Устройство для отбора энергии текучей среды

 

Использование: в устройствах, преобразующих энергию потока жидкости или газа в полезный вид энергии. Сущность изобретения: в устройстве с вертикальным валом отбора мощности с закрепленными на нем цилиндрическими секциями, разделенными дисковыми держателями профилированных лопаток, установленных параллельно валу в два ряда по концентрическим окружностям, лопасти выполнены в виде двух сопряженных дуг разного радиуса, причем дуга большего радиуса размещена ближе к валу, а хорды дуг взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к радиусу, проведенному от оси вала к наиболее удаленной кромке лопасти. 3 ил.

Изобретение относится к гидро- и ветроэнергетике, в частности, к устройствам для отбора энергии текучей среды для последующего преобразования ее, например, в электроэнергию.

Известен русловой агрегат, описанный в авт.св. N 1129403, кл. F 03 B 13/10, 1984, который содержит поперечную турбину с двумя лопастями, соединенную с электрогенератором. Данный агрегат предназначен для отбора энергии у потока текучей среды небольшой мощности и для увеличения энергосъема требует направленной концентрации потока, что усложняет его конструкцию.

Наиболее близким к заявленному устройству является двигатель, описанный [1] и содержащий вертикальный вал с закрепленными на нем цилиндрическими секциями, разделенными дисковыми держателями, и профилированные лопасти, установленные параллельно валу и прикрепленные к держателям по крайней мере в два ряда по концентрическим окружностям.

Недостатком прототипа является то, что лопасти двигателя обладают большим сопротивлением их плоской части при движении навстречу набегающему потоку, что снижает мощность и КПД двигателя.

Целью изобретения является повышение мощности и КПД двигателя путем профилирования лопастей, обеспечивающего наиболее использование энергии набегающего потока вогнутой частью лопастей при уменьшении сопротивления вращения при воздействии потока на их выпуклую часть.

Цель достигается тем, что профилирование каждой лопасти выполнено в виде двух сопряженных дуг разного радиуса, причем дуга большего радиуса размещена ближе к валу, а хорды дуг взаимно перпендикулярны и расположены под углом в 45^о к радиусу, проведенному от оси вала к наиболее удаленной кромке лопасти.

На фиг.1 представлено устройство для отбора энергии, текучей среды, общий вид; на фиг.2 и 3 изображен профиль лопастей и их размещение на дисковом держателе.

Устройство для отбора энергии текучей среды содержит вертикальный вал 1 с закрепленными на нем цилиндрическими секциями 2 и лопасти 3, установленные между дисковыми держателями 4, причем нижний держатель 4 выполнен более прочным.

Работает устройство для отбора энергии текучей среды следующим образом.

В зависимости от необходимой мощности определяется количество секций. При воздействии потока воды или ветра на секции 2 устройства вал 1 имеет однонаправленное вращение. Для смены направления вращения достаточно перевернуть устройство. Крутящий момент на валу 1 определяется давлением потока на вогнутые части лопастей 3, при этом сопротивление выпуклых частей уменьшено благодаря приданию им обтекаемой формы в виде полуовала и ориентированию на держателях 4 хорд его дуг под углом 45^о к радиусу, проведенному от оси вала к наиболее удаленным кромкам лопастей 3, причем дуга большего радиуса полуовала размещена ближе к валу 1, что позволяет оптимизировать динамические характеристики при рабочем ходе лопастей 3. При этом конструкция устройства имеет жесткую форму, что повышает надежность ее работы.

Эти преимущества устройства для использования энергии текучей среды позволяют считать его перспективным для использования в гидроагрегатах, размещаемых в воде ниже устанавливающего зимой льда вплотную друг к другу в равнинных и низинных реках, для отбора энергии перепада их воды от верховьев до устья, а также в зонах приливов и отливов. При этом электрогенераторы должны быть размещены в герметичных капсулах и синхронизированы с сетью, которую они подпитывают.

Кроме того, описанное устройство может найти применение и для отбора энергии ветра, вместе с генераторами они могут размещаться вплотную друг к другу на возвышенностях и даже крышах домов, так как имеют незначительную парусность.

Преимуществом изобретения является полная экологическая чистота, несложная и надежная конструкция, а также возможность объединения (суммирования) энергии многих агрегатов при отборе с их помощью энергии ветра и практически всех водных потоков без строительства дорогостоящих плотин на реках и затопления земли.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ЭНЕРГИИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, содержащее вертикальный вал с закрепленными на нем цилиндрическими секциями, разделенными дисковыми держателями, и профилированные лопасти, установленные параллельно валу и прикрепленные к держателям по крайней мере в два ряда по концентричным окружностям, отличающееся тем, что профилирование каждой лопасти выполнено в виде двух сопряженных дуг разного радиуса, причем дуга большего радиуса размещена ближе к валу, а хорды дуг взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45^o к радиусу, проведенному от оси вала к наиболее удаленной кромке лопасти.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3