Способ преобразования энергии текучей среды и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: устанавливают вдоль сечения потока конвейерно-лопастный преобразователь с наклонными и горизонтальными участками. Объемную часть потока замыкают по фронту первой лопастью, находящейся на горизонтальном участке, и создают перед ней подпор. Высота подъема наклонных участков больше высоты лопастей. Лопасти установлены перпендикулярно направлению потока в зоне взаимодействия с текучей средой. Фиксатор положения лопастей расположен в зоне взаимодействия лопастей со средой. Направляющий канал выполнен в виде лотка, стенки которого расположены с возможностью полного охватывания потока среды. Длина горизонтального преобразователя равна расстоянию между двумя соседними лопастями. Профиль лопастей выполнен по профилю поперечного сечения лотка. Лопасти выполнены в виде паруса из армированной синтетической ткани и жесткой металлической рамы с выступами, взаимодействующими с фиксатором положения. Фиксатор выполнен в виде параллельно расположенных бесконечных цепей. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к способам преобразования энергии текучей среды, например энергии течения рек или приливно-отливных течений, для получения электроэнергии.

Известен способ преобразования энергии текучей среды, заключающийся в установке вдоль сечения потока конвейерно-лопастного преобразователя с наклонными и горизонтальными участками, причем преобразователь расположен на понтонах и размещен в направляющем канале [1] По данному способу от потока текучей среды невозможно осуществить наиболее полный отбор энергии для преобразования ее в электроэнергию, так как часть потока минует направляющий канал.

Техническим результатом заявленного способа является наиболее полный отбор энергии от потока текучей среды. Данный технический результат достигается тем, что объемную часть потока замыкают по фронту первой лопастью, находящейся на горизонтальном участке, и создают перед ней подпор.

Известно устройство для преобразования энергии текучей среды, содержащее направляющий канал и установленный в нем конвейерно-лопастной преобразователь с равномерно расположенными лопастями, с центральным горизонтальным участком и наклонными входным и выходным участками, при этом высота подъема наклонных участков больше высоты лопастей, а лопасти установлены перпендикулярно направлению потока в зоне взаимодействия с текучей средой [2] Данное устройство для преобразования энергии текучей среды также не позволяет осуществить наиболее полный отбор энергии от потока текучей среды, так как часть потока минует направляющий канал, а в самом канале вода имеет возможность обтекать лопасти преобразователя.

Техническим результатом заявленного устройства является то, что оно позволяет наиболее полно извлечь энергию от всего потока текучей среды. Данный технический результат достигается тем, что устройство снабжено фиксатором положения лопастей, расположенным в зоне взаимодействия лопастей с текучей средой, при этом направляющий канал выполнен в виде лотка, стенки которого расположены с возможностью полного охватывания потока текучей среды, длина горизонтального участка преобразователя равна расстоянию между двумя соседними лопастями, причем профиль лопастей выполнен по профилю поперечного сечения лотка, лопасти выполнены в виде паруса из армированной синтетической ткани и жесткой металлической рамы с выступами, взаимодействующими с фиксатором положения, последний выполнен в виде по крайней мере двух параллельно расположенных бесконечных цепей.

На фиг. 1 изображено устройство для преобразования энергии текучей среды, вид сбоку; на фиг. 2 то же устройство, вид снизу.

Устройство для преобразования энергии текучей среды содержит направляющий канал и установленный в нем конвейерно-лопастной преобразователь 1 с равномерно расположенными лопастями 2, с центральным горизонтальным участком и наклонными входным и выходными участками, при этом высота подъема наклонных участков больше высоты лопастей 2, а лопасти установлены перпендикулярно направлению потока в зоне взаимодействия с текучей средой. Кроме того, устройство снабжено фиксатором 4 положения лопастей 2, расположенным в зоне взаимодействия лопастей с текучей средой, при этом направляющий канал выполнен в виде лотка 3, стенки которого выполнены с возможностью полного охватывания потока текучей среды, длина горизонтального участка преобразователя 1 равна расстоянию между двумя соседними лопастями 2, причем профиль лопастей выполнен по профилю поперечного сечения лотка 3, лопасти выполнены в виде паруса из армированной синтетической ткани и жесткой металлической рамы с выступами 5, взаимодействующими с фиксатором 4 положения лопастей 2, фиксатор выполнен в виде по крайней мере двух параллельно расположенных бесконечных цепей.

Предложенный способ преобразования энергии текучей среды заключается в установке вдоль сечения потока конвейерно-лопастного преобразователя 1 с наклонными и горизонтальным участками, при этом объемную часть потока замыкают по фронту первой лопастью 2, находящейся на горизонтальном участке преобразователя, и создают перед ней подпор.

Устройство для преобразования энергии текучей среды работает следующим образом.

Формируется связанный относительно координат запирающей (первой на горизонтальном участке преобразователя) лопасти объем. Этот связанный объем замыкается по фронту запирающей лопастью, по бокам и дну руслом (лотком), по поверхности силами гравитации, по тылу подпором среды. Граница подпора находится между возмущенным и невозмущенным участками потока (там, где уровень начинает превышать ординар).

Внесенным в поток преобразователем через некоторое время создается необходимый подпор на запирающей лопасти. На небольших скоростях движущейся среды разность уровней перед запирающей лопастью и после нее (h) целесообразно держать не более 0,25Н_о, где Н_о высота невозмущенного потока или высота установившегося потока за запирающей лопастью, т.е. лопастью, находящейся на горизонтальном участке.

В этом случае статическая составляющая мощности (N_ст), выделяющаяся на преобразователе, больше 0,9QρqH, где Q расход реки; ρ плотность воды; q ускорение свободного падения; Н перепад высот используемого потока. При этом h может быть больше Н, а суммарная мощность преобразователя (N_пр), равная N_пр N_cт + N_дин, может превосходить значение QρqH.

Устройство для осуществления заявленного способа работает следующим образом.

Поток текучей среды воздействует на лопасти 2 преобразователя 1, при этом в горизонтальной его части происходит замыкание по фронту первой лопастью объемной части потока, что вызывает поднятие уровня воды перед данной лопастью, которая совместно с другими, взаимодействующими с текучей средой, приводит в действие конвейерно-лопастной преобразователь 1, который, в свою очередь, приводит в действие потребитель энергии (не показан). При этом лопасти 2 в зоне взаимодействия с текучей средой вступают в контакт посредством своих выступов 5 с фиксатором 4, выполненным, например, в виде по крайней мере двух бесконечных цепей, который обеспечивает сохранение положения лопастей перпендикулярно потоку текучей среды.

Лоток 3 может быть сформирован непосредственно из естественного русла потока или заранее изготовлен и помещен в данный поток. При этом в горизонтальном участке лотка находится всегда лишь одна лопасть 2, которая замыкает по фронту объемную часть потока и создает перед ней подпор, что позволяет наиболее полно использовать энергию потока текучей среды.

В потоке текучей среды, направленном в направляющий лоток, может быть расположено несколько преобразователей 1, установленных параллельно друг другу, при этом преобразователи могут располагаться в потоке каскадно, т.е. выше и ниже по течению.

Формула изобретения

1. Способ преобразования энергии текучей среды, заключающийся в установке вдоль сечения потока конвейерно-лопастного преобразователя с наклонными и горизонтальным участками, отличающийся тем, что объемную часть потока замыкают по фронту первой лопастью, находящейся на горизонтальном участке, и создают перед ней подпор.

2. Устройство для преобразования энергии текучей среды, содержащее направляющий канал и установленный в нем конвейерно-лопастной преобразователь с равномерно расположенными лопастями, с центральным горизонтальным участком и наклонными входным и выходным участками, при этом высота подъема наклонных участков больше высоты лопастей, а лопасти установлены перпендикулярно направлению потока в зоне взаимодействия с текучей средой, отличающееся тем, что оно снабжено фиксатором положения лопастей, расположенным в зоне взаимодействия лопастей с текучей средой, при этом направляющий канал выполнен в виде лотка, стенки которого расположены с возможностью полного охватывания потока текучей среды, длина горизонтального участка преобразователя равна расстоянию между двумя соседними лопастями, причем профиль лопастей выполнен по профилю поперечного сечения лотка.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что лопасти выполнены в виде паруса из армированной синтетической ткани и жесткой металлической рамы с выступами, взаимодействующими с фиксатором положения.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что фиксатор положения лопастей выполнен в виде по крайней мере двух параллельно расположенных бесконечных цепей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2