Шаровой ортогональный энергетический агрегат

Изобретение относится к области энергетического машиностроения при сооружении электростанций на потоках воды или воздуха. Шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала содержит ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор, при этом каждая ступица соединена с валом или со своим концевым полувалом, вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом ортогональной турбины, при этом полувалы ортогональной турбины расположены вдоль одной оси вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены по винтовой линии, концевые участки каждой лопасти имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти в другой и в центральной части лопасти установлены плоские тонкие выступы, перпендикулярные оси вращения ортогональной турбины. Изобретение направлено на повышение производительности работы шарового ортогонального энергетического агрегата, за счет более эффективного преобразования кинетической энергии потока среды, набегающего на лопасти ортогональной турбины, в механическую энергию вращения вала ортогональной турбины. 3 ил.

 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при сооружении электростанций на потоках воды или воздуха.

Известен энергетический агрегат, содержащий ортогональную турбину с лопастями гидродинамического профиля, установленными посредством траверс вокруг вала вдоль него, и электрогенератор, вал которого соединен с валом ортогональной турбины, а вал турбины и лопасти ориентированы поперек потока воздуха, набегающего на ортогональную турбину (см. патент RU №2362043, кл. F03D 3/06, опубл. 20.07.2009).

Однако конструкция данного энергетического генератора предполагает использование вспомогательного энергетического оборудования для выработки электроэнергии в случае отсутствия потока или его незначительного напора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала, содержащий ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор (см. патент US №4012163, кл. F03D 7/06, опубл. 15.03.1977).

Однако описанная выше конструкция турбины не позволяет обеспечить высокую энергетическую эффективность, что связано с тем, что не в полной мере используется энергия набегающего на лопасти ортогональной турбины потока, что связано с разной линейной скоростью перемещения концевых и среднего участков лопастей относительно набегающего на них потока среды.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение указанных выше недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается повышение производительности работы шарового ортогонального энергетического агрегата, за счет более эффективного преобразования кинетической энергии потока среды, набегающего на лопасти ортогональной турбины в механическую энергию вращения вала ортогональной турбины.

Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала содержит ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор, при этом каждая ступица соединена с валом или со своим концевым полувалом, вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом ортогональной турбины, при этом полувалы ортогональной турбины расположены вдоль одной оси вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены по винтовой линии, концевые участки каждой лопасти имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти в другой и в центральной части лопасти установлены плоские тонкие выступы, перпендикулярные оси вращения ортогональной турбины.

В ходе проведенного анализа работы лопастей турбины, предназначенной для работы в проточной части с круглым поперечным сечение, например, установленной в трубе и имеющей лопасти, изогнутые вдоль сферической поверхности, установлено, что целесообразно выполнять лопасти, у которых поперечное сечение лопасти имеет разную форму по длине лопасти. На участке, примыкающем к оси потока - там, где линейная скорость лопасти больше местной скорости потока, поперечный профиль лопасти должен иметь хорошо обтекаемую форму с максимальным аэродинамическим качеством, а в зоне, близкой к стенкам трубы, опорным узлам и оси вращения турбины, где линейная скорость лопасти становится меньше местной скорости потока, профиль лопасти принимает форму, характерную для тихоходных турбин, в первую очередь активных турбин, в частности ковшевых турбин, форма лопасти которых напоминает форму вытянутой чаши. Принимая во внимание различный профиль лопастей турбины на среднем и концевых участках, участки поверхности лопастей разделены плоскими тонкими выступами, перпендикулярными оси вращения ортогональной турбины, препятствующими перетеканию набегающей на лопасти ортогональной турбины среды, в частности жидкости или газообразной среды, по поверхности лопасти в направлениях, параллельных оси вращения ортогональной турбины. В результате достигается повышение производительности работы шарового ортогонального энергетического агрегата, за счет более эффективного преобразования кинетической энергии потока среды, набегающего на лопасти ортогональной турбины, в механическую энергию вращения вала ортогональной турбины, а соответственно, увеличение количества вырабатываемой электрогенератором электрической энергии.

Выполнение шарового ортогонального энергетического агрегата с двумя полувалами позволяет при работе дополнительно снизить гидравлические потери энергии потока, набегающего на ортогональную турбину.

На фиг. 1 представлена фотография шарового ортогонального энергетического агрегата с вырезом части стенки трубы, в которой установлена ортогональная турбина.

На фиг. 2 схематически представлено сечение ортогональной турбины в средней части лопастей.

На фиг. 3 схематически представлено ортогональной турбины в зоне концевых участков лопастей.

Шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала содержит ортогональную турбину 1 с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями 2, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице 3, и электрогенератор (не показан).

Каждая ступица 3 соединена с валом (на показан) или со своим концевым полувалом 4.

Вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом 4 ортогональной турбины 1, при этом полувалы 4 ортогональной турбины расположены вдоль одной оси 5 вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину 1.

Лопасти 2 выполнены по винтовой линии. Концевые участки каждой лопасти 2 имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти 2 выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти 2 в другой и в центральной части лопасти 2 установлены плоские тонкие выступы 6, перпендикулярные оси вращения 5 ортогональной турбины 1.

Шаровой ортогональный энергетический агрегат работает следующим образом.

Под действием набегающего на лопасти 2 ортогональной турбины 1 потока среды, например потока воды, лопасти 2 начинают вращаться. В результате вращения лопастей 2 ортогональной турбины 1 ее вращение передается валу или полувалам 4 и по крайней мере от одного из полувалов 4 к валу электрогенератора (не показан) и последний начинает вырабатывать электрическую энергию, которая по кабелю (не показан) передается от электрогенератора потребителю.

Настоящее изобретение может быть использовано для создания экологически чистых энергоустановок.

Шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала, содержащий ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор, отличающийся тем, что каждая ступица соединена с валом или со своим концевым полувалом, вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом ортогональной турбины, при этом полувалы ортогональной турбины расположены вдоль одной оси вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены по винтовой линии, концевые участки каждой лопасти имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти в другой и в центральной части лопасти установлены плоские тонкие выступы, перпендикулярные оси вращения ортогональной турбины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электромашиностроения. Ротор торцевой содержит вал с проводящим диском и замыкающим магнитопроводом.
Изобретение относится к электростанциям. Способ получения электрической энергии от наземной электростанции на естественной тяге заключается в том, что наземную электростанцию располагают в сквозном канале, соединенном с привязным летательным аппаратом, в котором используют подъемную силу пара.
Изобретение относится к электростанциям. Электростанция с постоянной тягой от паронагревателя содержит помещение, сквозной канал, турбину, электрогенератор, паронагреватель с электронагревателями и терморегуляторами.

Изобретение относится к системе генерирования электрической энергии для летательного аппарата. Система (20) содержит обтекатель (21), содержащий по меньшей мере одну турбину (22), размещенную в передней части (21a) обтекателя (21), и генератор (23) электрической энергии, соединенный с упомянутой турбиной.

Изобретение относится к ветронасосным установкам. Ветронасосная установка содержит силовую ветротурбину, кинематически связанную через силовой вал и расположенный на нем кривошип переменного радиуса вращения со штангой поршневого насоса, шарнирно присоединенной к пальцу кривошипа, силовой вал имеет сквозное концентрическое отверстие, через которое пропущен вспомогательный вал, одним концом связанный со вспомогательной ветротурбиной, установленной с возможностью вращения на силовом валу, а другим концом - зубчатым зацеплением с шестерней, установленной на промежуточной оси кривошипа, при этом палец кривошипа закреплен на шестерне со смещением относительно ее оси, а синхронная быстроходность вспомогательной ветротурбины равна быстроходности, при которой коэффициент использования энергии ветра силовой ветротурбины имеет максимальное значение.

Изобретение относится к энергетическим установкам, работающим от ветра. Аэровысотная ветроэнергетическая установка состоит из турбинно-генераторного блока, поднятого над поверхностью аэростатной оболочкой положительной плавучести в виде полой горизонтально расположенной двояковыпуклой линзы, соединенной гибкими тросовыми связями с зафиксированными на поверхности лебедками.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Вихревой ветротеплогенератор для нагрева жидкого теплоносителя систем отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений в условиях Арктики, содержащий ортогональный ветродвигатель, преобразователь механической энергии в тепловую энергию в виде мешалки с подвижными лопастями, работающими по принципу регулятора Уатта, тепловой аккумулятор, теплообменник и трубопроводы для циркуляции теплоносителя в системах отопления различных объектов.

Изобретение относится к устройству привязных аэростатных комплексов, предназначенных для подъема ветроэнергетических установок и обеспечения их работы на больших высотах.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит вал, ступицу, П-образные магнитопроводы.

Изобретение относится к области электростанций метрополитена на воздушном потоке. Ротор с лопастями на встречных воздушных потоках от движения электропоездов, установленный между встречными тоннелями метрополитена, содержит вертикальный вал.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения. Ортогональный энергетический агрегат двойного действия содержит ортогональную турбину с одной или несколькими лопастями аэродинамического профиля, установленными посредством траверс на концевых полувалах, и электрогенератор, вал которого соединен с одним из полувалов ортогональной турбины, при этом полувалы расположены соосно, а лопасти и оси полувалов ориентированы поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, при этом каждая лопасть, выполненная с аэродинамическим профилем, снабжена симметрично относительно оси вращения указанной лопасти лопастью с профилем лопасти активной турбины, также ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, и расположенную от оси вращения лопасти, выполненной с аэродинамическим профилем на расстоянии, составляющем от 0,35 до 0,5 от расстояния, на котором расположена от оси вращения лопасть с аэродинамическим профилем, причем все лопасти выполнены с выступающими над наружной поверхностью лопастей перегородками, ориентированными перпендикулярно оси вращения ортогональной турбины.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ротор ветродвигателя содержит вертикальную ось, по меньшей мере одну пару лопастей, размещенных диаметрально противоположно друг другу и включающих в себя верхние и нижние ветроприемные пластины, закрепленные соответственно на верхнем и нижнем горизонтальных валах со смещением их кромок относительно осей горизонтальных валов в направлении движения лопастей на величину, обеспечивающую перекрытие расстояния между горизонтальными валами ветроприемными пластинами одной лопасти при горизонтальном положении ветроприемных пластин другой лопасти.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Вихревой ветротеплогенератор для нагрева жидкого теплоносителя систем отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений в условиях Арктики, содержащий ортогональный ветродвигатель, преобразователь механической энергии в тепловую энергию в виде мешалки с подвижными лопастями, работающими по принципу регулятора Уатта, тепловой аккумулятор, теплообменник и трубопроводы для циркуляции теплоносителя в системах отопления различных объектов.

Изобретение относится к башне ветрогенератора (варианты). Башня ветрогенератора включает ветросборный участок, содержащий ветрозаборники, в которые входит ветер и которые расположены в виде множества ярусов, где каждый ярус сконструирован таким образом, чтобы изменять силу и направление ветра; и участок преобразования энергии, сконструированный таким образом, чтобы преобразовывать энергию проходящего через него ветра, где ветросборный участок содержит множество ветронаправляющих стенок, расположенных радиально вокруг центра башни ветрогенератора таким образом, чтобы ветер, втекающий через ветрозаборники, мог течь радиально в направлении участка преобразования энергии; внутри участка преобразования энергии находится установленная в центре каждого яруса башни ветрогенератора ветровая турбина типа Гиромилл, которая содержит ветровые лопасти типа Гиромилл, имеющие показатель относительной скорости конца лопасти (TSR) в диапазоне от 1,1 до 2,4, коэффициент заполнения не ниже 0,2 и скорость вращения не более 240 об/мин; участок преобразования энергии содержит пути потока ветра в пространстве между ветронаправляющими стенками и ветровыми лопастями и пути внутреннего потока в пространстве между ветровыми лопастями в центре башни ветрогенератора и делится на четыре равные части относительно направления, перпендикулярного направлению вхождения ветра в башню ветрогенератора, которые именуются областями с первой по четвертую.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Вертикально-осевая ветротурбина содержит ветроротор с базой для лопастей и лопастями, закрепленный на вертикальном валу, оперение, покрытие нерабочей стороны ветроротора, соосное с валом и выполненное с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и покрытия.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Устройство преобразования энергии ветра в механическую или электрическую энергию содержит основание, полую мачту, установленную на основании и расположенную вдоль вертикальной оси, по меньшей мере один модуль, имеющий общую форму тела вращения вокруг оси, расположенный коаксиально вокруг мачты и выполненный с возможностью вращения вокруг этой мачты, при этом указанный модуль содержит по меньшей мере одну лопасть, проходящую между концом, соединенным при помощи поворотной связи, и свободным концом, при этом указанная лопасть выполнена с возможностью перемещения вокруг поворотной связи между убранным положением и развернутым положением, средства перемещения лопасти между ее развернутым и убранным положениями в зависимости от углового положения этой лопасти вокруг мачты, причем указанные средства перемещения выполнены с возможностью отключения, вал, расположенный в полой мачте коаксиально с модулем, связанный во вращении с этим модулем вокруг указанной оси и взаимодействующий с преобразователем механической энергии вращения вала в механическую или электрическую энергию.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель содержит вращающееся основание, траверсы, приемники энергии и центральную стойку.

Изобретение относится к вертикально-осевой ветровой и гидравлической турбине с регулированием потока ветра или жидкости. Турбина содержит правильную шестиугольную структуру (7) радиуса R, в форме параллелепипеда, внутри которой ротор (6) с тремя или более лопатками вращается на вертикальной оси.

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики. Ветрогидроэнергетическая установка состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически связанного с ветроколесом, причем оси цилиндров, расположенные вертикально, размещены в верхних и нижних подшипниковых опорах, соединенных с гибкими связями цилиндров.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения при сооружении электростанций на потоках воды или воздуха. Шаровой ортогональный энергетический агрегат для круглого в поперечном сечении канала содержит ортогональную турбину с изогнутыми вдоль сферической поверхности лопастями, концы которых с каждой стороны закреплены в ступице, и электрогенератор, при этом каждая ступица соединена с валом или со своим концевым полувалом, вал электрогенератора соединен с валом или с полувалом ортогональной турбины, при этом полувалы ортогональной турбины расположены вдоль одной оси вращения, ориентированной поперек потока, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены по винтовой линии, концевые участки каждой лопасти имеют в поперечном сечении профиль лопасти активной турбины, средняя часть каждой лопасти выполнена в поперечном сечении с аэродинамическим профилем, а в месте перехода одного профиля лопасти в другой и в центральной части лопасти установлены плоские тонкие выступы, перпендикулярные оси вращения ортогональной турбины. Изобретение направлено на повышение производительности работы шарового ортогонального энергетического агрегата, за счет более эффективного преобразования кинетической энергии потока среды, набегающего на лопасти ортогональной турбины, в механическую энергию вращения вала ортогональной турбины. 3 ил.

Наверх