Устройство для преобразования энергии движущейся жидкости или газа

Устройство для преобразования энергии движущейся жидкости или газа

Реферат

 

Устройство предназначено для преобразования энергии движущейся жидкости или газа в механическую энергию. Устройство содержит вал отбора мощности, лопатки, воспринимающие энергию потока, причем лопатки закреплены по высоте вала отбора мощности попарно и порознь, симметрично относительно его оси вращения на консольных балках с вращательной степенью свободы относительно них. Консольные балки закреплены перпендикулярно оси вала отбора мощности на расстояниях друг от друга не менее высоты лопаток, плоскости двух пар лопаток соседних по высоте вала отбора мощности образуют угол не равный нулю. Каждая лопатка снабжена опорой, удерживающей ее лишь в одной половине потока, разделенного плоскостью, проходящей через ось вала отбора мощности и совпадающей по направлению с вектором скорости потока. Для верхней пары лопаток установлены выше линии их подвеса на расстоянии, не превышающем высоту лопаток, две дополнительные консольные балки, закрепленные перпендикулярно оси вала отбора мощности. Такое выполнение устройства позволяет обеспечить надежность работы при сильной турбулентности рабочего потока жидкости или газа. 1 ил.

Изобретение относится к области использования энергии движущейся жидкости или газа.

Известно устройство [1] для преобразования кинетической энергии воды, у которого имеется колесо с горизонтальной осью, расположенной над водой. На колесе имеется лопатки, которые воспринимают поочередно энергию движущейся воды. Недостаток такого устройства - невозможность использования его при температуре ниже нуля 0^oC, необходимость применения специального устройства для случая изменения направления скорости водяного потока из-за турбулентности или в фиорде из-за чередования приливов и отливов.

Известно устройство [2] для преобразования энергии течения воды в полезную работу, в которой съем мощности осуществляется с вертикально расположенного вала. Отбор энергии у воды осуществляется с помощью троса с закрепленными на нем плавучими элементами, выполненными в виде парашютов с эластичными куполами. Под действием потока воды эластичные купола на одной ветви - половине бесконечного троса принимают форму куполов парашюта, а на другой ветви - половине складываются, в результате возникает сила, приводящая в движение трос, который вращает шкив электрогенератора.

Это устройство, кроме перечисленных выше недостатков громоздко легко может застопориться плавучими предметами, неудобно в ремонте и т.д.

Наиболее близким является устройство [3] для преобразования энергии ветра, содержащее вал отбора мощности и лопатки, воспринимающие энергию потока, причем лопатки закреплены по высоте вала отбора мощности попарно и порознь симметрично относительно его оси вращения на консольных балках с вращательной степенью свободы относительно них, консольные балки закреплены перпендикулярно оси вала отбора мощности на расстоянии друг от друга не менее высоты лопаток плоскости двух пар лопаток соседних по высоте вала отбора, мощности образуют угол не равный нулю, каждая лопатка снабжена не жестко закрепленной опорой, удерживающей ее лишь в одной половине потока разделенного плоскостью, проходящей через ось вала отбора мощности и совпадающей по направлению с вектором скорости потока.

Главным недостатком этой конструкции является то, что опора имеет возможность перемещаться, что приводит к потере работоспособности при сильных порывах ветра, а в жидкой среде при сильной турбулентности потока. Указанные недостатки устранены благодаря тому, что устройство для преобразования энергии движущегося потока жидкости или газа, содержащее вал отбора мощности, лопатки, воспринимающие энергию потока, причем лопатки закреплены по высоте вала отбора мощности попарно и порознь симметрично относительно его оси вращения на консольных балках с вращательной степенью свободы относительно них, консольные балки закреплены перпендикулярно оси вала отбора мощности на расстояниях друг от друга не менее высоты лопаток, плоскости двух пар лопаток, соседних по высоте вала отбора мощности, образует угол не равный нулю, каждая лопатка снабжена опорой, удерживающей ее лишь в одной половине потока, разделенного плоскостью, проходящей через ось вала отбора мощности и совпадающей по направлению с вектором скорости потока, для верхней пары лопаток установлены выше линии их подвеса на расстоянии, не превышающем высоту лопаток две дополнительные консольные балки, закрепленные перпендикулярно оси вала отбора мощности.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже, где: 1 - вал отбора мощности, 2 - подшипники, 3 - консольная балка, 4 - лопатка, 5 - опора, 6 - дополнительные консольные балки, 7 - фиксатор.

Устройство работает следующим образом. Поток жидкости или газа, в направлении, указанном на чертеже, воздействуя на правые лопатки 4, которые не могут развернуться вокруг консольных балок 3, на которых они подвешены, так как они упираются в опоры 5, создает вращающий момент. Левые лопатки 4, испытывая напор потока, разворачиваются вокруг своих консольных балок 3, на которых они подвешены, и струи потока скользят вдоль них, так как их опоры 5 при развороте оказываются перед ними и не могут их удерживать. Рабочие лопатки 4 расположены по высоте вала 1 парами симметрично, относительно него, каждая на своей консольной балке 3, причем расстояние между консольными балками для соседних пар лопаток 4 по высоте вала 1 не должно быть меньше высоты лопаток 4 так, чтобы при вращении вала 1 ни одна из лопаток 4 одной пары не перекрывала энергию потока для лопаток 4 другой пары. На чертеже представлено две пары лопаток 4, однако, для лучшего использования энергии потока, число консольных балок 3 с лопатками 4 можно увеличить, изменяя при этом углы между проекциями консольных балок 3 и соответствующим им опор 5 на плоскость, перпендикулярную оси вала 1. Мощность снимается с вала 1. При сильной турбулентности потока, одна из верхних лопаток 4 /левая/, которая после поворота вала отбора мощности 1 не удерживается опорой 5 и скользит вдоль струи потока, может перевернуться вокруг своей консольной балки 3 и нарушить работу устройства. Для этого к валу отбора мощности 1 крепятся две опоры, которые могут быть сделаны в виде двух дополнительных консольных балок 6, жестко скрепленных с валом отбора мощности 1, по высоте выше линии подвеса первой пары лопаток 4. Эти две дополнительные консольные балки 6 установлены параллельно консольным балкам 3, на которых подвешена первая пара лопаток 4. Всем остальным парам лопаток 2, 3 и т.д. ограничителями от переворота служат опоры 5 подвеса предыдущих пар, т.е. для второй пары лопаток 4 ограничителями поворота служат опоры 5 подвеса первой пары лопаток 4, для третьей пары лопаток 4, ограничителями поворота служат опоры 5 второй пары лопаток 4 и т.д. 7 - фиксатор, он не позволяет слететь рабочей лопатки с консольной балки, конструкция его может быть различной. Предлагаемая конструкция может использовать энергию потока газа /ветряки, расходомеры/, воды в реке, фиорде, прибойной волне, в морских течениях, причем при смене направления потока газа или жидкости, направление вращения вала отбора мощности не изменяется. Конструкция может быть полностью погруженной, работать подо льдом, возможна комбинация из двух установок, надводной и подводной, используя одновременно энергию воды и ветра, и передающую ее на общий вал отбора мощности, ибо конструкция для работы с потоком жидкости или газа, ничем принципиально не отличается.

Литература 1. Авторское свидетельство СССР N 126801 Б.И. N 40, 1960 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 1295024, Б.И. N 9, 1989 г.

3. Авторское свидетельство СССР N 23257, кл. F 03 D 3/02, 30.09.31 г.

Формула изобретения

Устройство для преобразования энергии движущегося потока жидкости или газа, содержащее вал отбора мощности, лопатки, воспринимающее энергию потока, причем лопатки закреплены по высоте вала отбора мощности попарно и порознь, симметрично относительно его оси вращения на консольных балках с вращательной степенью свободы относительно них, консольные балки закреплены перпендикулярно оси вала отбора мощности на расстояниях друг от друга не менее высоты лопаток, плоскости двух пар лопаток соседних по высоте вала отбора мощности образуют угол не равный нулю, каждая лопатка снабжена опорой, удерживающей ее лишь в одной половине потока, разделенного плоскостью, проходящей через ось вала отбора мощности и совпадающей по направлению с вектором скорости потока, отличающееся тем, что для верхней пары лопаток установлены выше линии их подвеса на расстоянии, не превышающем высоту лопаток, две дополнительные консольные балки, закрепленные перпендикулярно оси вала отбора мощности.

РИСУНКИ

Рисунок 1