УНИВЕРСАЛЬНАЯ ТУРБИНА Российский патент 2001 года по МПК F03B17/00 F03D3/00 

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики и предназначено для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию.

Известен движитель (турбина), предназначенный для вращения роторов электрических генераторов. Движитель может вращаться на любой глубине и имеет всего одну деталь, выполненную из упругого эластичного материала, данная деталь в свернутом состоянии приобретает форму турбины с тремя ковшеобразными лопастями, расположенными под углом 120^o друг относительно друга. На валу можно расположить несколько движителей, при этом валом может быть два троса из синтетического материала (см. заявку Российской Федерации N 9413555 A1, МПК7 F 03 В 17/00, 10.06.1996).

Ближайшим аналогом заявленной турбины является движитель, описанный в заявке Российской Федерации N 94015314 A1, МПК7 F 03 В 13/00, 10.03.1996.

Данный универсальный движитель способен вращаться на любой глубине реки.

Движитель изготовлен из упругого эластичного материала (например, из корда), имеющего форму цилиндра, торцы которого заглушены, закруглены и около них с каждого конца на боковой поверхности цилиндра выполнены по эллипсообразному отверстию для забора и вывода потока воды, создающего воздействие на движитель, при этом движитель получает вращающий момент. Движитель располагается на валу, выполненном в виде двух тросов. Движители на тросах можно собрать в виде гирлянды.

Сущностью изобретения является создание конструкции турбины, способной вращать генераторы как ветряных, так и гидростанций (неплотинного типа), но так, чтобы направление вращения вала турбины не изменялось при любом направлении ветра или потоке воды. При изготовлении турбины используется упругое полотно (кордовое или пропиленовое).

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 дана разметка 1-го турбинного колеса, на фиг. 2 дана разметка 2-го турбинного колеса, на фиг. 3 изображена турбина в собранном виде (лопасти 1-го турбинного колеса не видны), а на фиг. 4 - вид на турбину перпендикулярно геометрической оси вала турбины.

Порядок изготовления турбины и ее устройство. На двух одинаковых полотняных кругах делают разметку, но такую, какая изображена на фиг. 1 и 2. После этого отрезать, удалить от каждого круга сегментные участки 2, которые изображены на фиг. 1 и 2, между линиями, обозначенными точками и наружными линиями контура разметки круга, см. фиг. 1 и 2. Выполнить на каждом круге три прямолинейные прорези 2, прорезая их в направлении к центру круга на величину, равную 3/4 радиуса данного круга. Эти прорези 2 смещены друг относительно друга на 120^o. Пересечение кромок этих трех прорезей 2 и кромки круга образовало шесть "уголков" 3.

На трех из шести "уголках" 3, чередуя через один, пришить круглые шайбы 4 швом-шнуровкой 5 (или иным способом). В центре каждого круга и в шайбах 4 выполнить по три сквозных отверстия 6, через которые будут протягиваться три троса гибкого вала 7, см. фиг. 1,2,3,4. Теперь надо первый круг (см. фиг. 1) развернуть на 180^o и точно все его элементы совместить с элементами второго круга с обратной его стороны и в центральной их области скрепить друг с другом швом-шнуровкой 5 см. фиг. 2. Образовалась "стенка-круг" в два слоя полотна с шестью парами кромок, образованных прорезями 2. Скрепить надо между собою и три пары (из шести пар) кромок, чередуя их через одну. А "уголки" 3 трех других, не скрепленных между собою кромок, над согнуть над центром круга, взятых по одному слою полотна данной "стенки"-круга и, удерживая их в согнутом состоянии от центра круга на расстоянии 1/2 его радиуса, скрепить между собою швом-шнуровкой 5 и при этом образуется узел "уголков", но пока только с одной стороны "стенки"-круга. Аналогичную операцию надо выполнить и с другой стороны "стенки"-круга и тогда получится колесо турбины с тремя парами полуцилиндрических лопастей. Осталось прикрепить швом-шнуровкой 5 полотняный обтекатель 8 к кромкам каждой пары этих лопастей, обтекатель 8 должен быть такого размера, чтобы он закрывал в обхват обе полуцилиндрические поверхности данной пары лопастей, см. фиг. 4. Естественную рабочую форму лопастей на валу 7 удерживают надетые на вал 7 две втулки 9 длиною каждая по 1/2 радиуса круга и расположенные по разные стороны "стенки"-круга, т.е. каждая со своей стороны между узлами "уголков" и "стенкой"-круга. На наружных кромках всех лопастей, ближе к узлу "уголков" 3, хорошо видны сегментные вырезы 1 (фиг. 3), которые нужны для того, чтобы увеличить вращающийся момент турбины за счет увеличения забора воздуха (или воды) в эти вырезы 1.

Действие турбины можно объяснить хотя бы на трех примерах, используя фиг. 3 и 4:
а) при изображенною на фиг. 3 и 4 положении лопастей поток воздуха (воды) будет оказывать давление в основном на верхнюю пару лопастей;
б) если представить, глядя на фиг. 3, что направление потока воздуха будет справа налево, то вращающий момент турбины будет сообщать в основном нижняя пара лопастей;
в) если же поток будет от нас параллельно оси вращения вала 7, то будут работать три лопасти, которые мы видим на фиг. 3, а три другие лопасти "работать" не будут, т.к. они находятся по другую сторону турбины.

Даже из этих примеров понятно, что вал 7 турбины будет вращаться только в одном направлении и он не изменит своего направления вращения при любых произвольно выбранных направлениях потока воздуха (или воды). Вот поэтому эта турбина и называется универсальной.

Турбина предназначена для преобразования энергии водяного потока или ветра в энергию вращения вала электрогенератора. Турбина содержит гибкий вал, составленный из трех тросов, и закрепленные на нем лопасти, изготовленные из двух упругих полотняных кругов, скрепленных между собой в их центральной области в один круг с образованием двухслойного полотна. В полотне выполнены три прямолинейные прорези под углом 120° друг к другу в направлении от кромки круга к его центру на величину 3/4 его радиуса с образованием шести пар кромок. При этом три пары кромок, чередуясь через одну, скреплены между собой, а уголки трех других свободных кромок скреплены между собой по одному слою полотна над центром круга на расстоянии 1/2 его радиуса с образованием узла уголков и формированием одной стороны стенки. Причем с другой стороны сформирована другая аналогичная стенка. На каждую пару образованных трех пар лопастей к их кромкам прикреплен полотняный обтекатель размером, закрывающим в обхват пару лопастей. На вал турбины с разных сторон стенки надеты втулки, каждая длиной 1/2 радиуса круга, а на наружных кромках всех лопастей вблизи углов выполнены пологие сегментные вырезы. Конструкция турбины обеспечивает вращение вала электрогенератора в одном направлении при любом направлении воздействующего потока. 4 ил.

Турбина, содержащая гибкий вал, составленный из трех тросов, закрепленные на нем лопасти, изготовленные из двух упругих полотняных кругов, скрепленных между собой в их центральной области в один круг с образованием двухслойного полотна, в котором выполнены три прямолинейные прорези под углом 120^o друг к другу в направлении от кромки круга к его центру на величину 3/4 его радиуса с образованием шести пар кромок, при этом три пары из них, чередуясь через одну, скреплены между собой, а уголки трех других свободных кромок скреплены между собой по одному слою полотна над центром круга на расстоянии 1/2 его радиуса с образованием узла уголков и формированием одной стороны стенки, причем с другой стороны сформирована другая аналогичная стенка, на каждую пару образованных трех пар лопастей к их кромкам прикреплен полотняный обтекатель размером, закрывающим в обхват пару лопастей, на вал с разных сторон стенки надеты втулки, длиною каждая 1/2 радиуса круга, а на наружных кромках всех лопастей вблизи узлов выполнены пологие сегментные вырезки.