подвешено на кронштейне (ф 1,2, эл 10), образуя маятник. Устройство работает следующим образом. В цикле А в крайнем положении правой трубы поднятой под углом 15, вода сбрасывается в сторону цилиндра (левая труба в это время опущена под углом 5). Масса воды разгоняясь при движении вниз, останавливается головкой поршня. Инерция резко остановленной воды создает гидроудар скачок давления (Гидравлика. Н.Н. Кременецкий,Д.В. Штеренлихт, В.М. Алышев, Л.В. Яковлева. М. Энергия, 1973, с.215-217). При гидроударе давление поднимающегося столба воды в водоотводной трубе (ф 1,2 эл 11) повышает давление воздуха в рабочей камере мембранного пневмоцилиндра(ф 1,2,эл 12). Выгибающаяся мембрана (ф 1,2, эл 13) толкает вверх шток (ф 1,2, эл 14) который приводит в движение ромбоидный двигатель (ф 1,2, эл 15) преобразующий работу возвратно-поступательного движения штока в работу вращательного движения. От ромбоидного двигателя вращательное движение,через стабилизирующий редуктор (ф 1,2, эл 16) передается на электрогенератор (ф 1,2, эл 17) вырабатывающий электричество. По завершении рабочего цикла давление столба воды в водоотводной трубе падает,соответственно падает давление воздуха в рабочей камере пневмоцилиндра. Мембрана возвращается в исходное положение под совокупным воздействием разрежения давления, тяжести штока и своей упругости. Водоотводная труба гибкая с металлической оплеткой. Мембранный 3 пневмоцилиндр, ромбоидный двигатель, редуктор и генератор неподвижно закреплены на раме,несколько позади вертикальной маятниковой плоскости устройства, чтобы не мешать его движению. Под воздействием гидроудара поршень вытесняется и движется вперед. Выдвигаемый вперед шток поршня, своей нижней зубчатой дорожкой (ф 1,2, эл 18) длиной 40 см, вращает входное зубчатое колесо (ф 1,2, эл 19) редуктора(ф 1,2, эл 21). Выходное зубчатое колесо (ф 1,2, эл 22) редуктора, начинает вращаться и перемещает сдвоенные гидротаранные трубы справа налево, по неподвижной зубчатой дуговой дорожке (ф 1,2,эл 23), параллельной маятниковой дуге устройства. При достижении крайней левой точки теперь уже левая труба поднята под углом 15, а правая опущена под углом 5. Начинается рабочий цикл Б,протекающий аналогичным образом как и цикле А,только в направлении слева направо. Редуктор жестко присоединен к нижней части корпуса цилиндров посредством стальных уголковых консолей (ф 1,2, эл 24). На наружных концах труб имеются направляющие стержни(ф 1,2,эл 25) с подшипниковым кулачком на конце. Кулачок движется в направляющем канале, изогнутом по маятниковой дуге устройства. Для избегания трения кулачка о стенки направляющего канала, он снабжен с четырех сторон самоустанавливающимися подшипниками,конструкция которых обеспечивает самоустановку относительно сопряженной поверхности (ГОСТ ИСО 4378 1 2001). Направляющие стержни удерживают устройство на заданной вертикальной плоскости маятникового размаха. Ограничение их крайних положений движения (установкой стопора в задней части направляющих каналов), в свою очередь задает границы маятникового размаха устройства. Таким образом, маятник из двух гидротаранных труб, поршни, шток, зубчатые колеса, редуктор и неподвижная зубчатая дуговая дорожка формируют собой маятниковый гидравлический автопривод,работающий на эффекте попеременного гидроудара в двух гидротаранах. При этом водоотводная труба в нижней части гидротаранов отводит часть давления гидроудара в мембранный пневмоцилиндр, приводя в движение ромбоидный движитель электрогенератора,вырабатывающего электричество. Зубцы выходного зубчатого колеса редуктора сцепляются с зубцами неподвижной зубчатой дуговой дорожке, на 3/4 длины. Весь вес сдвоенных гидротаранных труб приходится на кронштейн, на который подвешена вершина маятника. Свободное раскачивание последнего обеспечивает подшипниковая втулка. Момент ускорения свободного падения маятника является вспомогательным компонентом маятникового гидравлического автопривода. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Сдвоенное гидротаранное устройство для получения электрической энергии, при автономном цикле водоподачи, включающее в себя две гидроударные трубы, два цилиндра с поршнем и штоком, преобразователь энергии гидроудара в механическую энергию, электрогенератор для преобразования механической энергии в электрическую,отличающееся тем,что дополнительно имеются штанги, кронштейн,выходное зубчатое колесо, зубчатая дуговая дорожка, ромбоидный двигатель и мембранные пневмоцилиндры.