RU2344315C1 - Fluid medium energy converter - Google Patents
Fluid medium energy converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344315C1 RU2344315C1 RU2007109820/06A RU2007109820A RU2344315C1 RU 2344315 C1 RU2344315 C1 RU 2344315C1 RU 2007109820/06 A RU2007109820/06 A RU 2007109820/06A RU 2007109820 A RU2007109820 A RU 2007109820A RU 2344315 C1 RU2344315 C1 RU 2344315C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- blades
- energy converter
- frame
- stars
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области использования возобновляющихся источников энергии, а именно ветровой и гидроэнергии, и преобразования их в другие виды, преимущественно в электрическую энергию.The invention relates to the use of renewable energy sources, namely wind and hydropower, and their conversion into other types, mainly into electrical energy.
Известна ветроэнергетическая установка (Цыбульников С.И. Ветроэнергетическая установка. RU № 2125182 С1, Кл. F03D 5/04, 20.01.1999 г.) с использованием основного рабочего элемента в виде паруса, установленного на платформе, а платформы соединены, в свою очередь, в состав, начало и конец которого соединены вместе, то есть образуют кольцо. Состав устанавливается на соответствующий размерам платформ круговой путь. Парус имеет наибольший коэффициент использования ветровой энергии. Мощность, развиваемая установкой, отбирается от вала колес платформы.Known wind power installation (Tsybulnikov S.I. Wind power installation. RU No. 2125182 C1, CL. F03D 5/04, 01/20/1999) using the main working element in the form of a sail installed on the platform, and the platforms are connected, in turn , in the composition, the beginning and end of which are connected together, that is, form a ring. The composition is installed on a circular path corresponding to the size of the platforms. The sail has the highest wind energy utilization. The power developed by the installation is taken from the platform wheel shaft.
Недостаток указанной ветроэнергетической установки заключается в механической (ручной) первоначальной установке ориентации паруса в зависимости от направления ветра и ручной корректировки его положения при изменении направления ветра. Кроме того, ориентация паруса меняется синхронно на всем протяжении времени прохода платформы по кольцевому пути. За это время парус делает полуоборот (180°) вокруг своей оси (стойки). Такое изменение ориентации лопасти (паруса) на подавляющем отрезке прохождения платформы по кольцевому пути не обеспечивает эффективного отбора энергии ветра.The disadvantage of this wind power installation is the mechanical (manual) initial installation of the orientation of the sail depending on the direction of the wind and manual adjustment of its position when changing the direction of the wind. In addition, the orientation of the sail changes synchronously throughout the passage of the platform along the ring path. During this time, the sail makes a half-turn (180 °) around its axis (rack). Such a change in the orientation of the blades (sails) on the overwhelming segment of the platform passing along the annular path does not provide for effective selection of wind energy.
Известен также ветродвигатель (Алиев А.С. Ветродвигатель Алиева. RU № 2224135 С1, Кл. F03D 5/00, 20.02.2004 г.), который по своим конструктивным признакам может быть указан в качестве прототипа предлагаемого преобразователя энергии.A wind turbine is also known (Aliev A.S. Aliyev’s wind turbine. RU No. 2224135 C1, Cl. F03D 5/00, 02/20/2004), which by its design features can be specified as a prototype of the proposed energy converter.
Прототип содержит круговую дорогу, платформу, стойку, лопасть, флюгер, узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти.The prototype contains a circular road, a platform, a rack, a blade, a weather vane, a node for changing the orientation and fixing the position of the blade.
Платформы вращаются вокруг вертикального центрального вала, от которого движение передается электрогенератору или водяному насосу.The platforms rotate around a vertical central shaft, from which movement is transmitted to an electric generator or a water pump.
К недостаткам прототипа относится сложность конструкции узла изменения ориентации и фиксации лопасти, что затрудняет его применение. Кроме того, конструкция прототипа не позволяет использовать ее в гидродвигателях.The disadvantages of the prototype include the complexity of the design of the node changes the orientation and fixation of the blade, which complicates its use. In addition, the design of the prototype does not allow its use in hydraulic motors.
Целью данного изобретения является упрощение конструкции преобразователя и расширение области его применения в гидроэнергетических установках.The aim of this invention is to simplify the design of the Converter and expand the scope of its application in hydropower plants.
Поставленная цель достигается применением новой конструкции преобразования энергии текучей среды (ветродвигателя или гидродвигателя), которое содержит каркас и кинетически связанные друг с другом первой цепью первую и вторую лопасти, первую и вторую звезды, первую и вторую шестерни, установленные на соответствующих валах, а также коническую пару шестерен, взаимодействующих с мультипликатором и генератором, а также взаимодействующие друг с другом узлы раскрытия и закрытия лопасти, первую и вторую обгонные муфты, обоймы которых связаны с соответствующими звездами, а ступицы неподвижно установлены на соответствующих валах, при этом первая и вторая лопасти установлены на каркасе с возможностью совершения возвратно-поступательного движения по направлению течения среды и взаимодействуют с узлами раскрытия и закрытия лопастей, установленными на противоположных торцевых концах каркаса.This goal is achieved by using a new fluid energy conversion structure (wind turbine or hydraulic motor), which contains the frame and the first and second blades kinetically connected to each other by the first chain, the first and second stars, the first and second gears mounted on the respective shafts, as well as the bevel a pair of gears interacting with the multiplier and the generator, as well as the nodes of opening and closing the blades interacting with each other, the first and second overrunning clutches, the clips of which are connected with the corresponding stars, and the hubs are fixedly mounted on the respective shafts, while the first and second blades are mounted on the frame with the possibility of reciprocating motion in the direction of flow of the medium and interact with the nodes of the opening and closing of the blades mounted on opposite end ends of the frame.
Второй вариант преобразователя энергии текучей среды содержит дополнительно взаимодействующие с первым и вторым валами кинематически связанные второй цепью третью и четвертую лопасти и третью и четвертую обгонные муфты, на обоймах которых установлены соответствующие звезды. Причем ступицы первой и второй, третьей и четвертой обгонных муфт, попарно и неподвижно установлены на соответствующих вертикальных валах. При этом пара лопастей - первая, вторая и пара - третья, четвертая работают в противофазе, причем работа второй пары лопастей сдвинута относительно работы первой пары на четверть периода (90°). В конце рабочего хода каждая половина лопасти через подшипники взаимодействует с соответствующим узлом закрытия лопасти, а в конце пассивного хода сложенные половины лопасти взаимодействуют с соответствующим узлом раскрытия лопасти.The second embodiment of the fluid energy converter additionally interacts with the first and second shafts third and fourth blades kinematically connected by the second circuit and third and fourth overrunning clutches, on the clips of which the corresponding stars are mounted. Moreover, the hubs of the first and second, third and fourth overrunning clutches are installed in pairs and motionless on the corresponding vertical shafts. In this case, a pair of blades - the first, second and a couple - the third, fourth work in antiphase, and the work of the second pair of blades is shifted relative to the work of the first pair by a quarter of the period (90 °). At the end of the working stroke, each half of the blade interacts with bearings with the corresponding blade closing unit, and at the end of the passive stroke, the folded half of the blade interact with the corresponding blade opening unit.
Каждая лопасть преобразователя энергии содержит вертикальную стойку и две складывающиеся половины, взаимодействующие с узлом регулировки угла раскрытия лопасти, установленным на верхнем конце стойки. При этом верхний конец стойки с помощью перемычки шарнирно связан с двумя роликами, свободно катающимися па грани уголка верхней рамы каркаса, а нижний конец стойки шарнирно связан с третьим роликом, катающимся по грани уголка нижней рамы каркаса. Кроме того, на верхнем торце каждой половины лопасти установлены магнит и пара подшипников, взаимодействующие с узлом закрытия лопасти, а стойка лопасти связана неподвижно с цепью.Each blade of the energy converter contains a vertical strut and two folding halves interacting with a blade angle adjustment unit mounted on the upper end of the strut. At the same time, the upper end of the rack is pivotally connected with two rollers freely rolling along the edge of the corner of the upper frame of the frame, and the lower end of the rack is pivotally connected to the third roller rolling along the edge of the corner of the lower frame of the frame. In addition, at the upper end of each half of the blade there is a magnet and a pair of bearings interacting with the blade closing assembly, and the blade stand is fixedly connected to the chain.
При больших размерах каждая лопасть дополнительно включает второй узел регулировки угла раскрытия лопасти, установленный на нижнем конце стойки лопасти, взаимодействующий с двумя его половинами.With large sizes, each blade further includes a second blade angle adjustment unit mounted on the lower end of the blade strut, interacting with its two halves.
Каждый узел регулировки угла раскрытия лопасти содержит соосные и шарнирно установленные на стойке лопасти внешнюю и внутреннюю втулки с наклонными противоположно направленными прорезами, неподвижно связанные соответственно с правой и левой половинами лопасти. Кроме того, содержит кольцо с пальцем, наконечник которого взаимодействует с наклонными прорезами втулок, а само кольцо, установленное на внешней втулке с возможностью свободного продольного перемещения, через пружину взаимодействует с ограничительным кольцом, установленным неподвижно на стойке лопасти.Each node for adjusting the opening angle of the blade contains coaxial and pivotally mounted on the rack of the blade of the outer and inner bushings with inclined oppositely directed slots, motionlessly connected respectively with the right and left halves of the blade. In addition, it contains a ring with a finger, the tip of which interacts with the inclined slots of the bushings, and the ring itself, mounted on the external sleeve with the possibility of free longitudinal movement, interacts through a spring with a restrictive ring mounted motionless on the blade rack.
Узел раскрытия лопасти содержит взаимодействующие друг с другом через первую пружину внутреннюю и внешнюю втулки. Причем внешняя втулка, неподвижно связанная с клином, имеет возможность только продольного смещения относительно внутренней втулки, неподвижно связанной с вертикальной стойкой.The disclosure of the blade contains interacting with each other through the first spring of the inner and outer bushings. Moreover, the outer sleeve, motionlessly connected with the wedge, has the possibility of only longitudinal displacement relative to the inner sleeve, motionlessly connected with the vertical strut.
Каждый узел закрытия лопасти содержит взаимодействующие друг с другом две пары подшипников, пару магнитов и подпружиненных упоров, шарнирно установленных на двух кронштейнах, неподвижно связанных с каркасом.Each blade closing assembly contains two pairs of bearings interacting with each other, a pair of magnets and spring-loaded stops pivotally mounted on two brackets fixedly connected to the frame.
Первый и второй варианты преобразователя энергии текучей среды содержат дополнительно первую и вторую герметичные камеры, неподвижно связанные с торцевыми сторонами каркаса.The first and second versions of the fluid energy converter further comprise a first and a second sealed chamber fixedly connected to the end faces of the frame.
Третий вариант преобразователя энергии содержит две параллельные смежные трубы, в середине которых установлена герметичная камера, а внутри каждой установлены по две лопасти, состоящие из двух половин, две вертикальные стойки, на которых шарнирно установлены соответствующие звезды. При этом на стенках разветвленных участков труб с помощью кронштейнов шарнирно установлены дополнительно четыре звезды. Кроме того, в герметичной камере с возможностью свободного вращения установлены вертикально две стойки шестерен, на которых, в свою очередь, неподвижно установлены первая, вторая и третья, четвертая звезды, каждая пара из которых с помощью первой цепи связана с первой и второй лопастями, а с помощью второй цепи с третьей и четвертой лопастями, соответственно. Кроме того, каждая половина лопасти имеет полукруглую форму, в горизонтальном сечении которых установлены магнит, и пару подшипников. При этом на верхнем и нижнем концах каждой стойки лопасти шарнирно установлены по два подшипника, связанных горизонтальными перемычками. Кроме того, параллельно цепям, неподвижно связанным со стойками лопастей, натянуты первый и второй тросы, свободно пропущенные через стойки лопастей.The third version of the energy converter contains two parallel adjacent pipes, in the middle of which a sealed chamber is installed, and inside each there are two blades consisting of two halves, two vertical posts on which the corresponding stars are pivotally mounted. At the same time, an additional four stars are pivotally mounted on the walls of the branched pipe sections using brackets. In addition, in the sealed chamber with the possibility of free rotation, two gear racks are installed vertically, on which, in turn, the first, second and third, fourth stars are fixedly mounted, each pair of which is connected with the first and second blades using the first chain, and using the second chain with the third and fourth blades, respectively. In addition, each half of the blade has a semicircular shape, in the horizontal section of which a magnet is installed, and a pair of bearings. Moreover, at the upper and lower ends of each rack, the blades are pivotally mounted with two bearings connected by horizontal jumpers. In addition, parallel to the chains, motionlessly connected with the racks of the blades, stretched the first and second cables freely passed through the racks of the blades.
Четвертый вариант преобразователя энергии дополнительно к первому и второму варианту содержит плоские и конические флюгеры, а также узел торможения, взаимодействующий с коническим флюгером. При этом каркас одним концом шарнирно связан со стойкой конического флюгера с возможностью свободного поворота вокруг нее, а другой конец каркаса неподвижно связан с плоским флюгером, неподвижно установленным и ориентированным по направлению движения лопастей.The fourth version of the energy Converter in addition to the first and second options contains flat and conical weathervanes, as well as the braking unit, interacting with a conical weathervane. In this case, the frame at one end is pivotally connected to the stand of the conical weather vane with the possibility of free rotation around it, and the other end of the frame is motionless connected with a flat weather vane, motionlessly installed and oriented in the direction of movement of the blades.
Узел торможения содержит взаимодействующие друг с другом диски сцепления и торможения, рычаг, трос, а также конический флюгер, установленный с возможностью продольного смещения по горизонтальному рычагу, причем диск сцепления неподвижно связан с соосной второй шестерней.The braking assembly comprises clutch and brake disks interacting with each other, a lever, a cable, and also a conical weather vane mounted with the possibility of longitudinal displacement along the horizontal lever, the clutch disc being fixedly connected to the coaxial second gear.
На фиг.1 представлен вид сверху на первый вариант преобразователя энергии текучей среды, где:Figure 1 presents a top view of a first embodiment of a fluid energy converter, where:
1 - каркас;1 - frame;
2 - стойки вертикальные;2 - uprights;
3, 4- первая и вторая герметичные камеры;3, 4 - the first and second sealed chambers;
5 - рама верхняя;5 - upper frame;
6 - звезды;6 - stars;
7 - кронштейны;7 - brackets;
8 - верхняя платформа;8 - upper platform;
9 - узел раскрытия лопасти;9 - node disclosure of the blade;
10 - узел закрытия лопасти;10 - node closure of the blade;
11 - подшипники;11 - bearings;
12 - магниты;12 - magnets;
13, 14 - первая и вторая шестерни; 15, 16 - первая и вторая лопасти; 17 - трос (цепь);13, 14 - the first and second gears; 15, 16 - the first and second blades; 17 - cable (chain);
На фиг.2 представлен вид сверху на второй вариант преобразователя энергии, где позиции 1-17 те же, что и на фиг.1; 18, 19 - третья, четвертая лопасти.Figure 2 presents a top view of a second variant of the energy Converter, where the positions 1-17 are the same as in figure 1; 18, 19 - the third, fourth blades.
На фиг.3 представлен вид А-А преобразователя энергии по фиг.2, где позиции 1-19 те же, что на фиг.2;Figure 3 presents a view aa of the energy converter of figure 2, where positions 1-19 are the same as in figure 2;
20 - звезды центральные;20 - central stars;
21 - муфты обгонные;21 - overrunning clutches;
22 - подшипники;22 - bearings;
23 - узел регулировки угла раскрытия лопасти;23 - node adjustment of the angle of the blade;
24 - ведущая коническая шестерня;24 - a leading bevel gear;
25 - ведомая коническая шестерня;25 - driven bevel gear;
26 - рама нижняя;26 - lower frame;
27 - нижняя платформа;27 - lower platform;
28 - верхний и нижний тросы;28 - upper and lower cables;
29 - валы шестерен;29 - gear shafts;
30 - перемычки;30 - jumpers;
31 - ролики.31 - videos.
На фиг.4 представлен пятый вариант преобразователя энергии текучей среды, где:4 shows a fifth embodiment of a fluid energy converter, where:
32, 33 - верхняя и нижняя платформы; 34, 35 - первый и второй валы; 36, 37 - первая и вторая шестерни;32, 33 - upper and lower platforms; 34, 35 - the first and second shafts; 36, 37 - the first and second gears;
38, 39, 40, 41 - первая, вторая, третья и четвертая обгонные муфты со звездами 42;38, 39, 40, 41 - the first, second, third and fourth overrunning clutches with
43, 44 - первая и вторая цепи;43, 44 - the first and second chains;
45,46 - нижние и верхние подшипники;45.46 - lower and upper bearings;
47, 48 - ведущая и ведомая шестерни;47, 48 - leading and driven gears;
49 - пятая обгонная муфта;49 - fifth overrunning clutch;
50 - общий выходной вал;50 - common output shaft;
51 - маховик;51 - flywheel;
52 - кронштейны.52 - brackets.
На фиг.5 представлен вид Д-Д по фиг.4, где позиции 34-44 те же,что на фиг.4.Figure 5 presents a view of DD according to figure 4, where the positions 34-44 are the same as in figure 4.
На фиг.6 представлена конструкция складывающейся лопасти 15, где:Figure 6 presents the design of the
53 - упорное кольцо;53 - a persistent ring;
54, 55 - первое, второе установочные кольца;54, 55 - the first, second mounting rings;
56 - правая складывающееся половина лопасти;56 - the right folding half of the blade;
57 - стеклопластика;57 - fiberglass;
58,59 - внешняя и внутренняя втулки с наклонными прорезами;58.59 - outer and inner bushings with inclined slots;
60 - перемычки вторые;60 - second jumpers;
61 - подвижное кольцо;61 - movable ring;
62 - скоба;62 - bracket;
63 - кольцо ограничительное;63 - restrictive ring;
64 - стопорный болт;64 - a lock bolt;
65, 66 - первая и вторая пружины;65, 66 - the first and second springs;
67 - кронштейны;67 - brackets;
68 - ролик;68 - movie;
69 - угольник рамы;69 - angle of the frame;
70 - правая половина лопасти;70 - the right half of the blade;
71 - цепь.71 - chain.
На фиг.7 представлен вид В по фиг.6 на узел регулировки угла раскрытия лопасти 23, где: позиции 61 - 71 те же, что на фиг.6;In Fig.7 presents a view In Fig.6 on the node for adjusting the angle of the opening of the
72 - левая половина лопасти;72 - the left half of the blade;
73, 74 - прорезы во внешней 58 и внутренней 59 втулках.73, 74 - cuts in the outer 58 and inner 59 bushings.
На фиг.8 представлена конструкция узла раскрытия лопасти, где:On Fig presents the design of the node opening the blades, where:
позиция 2, 14 те же, что на фиг.1;
75 - хомут;75 - a collar;
76 - внутренний стакан;76 - inner glass;
77 - внешний стакан;77 - the outer glass;
78 - паз;78 - groove;
79 - клин;79 - wedge;
80 - пружина;80 - spring;
81 - ограничительные пластины;81 - restrictive plates;
82 - болт.82 - a bolt.
На фиг.9 представлена конструкция узла закрытия лопасти, где: позиции 4 - 10 те же, что на фиг.8;In Fig.9 shows the design of the node closing the blades, where:
83 - планка, установленная с хомутом;83 - strap installed with a clamp;
84 - упоры;84 - stops;
85 - вторые пружины;85 - second springs;
86 - кронштейны;86 - brackets;
87, 88 - первая и вторая пара подшипников.87, 88 - the first and second pair of bearings.
На фиг.10 представлена конструкция третьего варианта преобразователя, где:Figure 10 presents the design of the third variant of the Converter, where:
89 - магистральный газопровод (нефтепровод);89 - main gas pipeline (oil pipeline);
90 - левое и правое разветвления;90 - left and right branches;
91 - стойка лопасти;91 - rack blades;
92 - складывающиеся лопасти;92 - folding blades;
93 - подшипники;93 - bearings;
94 - узлы раскрытия лопасти;94 - nodes of the disclosure of the blade;
95 - цепь;95 - chain;
96 - звезды;96 - stars;
97 - кронштейны;97 - brackets;
98 - стойки;98 - racks;
99 - вторые кронштейны;99 - second brackets;
100 - звезды центральные;100 - central stars;
101 - узлы закрытия лопасти;101 - nodes closing the blades;
102 - герметичная камера.102 - sealed chamber.
На фиг.11 представлен вид С-С по фиг.10, где: 103,104 - верхняя и нижняя крышки; 105,106 - левая и правая стойка лопасти; 107,108 - левая и правая складывающиеся лопасти;Figure 11 presents a view of CC in figure 10, where: 103,104 - the upper and lower covers; 105,106 - left and right rack of the blade; 107.108 - left and right folding blades;
109 - звезды;109 - stars;
110, 111- левая и правая центральные звезды; 112,113 - левый и правый валы шестерен; 114 - цепь;110, 111 - the left and right central stars; 112,113 - left and right gear shafts; 114 - chain;
115, 116 - левая и правая обгонные муфты; 117,118- левая и правая шестерни; 119 - подшипники;115, 116 - left and right overrunning clutches; 117,118 - left and right gears; 119 - bearings;
120, 121 - ведущая и ведомая конические шестерни;120, 121 - leading and driven bevel gears;
122 - мультипликатор;122 - multiplier;
123 - электрогенератор;123 - electric generator;
124 - подшипники;124 - bearings;
125 - кронштейны.125 - brackets.
На фиг.12 представлен вид складывающейся круглой лопасти, где: 126,127 - левая и правая половины лопасти; 128,129 - верхний и нижний подшипники;On Fig presents a view of a folding circular blade, where: 126,127 - left and right halves of the blade; 128,129 - upper and lower bearings;
130 - кронштейны;130 - brackets;
131 - упорное кольцо;131 - thrust ring;
133 - упоры узла закрытия лопасти;133 - stops of the node closing the blades;
134 - цепь;134 - chain;
135 - трос направляющий;135 - guide wire;
136 - подшипники;136 - bearings;
137 - кронштейны.137 - brackets.
На фиг.13 четвертый - ветряной вариант преобразователя энергии, где позиции 2 - 71 те же, что на фиг.2 и фиг.3;In Fig.13, the fourth is a wind version of the energy converter, where
139 - третья шестерня;139 - the third gear;
140 - пятая обгонная муфта;140 - fifth overrunning clutch;
141, 142 - вторая пара конических шестерен;141, 142 - the second pair of bevel gears;
143 - общий выходной вал;143 - common output shaft;
144 - узел торможения, который состоит из следующих позиций:144 - braking unit, which consists of the following positions:
145 - диск сцепления;145 - clutch disc;
146 - диск торможения;146 - brake disc;
147 - рычаг;147 - lever;
148 - упор;148 - emphasis;
149 - упорный подшипник;149 - thrust bearing;
150 - стойка флюгера;150 - stand of the weather vane;
151 - втулка флюгера;151 - sleeve weather vane;
152 - блок;152 - block;
153 - трос;153 - cable;
154 - конический (или пирамидальный) флюгер;154 - conical (or pyramidal) weather vane;
155 - пружина;155 - spring;
156 - кольцо упорное;156 - thrust ring;
157 - горизонтальный рычаг;157 - horizontal lever;
158 - упорный подшипник;158 - thrust bearing;
159 - кронштейн;159 - bracket;
160 - колесо;160 - wheel;
161 - стойка плоского флюгера;161 - stand flat weather vane;
162 - плоский флюгер;162 - flat weather vane;
163 - верхний ярус лопасти;163 - the upper tier of the blade;
164 - стойка верхнего яруса лопасти;164 - rack of the upper tier of the blade;
165 - верхняя перемычка катков;165 - upper jumper rollers;
166 - перемычки лопасти.166 - jumper blades.
Принцип работы преобразователя энергии текучей среды, конструкция которого представлена на фиг.1 - фиг.9, заключается в следующем.The principle of operation of the fluid energy Converter, the design of which is presented in figure 1 - figure 9, is as follows.
Преобразователь энергии предназначен преимущественно для преобразования энергии текучей реки в электрическую или механическую энергию. Конструкция преобразователя состоит из жесткого каркаса, формы прямоугольного параллелепипеда. Верхняя 5 и нижняя 26 прямоугольные рамы сварены из металлического уголка. У удлиненных боковых сторон рам прямоугольные грани уголков 69 направлены вверх и вниз. Рамы соединены друг с другом с помощью шести вертикальных стоек 2 и образуют жесткий каркас 1.The energy converter is intended primarily for converting the energy of a flowing river into electrical or mechanical energy. The design of the converter consists of a rigid frame, the shape of a rectangular parallelepiped. The upper 5 and lower 26 rectangular frames are welded from a metal corner. At the elongated sides of the frames, the rectangular faces of the corners 69 are directed up and down. The frames are connected to each other using six
Для обеспечения положительной плавучести преобразователя энергии при его погружении в воду к торцевым уголкам верхней рамы неподвижно крепятся первая и вторая герметичные камеры (понтоны) 3, 4. Объем герметичных камер подбирается таким, чтобы верхняя платформа 8 и установленные на ней механизмы (позиции 5-25) оказались в надводном положении.To ensure positive buoyancy of the energy converter when it is immersed in water, the first and second sealed chambers (pontoons) 3, 4 are fixedly attached to the end corners of the upper frame. The volume of the sealed chambers is selected so that the
С помощью двух тросов преобразователь энергии крепится к штырям, забитым в землю с двух сторон реки. К вертикальным стойкам 2 с помощью кронштейнов 7 шарнирно крепятся звезды 6. Звезды установлены на двух уровнях. Через звезды накинуты и натянуты цепи. Они образуют четыре прямоугольных контура. Два из них находятся вверху, два внизу. В каждом контуре цепь дополнительно обхватывает центральные звезды 20, установленные на соответствующих обгонных муфтах 21, ступицы которых неподвижно закреплены на валах шестерен 29.Using two cables, the energy converter is attached to pins driven into the ground on both sides of the river. To the
Первый вариант преобразователя энергии содержит две лопасти. Второй вариант преобразователя энергии содержит четыре лопасти, которые состоят из двух складывающихся прямоугольных половин. Обе половины лопасти шарнирно устанавливаются на вертикальной стойке лопасти с возможностью поворота в пределах от 0 до 90°. На стойке сверху и снизу лопасти устанавливаются узлы регулировки угла раскрытия лопасти 23. Над обоими половинами лопасти шарнирно устанавливаются подшипники 11. В конце рабочего хода лопасти указные подшипники взаимодействуют с упорами узла закрытия лопасти 10, которые прижимают две половины лопасти друг к другу. Магниты 12, установленные в наконечниках половинок лопасти, сохраняют такое сложенное положение лопасти до конца пассивного (обратного) хода лопасти против течения реки (или ветра). В конце пассивного участка подшипники 11 наталкиваются на острие клина узла раскрытия лопасти 9, который, преодолевая силы притяжения магнитов, отделяет левую и правую половины лопасти друг от друга. Дальнейшему раскрытию лопасти помогает сжатая пружина 66 узла регулировки угла раскрытия лопасти и надвигающийся поток воды (или ветра). Однако ограничительные пластины 81 узла раскрытия лопасти 9 препятствуют полному раскрытию лопасти до момента полного закрытия второй лопасти, находящейся в рабочем положении. В то время когда первая (правая) лопасть 15 находится в пассивном (сложенном) положении, вторая (левая) лопасть 16 находится в рабочем (раскрытом) положении.The first version of the energy converter contains two blades. The second version of the energy converter contains four blades, which consist of two folding rectangular halves. Both halves of the blade are pivotally mounted on a vertical rack of the blade with the possibility of rotation in the range from 0 to 90 °. On the rack above and below the blades are installed nodes for adjusting the angle of opening of the
Переключение лопастей из рабочего активного положения в пассивное, и наоборот, происходит почти одновременно.Switching blades from a working active position to a passive one, and vice versa, occurs almost simultaneously.
Для обеспечения синхронной работы генератора, когда лопасти преобразователя энергии находятся в «метровой точке», может быть использован маховик 51, установленный на общем выходном валу 50.To ensure synchronous operation of the generator when the blades of the energy converter are located at the “meter point”, a
В данной конструкции для этой же цели используется вторая пара лопастей, движение которых сдвинуто относительно движения первой пары на 90° (см. фиг.2 и фиг.З). В каждый момент времени хотя бы одна лопасть находится в раскрытом, т.е. в рабочем положении. В основном в рабочем положении находятся две лопасти, по одной с правой и левой сторон каркаса. Моменты, создаваемые давлением воды на рабочие лопасти, суммируются на общем выходном валу 50. При этом возрастает синхронность вращения выходного вала. Для повышения выходной мощности возможно параллельное включение большого количества подобных преобразователей энергии. Для этой цели на валу первой шестерни 36 дополнительно устанавливается ведущая коническая шестерня 47, которая передает вращение на ведомую шестерню 48, установленную на общем валу 50, проходящую через центры параллельно или последовательно установленных преобразователей энергии.In this design, for the same purpose, a second pair of blades is used, the movement of which is shifted relative to the movement of the first pair by 90 ° (see FIG. 2 and FIG. 3). At each moment of time, at least one blade is open, i.e. in working position. Basically in working position there are two blades, one on the right and left sides of the frame. The moments created by the pressure of the water on the working blades are summed up on the
На фиг.3 представлен вид А-А по фиг.2. По уголку верхней рамы 5 катятся ролики 31, соединенные друг с другом перемычкой 30. Перемычка неподвижно связана с верхним концом стойки лопасти. На нижнем конце стойки лопасти также неподвижно установлен третий ролик, который катится по уголку нижней рамы 26. На стойке шарнирно установлена лопасть, состоящая из двух половинок. Обе половины лопасти взаимодействуют с верхним и нижним узлами регулировки угла раскрытия лопасти 23. Данные узлы регулируют угол раскрытия двух половинок лопасти в пределах от 0 до ±180° в зависимости от скорости течения реки.Figure 3 presents a view aa of figure 2. At the corner of the upper frame 5,
Преобразователь энергии состоит из двух частей, симметричных относительно выходного вала 50. Каждая часть содержит по две лопасти и восемь блоков или звезд, установленных в два яруса. Звезды шарнирно установлены по углам прямоугольника и с помощью соответствующих кронштейнов связаны с вертикальными стойками 2 каркаса 1. Через звезды верхних и нижних ярусов перекинуты цепи 17, взаимодействующие с двумя верхними и двумя нижними центральными звездами 20, соответственно. Центральные звезды неподвижно установлены на обоймах соответствующих обгонных муфтах 21, ступицы которых неподвижно установлены на валах 29 первой и второй шестерен. Обгонные муфты установлены на валах 29 шестерен так, что при вхождении в сцепление обгонной муфты первой шестерни, обгонная муфта второй шестерни выходит из сцепления, и наоборот.Так как шестерни 36 и 37 (см. фиг.4) имеют одинаковые параметры - диаметры и число зубьев, ведущими шестернями они становятся по очереди. Независимо от этого переключения каждая шестерня вращается постоянно в одном и том же направлении.The energy converter consists of two parts, symmetrical with respect to the
Таким образом, независимо от направления перемещения лопастей 15, 16 и вращения центральных звезд 20, моменты вращения четырех центральных звезд попарно складываются и передаются на общий выходной вал 50. Цепная передача исключает проскальзывание и обладает высоким КПД. Цепных передач может быть использовано две. Цепь при этом может быть одна и пропущена через середину стоек лопастей.Thus, regardless of the direction of movement of the
Для установки стоек шестерен и самых шестерен, мультипликатора и генератора используются верхняя 8 и нижняя 27 платформы. Эти платформы неподвижно крепятся к середине верхней и нижней рам. На оси вращения первой шестерни 13 неподвижно установлена ведущая коническая шестерня 24. Ведомая коническая шестерня 25 неподвижно установлена на входном валу мультипликатора. От мультипликатора вращение передается на электрогенератор или на водяной насос (на фиг.2 не указаны).The upper 8 and lower 27 platforms are used to install the gear racks and the gears themselves, the multiplier and the generator. These platforms are fixedly attached to the middle of the upper and lower frames. On the axis of rotation of the
Герметичные камеры (понтоны) 3, 4 имеют обтекаемую форму и крепятся к середине торцевых сторон верхней рамы 5. Они обеспечивают необходимую положительную плавучесть преобразователя энергии в потоке воды. Кроме того, своими корпусами герметичные камеры делят поток воды на две части и направляет их на рабочие лопасти.Sealed chambers (pontoons) 3, 4 have a streamlined shape and are attached to the middle of the end sides of the upper frame 5. They provide the necessary positive buoyancy of the energy converter in the water stream. In addition, hermetically sealed chambers divide the water flow into two parts and directs them to the working blades.
На фиг.6 представлена конструкция складывающейся лопасти совместно с двумя узлами регулировки угла раскрытия лопасти 15. Верхние ролики 68 с помощью кронштейнов 67 связаны перемычкой 30. Центр перемычки неподвижно соединен со стойкой лопасти 70. Фактически лопасть подвешена к боковому уголку верхней рамы. Нижний конец стойки с помощью кронштейна связан с третьим нижним роликом 68. Ролик с кронштейном охватывают угольник нижней рамы 26. Такая установка лопастей обеспечивает их свободное возвратно-поступательное движение вдоль боковых ребер рам.Figure 6 shows the design of a folding blade in conjunction with two nodes for adjusting the angle of opening of the
На стойке лопасти неподвижно устанавливаются два упорных кольца 53. Над упорными кольцами на стойке лопасти установлены первое и второе установочные кольца с возможностью свободного поворота. С первым кольцом 54 с помощью второй перемычки 60 неподвижно соединена одна половина лопасти (например, левая). Со вторым кольцом 55 также с помощью перемычки неподвижно соединена другая (правая) половина лопасти 56.Two thrust rings 53 are fixedly mounted on the blade rack. Above the thrust rings on the blade rack, the first and second mounting rings are installed with the possibility of free rotation. One half of the blade (for example, the left) is fixedly connected to the
При изменении скорости течения реки для регулировки эффективной площади лопасти используются узлы регулировки угла раскрытия лопасти 23, включающие в себя позиции 55-66.When changing the speed of the river, to adjust the effective area of the blade, nodes are used to adjust the angle of the opening of the
Для удержания лопасти в закрытом положении используются два магнита 12.To keep the blade in the closed position, two
Магниты закрепляются на переднем краю двух половин лопасти с внутренних сторон. Контур каждой половины лопасти может быть изготовлен из трубы прямоугольного или круглого сечения, обтянут стеклотканью и покрыт стеклопластиком 71. При небольших размерах лопастей может быть использован только один узел 23, установленный над лопастью.The magnets are fixed on the front edge of the two halves of the blade on the inside. The contour of each half of the blade can be made of a pipe of rectangular or circular cross-section, covered with fiberglass and coated with
Узел регулировки угла раскрытия лопасти 23 состоит из внешней и внутренней втулок 58, 59 с наклонными прорезами. Эти втулки надеты на стойку лопасти 70 с возможностью свободного поворота. При этом внешняя втулка второй перемычкой 60 неподвижно соединена с правой половиной лопасти 56, а внутренняя втулка также с помощью перемычки неподвижно соединена с левой половиной лопасти 72 (см. фиг.7). Наклонные прорезы 73, 74 во втулках 58, 59 направлены в разные стороны - «крестообразно». Прорезы занимают по окружности втулок 90° с добавлением толщины наконечника скобы 62. Нижний наконечник скобы входит в прорезы обеих втулок 73, 74.The node for adjusting the opening angle of the
Верхний наконечник скобы неподвижно соединен с подвижным кольцом 61. Над подвижным кольцом установлена первая цилиндрическая пружина 66. Один конец первой пружины упирается в ограничительное кольцо 63 со стопорным болтом 64. Второй конец данной пружины упирается в торец внутренней втулки 59.The upper end of the bracket is fixedly connected to the
При закрытии лопасти в конце рабочего хода подшипники 11, установленные на верхнем торце каждой половины лопасти, наталкивается на упоры узла закрытия лопасти 10. Угол между двумя половинами лопастей уменьшается от 180° до 0°. При этом наклонные прорезы 73, 74 во втулках 58, 59 выталкивают наконечник скобы 62 вниз. Пружина 66 способствует дальнейшему уменьшению угла между двумя половинами лопастей. Зажатая между ограничительным 63 и подвижным 61 кольцами пружина передвигает кольцо 61 и связанную с ним скобу 62 вниз. Наконечник скобы взаимодействует с наклонными прорезами и разворачивает втулки 58, 59, а так же связанные с ними правую и левую половину лопасти навстречу друг другу. Нижнее положение скобы 62 соответствует полному закрытию лопасти. Магниты 12 удерживает такое положение на всем участке пассивного хода лопасти.When the blades are closed at the end of the stroke, the
Раскрытие лопасти осуществляется с помощью клина узла раскрытия лопасти 9, преодолевая магнитные силы притяжения между двумя магнитами 12, установленными на двух половинах лопасти. Угол между двумя половинами лопасти увеличивается. Этому процессу способствует встречный поток воды (или ветра). При раскрытии двух половин лопасти связанные с ними втулки 58 и 59 разворачиваются во взаимно противоположном направлении. Взаимодействие прорезов 73 и 74 с наконечником скобы 62 приводит к тому, что пружина 66 сжимается. Это приводит к предотвращению удара при раскрытии лопасти. Угол раскрытия лопасти возможно регулировать передвигая ограничительное кольцо со стопорным болтом по стойке лопасти, а также подбирая жесткость пружины. Необходимость в изменении в эффективной площади лопастей возникает, когда меняется скорость течения реки или ветра. Изменение угла раскрытия двух половин лопасти позволит регулировать скорость вращения выходного вала, а следовательно, и электрогенератора в широком диапазоне изменения скорости течения среды (воды или ветра). Цепь 71 может быть пропущена в середине стойки лопасти (см. фиг.7).The disclosure of the blade is carried out using the wedge of the opening unit of the
Установка двух узлов регулировки угла раскрытия лопасти 23 на двух концах стойки лопасти 70 позволяет повысить надежность работы преобразователя энергии при больших размерах лопастей.The installation of two nodes for adjusting the opening angle of the
Принцип работы узла раскрытия лопасти, конструкция которого представлена на фиг.8, заключается в следующем.The principle of operation of the node disclosure of the blade, the design of which is presented in Fig. 8, is as follows.
Узел крепится к стойке 2 каркаса с помощью хомута 75. Хомут неподвижно связан с внутренним стаканом 76. Внешний стакан 77 установлен на внутреннем стакане с возможностью свободного продольного смещения. Для этой цели во внешнем стакане предусмотрен продольный паз 78. Болт 82 свободно проходит по пазу и закручен в резьбовое отверстие во внутреннем стакане.The assembly is attached to the
При этом к торцу внешнего стакана приварен плоский клин 79, ориентированный в горизонтальной плоскости. Пружина 80 работает на растяжение и отжимает стаканы друг от друга. Кроме того, в плоскости клина с двух сторон к боковым поверхностям внешнего стакана приведены ограничительные пластины 81.In this case, a
При подходе закрытой лопасти в крайне верхнее положение (см. фиг.2) его передние подшипники 11 наталкиваются на острие клина узла раскрытия 9.When approaching a closed blade in an extremely upper position (see figure 2), its
Вторая лопасть 16 в этот момент времени находится в полураскрытом положении.The
Первые подшипники 11 взаимодействуют с упорами 84 узла закрытия лопасти 10. Однако эффективная площадь второй лопасти больше, чем первой и толкает первую лопасть на острие клина 79. Преодолевая магнитные силы притяжения магнитов 12, клин раскрывает первую лопасть 15. Боковые ограничительные пластины 81 придерживают первую лопасть в полураскрытом положении, пока вторая лопасть полностью не закроется и магниты 12 не зафиксируют это положение. В этот момент времени первая лопасть сжимает пружину 80, сохраняет фиксированный пластинами 81 зазор между двумя половинами.The
После закрытия второй лопасти 16 встречный поток воды (или ветра), а также сжатая пружина 80 толкают первую лопасть 15 в обратном направлении.After closing the
Как только подшипники 11 первой лопасти 15 выйдут из зазора между пластинами 81, лопасть полностью раскроется.As soon as the
После этого начинается обратное движение цепи, которая тянет за собою закрытую вторую лопасть 16.After this begins the reverse movement of the chain, which pulls the closed
После того, как вторая лопасть доходит до второго узла раскрытия лопасти 9, аналогичный процесс повторяется.After the second blade reaches the second node of the opening of the
Таким образом, автоматически происходят процессы вывода лопастей из крайних «мертвых» точек.Thus, the processes of removing the blades from the extreme “dead spots” automatically occur.
Принцип работы узла закрытия лопасти 10, конструкция которой представлена на фиг.9, заключается в следующем.The principle of operation of the closure unit of the
Узел закрытия лопасти крепится к стойке 2 каркаса 1 с помощью горизонтально установленной планки с хомутом 83.The closure unit of the blade is attached to the
В зависимости от размеров лопасти, которые определяются мощностью преобразователя, узлы могут быть установлены только сверху или с двух сторон - сверху и снизу.Depending on the dimensions of the blades, which are determined by the power of the converter, the nodes can be installed only on top or on both sides - above and below.
Узел закрытия лопасти 10 включает в себя два упора S-образного профиля, шарнирно установленных на концах кронштейнов 86. Другие концы кронштейнов неподвижно связаны с планкой 83, закрепленной на хомуте. В местах шарнирного соединения упоров 84 кронштейнами 86 установлены вторые пружины 85, обеспечивающие прижатие нижних концов упоров друг к другу (см. фиг.9).The closure of the
Первая 87 и вторая 87 пары подшипников установлены на верхних и нижних торцевых ребрах двух половин лопасти. Указанные подшипники взаимодействуют по очереди с упорами 84 узла раскрытия лопасти 9.The first 87 and second 87 pairs of bearings are mounted on the upper and lower end edges of the two halves of the blade. These bearings interact in turn with the
Сперва в контакт с раскрытыми концами упоров входит вторая пара подшипников 88. Упоры принудительно уменьшают угол между двумя половинами лопасти. После того, как вторая пара подшипников проходят место шарнирного соединения с кронштейнами 86, они раздвигают сомкнутые концы упоров. В этот момент одновременно начинается процесс взаимодействия клина первого узла раскрытия лопасти с соответствующей лопастью. Дальнейшее взаимодействие вторых подшипников с криволинейными участками упоров приводит к смыканию раскрытых передних концов упоров. Эти концы упоров наталкиваются на первую пару подшипников. Указанное взаимодействие приводит к закрытию лопасти. Магниты 12, установленные на передних краях двух половин лопасти, удерживает закрытое положение на всем протяжении его пассивного движения против течения среды.First, a second pair of
Принцип работы четвертого ветрового варианта преобразователя энергии, конструкция которого представлена на фиг.13, заключается в следующем.The principle of operation of the fourth wind version of the energy Converter, the design of which is presented in Fig.13, is as follows.
Одним концом каркас 1 преобразователя энергии устанавливается на упорных подшипниках на вертикальной стойке конического флюгера 154 с возможностью свободного поворота вокруг нее в пределах ±90°, второй конец каркаса опирается на колесо 160, установленное шарнирно с помощью кронштейна 159 с возможностью свободного вращения. Ось вращения кронштейна совпадает с направлением оси вертикальной стойки плоского флюгера 162, установленной в центральном сечении каркаса 1.At one end, the frame 1 of the energy converter is mounted on thrust bearings on a vertical strut of a
Плоский флюгер 162 жестко связан со стойкой 161, разделяющий его на две равные части.
Появление бокового ветра приводит к повороту каркаса вокруг стойки.The appearance of a crosswind leads to the rotation of the frame around the rack.
Дополнительный момент вращения создается также под воздействием бокового ветра на закрытую лопасть. В результате указанных воздействий каркас 1 преобразователя постоянно ориентируется вдоль направлении ветра.An additional torque is also created under the influence of a side wind on a closed blade. As a result of these effects, the frame 1 of the transducer is constantly oriented along the direction of the wind.
Четвертый ветровой вариант преобразователя энергии на фиг.13 содержит дополнительно узел торможения. Этот узел предназначен для синхронизации скорости вращения общего выходного вала 143 при изменении скорости ветра.The fourth wind version of the energy converter in FIG. 13 further comprises a braking unit. This node is designed to synchronize the speed of rotation of the
Вращение первой шестерни 13 передается на третью цилиндрическую шестерню 139, установленную на обойме обгонной муфты 140. Ступица данной муфты неподвижно связана с конической шестерней 141, находящейся в сцеплении с конической шестерней 142. Ведомая коническая шестерня установлена неподвижно на валу общего выходного вала 143. На этот вал могут быть переданы моменты вращения от большого количества параллельных подключенных преобразователей энергии подобной конструкции. При этом они должны работать со сдвигом фаз, т.е. моменты нахождения в «мертвых» точках должны быть сдвинуты во времени. Чем больше число параллельно работающих преобразователей энергии, тем больше суммарная мощность на общем выходном валу 143 и выше синхронность его вращения. Для повышения синхронности вращения выходного вала на нем устанавливается массивный маховик (на фиг.13 не приведен).The rotation of the
Выходной вал через мультипликатор подключается к электрогенератору или другому потребителю механической энергии, например к насосу, мельнице т.д.The output shaft is connected via a multiplier to an electric generator or other consumer of mechanical energy, for example, to a pump, mill, etc.
Узел торможения содержит взаимодействующие друг с другом диск сцепления 145 и диск торможения 146. Причем диск сцепления неподвижно связан с сосной третьей шестерней 139. На диск торможения сверху давит рычаг 147, имеющий вилкообразный наконечник. Рычаг шарнирно связан с концом упора 148, неподвижно связанного с втулкой конической шестерней. Втулка конической шестерни установлена на вертикальной стойке 150 с возможностью свободного вращения вокруг нее.The braking assembly comprises a
С верхним концом втулки флюгера связан горизонтальный рычаг 157. На горизонтальном рычаге установлен конический или пирамидальный флюгер 154. Верхняя и нижняя торцевые поверхности флюгера 154 открыты для ветра. Давление ветра на боковые поверхности флюгера приводит к его смещению вдоль горизонтального рычага. Чем больше скорость ветра, тем больше продольное смещение флюгера. Подбором жесткости цилиндрической пружины 155 и площади боковой поверхности флюгера возможно регулировать силу торможения, которая передается через трос 153 и рычаг 147 на тормозной диск 146.A
При слабом ветре конический флюгер не оказывает никакого воздействия на тормозную систему. При возрастании скорости ветра сила торможения пропорционально возрастает и скорость вращения вала 143 сохраняется неизменным.In light winds, the conical weather vane has no effect on the braking system. As the wind speed increases, the braking force increases proportionally and the rotation speed of the
На фиг.10 и фиг.11 представлена конструкция третьего варианта преобразователя энергии, предназначенного для установки в магистральном газопроводе или нефтепроводе.Figure 10 and figure 11 shows the construction of the third variant of the energy Converter, intended for installation in the main gas pipeline or oil pipeline.
Для установки информационных датчиков вдоль магистральных газопроводов и нефтепроводов требуется разработка и создание автономных источников электроэнергии мощностью около 30 Вт при напряжении 9 В. Такие датчики должны быть установлены через 50 км вдоль магистрального газопровода и нефтепровода.To install information sensors along main gas pipelines and oil pipelines, the development and creation of autonomous sources of electric power with a power of about 30 W at a voltage of 9 V is required. Such sensors should be installed after 50 km along the main gas pipeline and oil pipeline.
Для установки преобразователя энергии необходимо сделать отвод (аппендикс) от магистральной линии и ответвить необходимое количество газа или нефти. После отработки газ (или нефть) снова поступает в магистральную линию. Для этого необходимо установить в магистральной линии необходимые съемные заслонки (перегородки), увеличивающие сопротивление основному потоку.To install an energy converter, it is necessary to make a tap (appendix) from the trunk line and branch out the required amount of gas or oil. After working off the gas (or oil) again enters the main line. To do this, it is necessary to install the necessary removable dampers (partitions) in the trunk line, which increase the resistance to the main flow.
Принцип работы третьего варианта преобразователя энергии совпадает со вторым вариантом, представленным на фиг.1-9. Отличие заключается в изменении конструкции отдельных элементов, в частности, в отводе выходной мощности. Ответвленный поток газа (нефти) делится на два потока. Для этого два разветвления 90 трубы соединяются параллельно друг другу и подключаются к отводной трубе. Преобразователь энергии содержит два идентичных механизма. Каждый из них содержит замкнутый прямоугольный контур из цепи 95. По углам двух четырехугольников с помощью кронштейнов 97 шарнирно устанавливаются восемь звезд 96. Средние четыре звезды шарнирно крепятся к стойкам 98, установленным вертикально внутри параллельных труб. Четыре крайние звезды 96 с помощью кронштейнов 97 шарнирно крепятся к наклонным участкам труб. При этом крепление звезд должно быть таким, чтоб натянутая цепь проходила по геометрическим осям параллельных участков труб. Центральные ведущие звезды 110, 111 устанавливаются на обоймах обгонных муфт 115 и 116, ступицы которых установлены на валах 112 и 113 неподвижно. Для установки валов 112 и 113, а также шестерен, мультипликатора и генератора создается специальная герметичная камера 102, которая состоит из параллельных друг другу верхней, нижней и боковых стенок, приваренных со всех сторон к трубам. Давление внутри данной камеры устанавливается такое же, как внутри труб. Отвод выходной мощности возможно осуществить с помощью магнитной муфты. Для этого верхняя стенка должна быть выполнена из неферромагнитного материала. Складывающиеся лопасти 92 состоят из двух полукруглых половин. На середине обеих половин лопастей установлены подшипники 93, взаимодействующие с упорами узла закрытия лопасти 101. Указанные узлы установлены в центральном горизонтальном сечении труб.The principle of operation of the third embodiment of the energy converter coincides with the second embodiment shown in FIGS. 1-9. The difference lies in changing the design of individual elements, in particular, in the allocation of output power. The branched gas (oil) stream is divided into two streams. For this, two branches of the
Два узла раскрытия лопасти 94 первого контура крепятся рядом со звездами на наклонных участках труб. Два других узла раскрытия крепятся к стойкам 98 второго контура, также рядом со звездами 96. Левая и правая половины лопасти шарнирно устанавливаются на стойке лопасти 91 аналогично лопастям, представленным на фиг.6. В зависимости от мощности преобразования на каждой стойке лопасти могут быть установлены один или два узла регулировки угла раскрытия лопасти. Однако регулировку скорости вращения электрогенератора возможно осуществить меняя давление газа или нефти, ответвляемого от магистральной линии в аппендикс.Two nodes of the disclosure of the
Для придания вертикального положения стойкам лопастей 91 используется трос 135, натянутый параллельно цепи 95. Осевая цепь соединятся со стойками лопасти неподвижно. Трос 135 свободно проходит через отверстия в стойке лопасти и сохраняет ее вертикальное положение при возвратно-поступательном движении лопасти.To give a vertical position to the racks of the
Верхний и нижний концы стойки лопасти 91 соединяются с горизонтальными перемычками, на концах которых с помощью кронштейнов 130 установлены по два подшипника 93, аналогично роликам 68 на фиг.6. Подшипники катятся по внутренней поверхности трубы, сохраняя вертикальное положение стоек лопастей 91. Таким образом обеспечивается свободное возвратно-поступательное движение лопастей вдоль двух параллельных участков труб. В любой момент времени в раскрытом (рабочем) положении находится одна или две лопасти. При этом моменты нахождения лопастей в конечных «мертвых» точках в первом и втором контурах смещены во времени по фазе на 90°. При одинаковых шестернях, звездах в обоих контурах такое смещение по фазе сохраняется постоянным. Это исключает совпадение во времени «мертвых» точек в двух контурах.The upper and lower ends of the strut of the
Для повышения синхронности вращения электрогенератора на выходном валу через обгонную муфту может быть установлен массивный маховик (на фиг.11 не указан). На фиг.11 связь между стойками лопастей 105, 106 и валами шестерен 112, 113 осуществляется с помощью цепной передачи. Для этого на валах 112, 113 неподвижно установлены обгонные муфты 115, 116, обоймы которых неподвижно связаны с соответствующими центральными звездами 110, 111. На этих же валах неподвижно установлены первая 117 и вторая 118 шестерни. При этом обгонные муфты 115 и 116 установлены так, что при вхождении в сцепление первой муфты, вторая муфта выходит из сцепления, т.е. находится в нейтральном положении. При одинаковых шестернях 117, 118 и центральных звездах 110, 111 и при кинематической схеме их включения, представленной на фиг.5, такая установка обгонных муфт обеспечивает постоянное направление вращения шестерни, независимо от направления вращения центральных звезд. Для передачи момента вращения первой шестерни на ведущую коническую шестерню 120 может быть использована магнитная муфта.To increase the synchronization of rotation of the generator on the output shaft through an overrunning clutch, a massive flywheel can be installed (not indicated in FIG. 11). 11, the connection between the racks of the
Вращение от ведущей конической шестерни 120 передается на ведомую коническую шестерню 121. Ведомая шестерня установлена на входном валу мультипликатора 122. Мультипликатор служит для повышения скорости вращения ведомой шестерни до номинальной скорости вращения электрогенератора 123. Генератор с мультипликатором установлены на верхней стенке герметичной камеры 102.Rotation from the
Вращение от ведомой конической шестерни 48 передается через мультипликатор на электрогенератор. Если в качестве электрогенератора использовать синхронный трехфазный двигатель, его возможно разместить во внутренний полости герметичной камеры. В этом случае отпадает необходимость в использовании магнитной муфты. Для вывода трехфазного напряжения из герметичной камеры используется диэлектрические втулки и металлические стержни. Последние устанавливаются в стенках герметичной камеры, выполненной из металлической трубы, с помощью специальных уплотнительных прокладок.The rotation from the driven
На середине вертикальных валов шестерен 34, 35 попарно установлены четыре обгонные муфты со звездами 38-41. Ступицы указанных обгонных муфт неподвижно закреплены на валах 34, 35, а обоймы связаны с соответствующими звездами 42.In the middle of the vertical shaft of the
Верхние муфты 38 и 39 со звездами с помощью первой цепи 43 взаимодействуют с первой 15 и второй лопастями, а нижние муфты 40, 41 со звездами с помощью второй цепи 44 - с третьей 18 и четвертой 19 лопастями соответственно.The
При этом обгонные муфты 38-41 установлены так, что когда обойма входит в сцепление со ступицей первой (третьей) муфты, обойма второй (четвертой) муфты выходит из сцепления со ступицей. Очередное сцепление муфт обеспечивает поворот первого вала по часовой стрелке, а второго вала - против часовой стрелке. В каждый момент времени две из четырех муфт находятся в сцеплении и передают момент вращения на соответствующий вал.At the same time, overrunning clutches 38-41 are installed so that when the cage engages with the hub of the first (third) clutch, the cage of the second (fourth) clutch leaves the clutch with the hub. The next clutch coupling rotates the first shaft clockwise and the second shaft counterclockwise. At each point in time, two of the four couplings are in the clutch and transmit the torque to the corresponding shaft.
Моменты нахождения лопастей в «мертвых точках» должны быть сдвинуты по фазе на 90°. Когда первая 15 и вторая 16 лопасти находятся в крайних положениях, т.е. в «мертвых» точках, другая пара лопастей (18 и 19) должна находиться в раскрытом положении.The moments of the blades in the “dead spots” should be phase shifted by 90 °. When the first 15 and second 16 blades are in extreme positions, i.e. at the “dead” points, the other pair of blades (18 and 19) should be in the open position.
При таком сдвиге фаз в любой момент времени хотя бы одна из цепей (43 или 44) должна создать положительный момент вращения на одном из валов. Независимо от направления движения первой 43 и второй 44 цепей первый вал и установленная на нем ведущая коническая шестерня 47 вращаются по часовой стрелке. На верхней платформе 32 с помощью кронштейнов 52 горизонтально установлен общий выходной вал 50. На этом валу с помощью пятой обгонной муфты 49 установлена ведомая коническая шестерня 48.With this phase shift at any time, at least one of the chains (43 or 44) should create a positive torque on one of the shafts. Regardless of the direction of movement of the first 43 and second 44 chains, the first shaft and the driving
На фиг.4 вращение ведомой шестерни через пятую обгонную муфту передается на общий выходной вал 49.In Fig.4, the rotation of the driven gear through the fifth overrunning clutch is transmitted to a
На этот вал передается момент вращения от всех параллельно включенных преобразователей энергии.The torque is transmitted to this shaft from all parallel converters of energy.
Вращение выходного вала через мультипликатор может быть передано на электрогенератор или насос (на фиг.4 не указаны).The rotation of the output shaft through the multiplier can be transmitted to an electric generator or pump (not shown in FIG. 4).
При параллельном включении аналогичных преобразователей энергии повышается суммарная выходная мощность и синхронность вращения электрогенератора. Для повышения синхронности вращения на общем выходном валу может быть установлен массивный маховик 51.With the parallel switching of similar energy converters, the total output power and synchronization of rotation of the generator increases. To increase the synchronization of rotation on the common output shaft can be installed
На фиг.5 представлен вид Д-Д преобразователя энергии по фиг.4. Первая цепь 43 кинематически связана с первой 38 и второй 39 обгонными муфтами, на обоймах которых неподвижно установлены звезды 121. Вторая цепь 44 взаимодействует со звездами, установленными на обоймах третьей 40 и четвертой 41 обгонных муфт.Как показано на фиг.4, первая пара обгонных муфт 38, 39 установлена на валах 34, 35 выше второй пары 40 и 41.Figure 5 presents a view of the DD of the energy Converter of figure 4. The
Такая же кинематическая связь между двумя цепями и двумя валами может быть использована в конструкции преобразователя энергии, представленной на фиг.10 и фиг.13.The same kinematic connection between two circuits and two shafts can be used in the design of the energy Converter shown in figure 10 and figure 13.
Преобразователь энергии текучей среды может быть использован как автономный источник электрической энергии там, где нет централизованного электроснабжения.The fluid energy converter can be used as an autonomous source of electrical energy where there is no centralized power supply.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109820/06A RU2344315C1 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Fluid medium energy converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007109820/06A RU2344315C1 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Fluid medium energy converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007109820A RU2007109820A (en) | 2008-09-27 |
RU2344315C1 true RU2344315C1 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=39928480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007109820/06A RU2344315C1 (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Fluid medium energy converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2344315C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2379550C2 (en) * | 2007-12-24 | 2010-01-20 | ООО Научно-производственное предприятие оптико-электронных систем (ООО НПП "ОЭЛС") | Road power device |
-
2007
- 2007-03-19 RU RU2007109820/06A patent/RU2344315C1/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007109820A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103299067B (en) | Fluid dynamic electricity generating device | |
AU2016225804B2 (en) | Energy transforming unit and energy transforming system comprising such a unit | |
US20110223023A1 (en) | Mechanical rotor | |
RU2344315C1 (en) | Fluid medium energy converter | |
CN101815860A (en) | Power generating apparatus using fluid | |
RU2361110C2 (en) | Converter of fluid medium energy (versions) | |
CN101149042A (en) | Loose-leaf rotary wheel | |
US11174832B2 (en) | Hydraulic device using gravity and buoyancy forces and method for operating such a device | |
CN102001494A (en) | Off-site assembled container manufacturing method, bag-type pressure drain tank and liquid level controller | |
RU2329400C1 (en) | Fluid medium energy converter (options) | |
CN104100434A (en) | Dual purpose large generating turning wheel unit for wind and wave | |
RU2280782C2 (en) | Fluid medium energy converter (versions) | |
CN202048158U (en) | Damping device | |
CA2820294A1 (en) | Wind turbine generator | |
RU2484298C1 (en) | Wind and hydraulic unit with oscillating vertical blades | |
RU2325550C2 (en) | Device for converting power of fluid medium | |
CN102398677A (en) | Rotating flapping wing | |
CN201777382U (en) | Rotary flapping wing | |
RU2407916C1 (en) | Wind-driven power plant | |
RU2281413C1 (en) | Wind power-generating device | |
RU2354844C1 (en) | Flow power converter | |
RU2275529C1 (en) | Wind energy converter | |
RU185639U1 (en) | Channel hydraulic unit Achikasova | |
DE2625640A1 (en) | Mechanism for converting wind and solar energy - has reflectors bimetallically sun directed and reciprocating wind vanes with solar cells | |
NO341417B1 (en) | Havstrøm Power Plant |