Установка для утилизации энергии текущей среды

Номер инновационного патента: 26106

Опубликовано: 14.09.2012

Автор: Кусаинов Ардак Кадылбекович

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение предназначено для преобразования кинетической энергии текучей среды как в механическую, так и в электрическую, и может быть использовано в ветро - и гидроэнергетике.
Задачей изобретения является создание установки для утилизации энергии текущей среды упрощенной конструкции, обеспечивающей постоянство момента силы и уменьшение циклических нагрузок на аэродинамические лопатки наряду с увеличением ометаемой площади и повышением мощности.
Для этого в установке для утилизации энергии текущей среды, содержащей установленные с возможностью вращения два вертикальных вала, первый из которых кинематически связан с электрическим генератором, лопасти, установленные с возможностью поворота, согласно изобретению, вертикальные валы в верхней и в нижней части снабжены, по меньшей мере, шестью махами, которые через тяги, кинематически связывают вертикальные валы между собой, лопасти выполнены с аэродинамическим каплеобразным профилем и закреплены посредством осей в утолщенной своей части на тягах, при этом возможность поворота каждой лопасти вокруг своей оси ограничена фиксатором с приводом, а второй вертикальный вал снабжен механизмом натяжения.

Текст

Смотреть все

(51) 03 5/02 (2011.01) 03 9/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ наряду с увеличением ометаемой площади и повышением мощности. Для этого в установке для утилизации энергии текущей среды, содержащей установленные с возможностью вращения два вертикальных вала,первый из которых кинематически связан с электрическим генератором,лопасти,установленные с возможностью поворота, согласно изобретению, вертикальные валы в верхней и в нижней части снабжены, по меньшей мере, шестью махами, которые через тяги, кинематически связывают вертикальные валы между собой,лопасти выполнены с аэродинамическим каплеобразным профилем и закреплены посредством осей в утолщенной своей части на тягах, при этом возможность поворота каждой лопасти вокруг своей оси ограничена фиксатором с приводом, а второй вертикальный вал снабжен механизмом натяжения.(54) УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ ТЕКУЩЕЙ СРЕДЫ(57) Изобретение предназначено для преобразования кинетической энергии текучей среды как в механическую, так и в электрическую, и может быть использовано в ветро - и гидроэнергетике. Задачей изобретения является создание установки для утилизации энергии текущей среды упрощенной конструкции,обеспечивающей постоянство момента силы и уменьшение циклических нагрузок на аэродинамические лопатки Изобретение предназначено для преобразования кинетической энергии текучей среды как в механическую, так и в электрическую, и может быть использовано в ветро - и гидроэнергетике. Известен двигатель для утилизации энергии текущей среды, или так называемая бесплотинная ГЭС ( 2166664, 2001 г.), который является ближайшим аналогом изобретению. Известный двигатель для утилизации энергии текущей среды содержит каркас с проходными окнами,установленные в каркасе с возможностью вращения два вертикальных вала, один из которых связан кинематически с электрогенератором. Гибкий элемент охватывает упомянутые валы и снабжен лопастями, закрепленными на нем с возможностью поворота. При этом на внутренних продольных стенах каркаса выполнены направляющие с пазами,а лопасти снабжены штырями с роликами,установленными в упомянутых пазах. Каркас размещен поперек потока текущей среды. Лопасти закреплены на гибком элементе своей средней частью и размещены с возможностью перекрывания межлопастных промежутков одной ветви лопатками другой ветви и с возможностью изменения своего положения относительно гибкого элемента на противоположное на криволинейном участке перемещения последнего, например, посредством выступа, взаимодействующего с торцевой кромкой лопастей. Описанный двигатель обладает рядом недостатков. Во-первых, наличие каркаса ограничивает геометрические размеры,увеличивает металлоемкость и усложняет конструкцию. Мощность двигателя зависит от такого показателя,как площадь ометаемого потока. Конструктивные ограничения, связанные с прочностью и весом, не позволяют существенно увеличивать этот параметр. Во- вторых, известный двигатель обладает невысоким КПД, ввиду низкого значения такого показателя, как быстроходность из-за большого количества лопастей с углом атаки в 20-50 град. В третьих, с точки зрения экологии, при утилизации энергии потока воды рек прохождение рыб сквозь окна каркаса будет затруднительно из-за большого количества лопаток в два ряда,движущихся во встречных направлениях,образующих подобие ножниц. В четвертых, небольшой диаметр валов (малое плечо) приводит к уменьшению крутящего момента и как следствие, снижению мощности, снимаемой с потока. Задачей изобретения является создание установки для утилизации энергии текущей среды упрощенной конструкции,обеспечивающей постоянство момента силы и уменьшение циклических нагрузок на аэродинамические лопатки наряду с увеличением ометаемой площади и повышением мощности. Для этого в установке для утилизации энергии текущей среды, содержащей установленные с возможностью вращения два вертикальных вала,первый из которых кинематически связан с 2 электрическим генератором,лопасти,установленные с возможностью поворота, согласно изобретению, вертикальные валы в верхней и в нижней части снабжены, по меньшей мере, шестью махами, которые через тяги, кинематически связывают вертикальные валы между собой,лопасти выполнены с аэродинамическим каплеобразным профилем и закреплены посредством осей в утолщенной своей части на тягах, при этом возможность поворота каждой лопасти вокруг своей оси ограничена фиксатором с приводом, а второй вертикальный вал снабжен механизмом натяжения. Электрический генератор размещен в нижней части первого вертикального вала, а механизм натяжения - в нижней части второго вертикального вала. В этом случае установка работает для утилизации энергии воздушных потоков, то есть как ветроустановка. В случае значительного расстояния между вертикальными валами установка дополнительно содержит опорные ролики для поддержания тяг в горизонтальном положении. В случае использования установки для утилизации энергии потока рек и морского прибоя,электрический генератор размещен в верхней части первого вертикального вала, а механизм натяжения в верхней части второго вертикального вала. Такая установка монтируется в канале, выполненном,например, из бетона в русле реки, однако можно ограничиться лишь фундаментами под вертикальные валы. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - фронтальный вид установки для утилизации энергии текущей среды, в частности воздушных потоков на фиг.2 - вид А-А фиг.1 в стартовом положении на фиг.3 - вид А-А фиг.1 в действующем положении на фиг.4 - фронтальный вид установки для утилизации энергии текущей среды, в частности энергии потока рек или прибойной волны на фиг.5- вид Б-Б фиг.4. Установка для утилизации энергии текущей среды,в частности воздушных потоков,обладающих стабильными по направлению характеристиками, по существу представляет собой ветроустановку. Установка состоит из 2-х вертикальных валов 1,в верхних и нижних частях жестко соединенных с махами 2, образующих подобие звездочки, в количестве не менее 6-ти, а оптимально- 8-ми. Махи 2 через тяги 3 кинематически связывают два вертикальных вала 1, первый из которых через передачу соединен с генератором 9, а второй вал - с механизмом натяжения 7, например, в виде пружины. Тяги 3 соединены между собой и образуют бесконечные цепи в верхней и нижней части установки. Тяги 3 (или отдельные тяги 3 через равномерные промежутки) сочленены с аэродинамически каплеобразными лопастями 4 посредством осей в утолщенной части лопастей 4,при этом каждая лопасть 4 ограничена в перемещении относительно своей оси фиксатором 5 с приводом, например, пневматическим или гидравлическим. Общее количество лопастей 4 определяется исходя из необходимости обеспечения максимального коэффициента быстроходности, что зависит от средней скорости потока ветра, а также конструктивных параметров установки, например,расстояния между вертикальными валами 1. При большой протяженности расстояния между валами 1, а значит и протяженности бесконечных цепей из тяг 3, дополнительно устанавливаются опорные ролики 8. Установка для утилизации энергии текущей среды, в частности энергии потока рек или прибойной волны конструктивно аналогична установке для утилизации энергии текущей среды, в частности воздушных потоков, но генератор 9 располагается сверху первого вертикального вала 1,а механизм натяжения 7 - сверху второго вертикального вала 1. Установка работает следующим образом. В стартовом положений лопасти 4 имеют возможность вращаться относительно оси в утолщенной части в рамках угла не более в 160 градусов,ограничиваемого фиксатором 5. При наличии ветрового потока за счет разницы давления в наветренной и подветренной сторонах лопастей 4 установка приходит в движение (фиг.2). При достижении определенной скорости привод 6 каждой лопасти 4 перемещает фиксатор 5 этой лопасти 4 в положение, жестко удерживающее лопасть 4 перпендикулярно ветровому потоку(фиг.3). В этом состоянии на лопасти 4 действует максимальный момент силы на всем протяжении между осями валов 1. Соответственно, двигаются и тяги 3, приводя во вращение валы 1 и генератор 9 через махи 2. Ветровой поток, пройдя фронтальную сторону, продолжит воздействие на лопасти 4 при их обратном развороте. В установке на всем расстоянии между валами 1 лопасти 4 подвергаются стабильному и максимальному значению момента силы, старт обеспечивается за счет увеличения угла атаки на лопасти 4. Работа установки для утилизации энергии текущей среды, в частности, энергии потока рек или прибойной волны, аналогична работе установке для утилизации воздушных потоков. В установках утилизации энергии текущей среды как воздушных потоков так и энергии потока рек или прибойной волны обеспечивается воздействие потока текущей среды на лопасти 4 обеих ветвей бесконечной цепи тяг, в связи с чем увеличивается отбор мощности, снимаемой с потока, а конструктивное расположение лопастей на ветвях бесконечной цепи тяг увеличивает ометаемую площадь. Оба этих фактора способствуют увеличению к.п.д. установки при относительно простой е конструкции. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для утилизации энергии текущей среды, содержащая установленные с возможностью вращения два вертикальных вала, первый из которых кинематически связан с электрическим генератором,лопасти,установленные с возможностью поворота, отличающаяся тем, что вертикальные валы в верхней и в нижней части снабжены, по меньшей мере, шестью махами,которые через тяги, кинематически связывают вертикальные валы между собой, лопасти выполнены с аэродинамическим каплеобразным профилем и закреплены посредством осей в утолщенной своей части на тягах, при этом возможность поворота каждой лопасти вокруг своей оси ограничена фиксатором с приводом, а второй вертикальный вал снабжен механизмом натяжения. 2. Установка по п.1,отличающаяся тем, что электрический генератор размещен в нижней части первого вертикального вала, а механизм натяжения в нижней части второго вертикального вала. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит опорные ролики для поддержания тяг в горизонтальном положении. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электрический генератор размещен в верхней части первого вертикального вала, а механизм натяжения в верхней части второго вертикального вала.

МПК / Метки

МПК: F03D 9/00, F03D 5/02

Метки: утилизации, установка, текущей, среды, энергии

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-ip26106-ustanovka-dlya-utilizacii-energii-tekushhejj-sredy.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Установка для утилизации энергии текущей среды</a>

Похожие патенты