ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ПОТОКА Российский патент 2012 года по МПК F03D3/06 F03B17/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики, в частности к преобразователям энергии потока, и может быть использовано для гарантированного автономного энергоснабжения потребителей, например, в качестве привода насосных агрегатов.

Уровень техники

Известен лопастный ветродвигатель карусельного типа с вертикальной осью вращения с зубчато-ременным или зубчато-цепным механизмом, а также зубчато-карданным механизмом поворота лопастей для оптимизации углов их атаки (см. а.с. SU №1307082, кл. F03D 3/06, опубл. 1987 г.).

Недостатком данного ветродвигателя является сложность изготовления, недостаточная надежность при длительной работе и невозможность достаточно полного использования энергии ветрового потока в силу значительных дестабилизирующих силовых нагрузок в механизмах поворота лопастей, препятствующих их оптимальной регулировке на оптимальный угол атаки.

Известен ветродвигатель, содержащий опору, установленный на опоре вертикальный вал отбора мощности с центральной шестерней, соединенные с валом верхнюю и нижнюю траверсы, шарнирно установленные в траверсах вертикальные оси с закрепленными на них лопастями и ведомыми шестернями, кинематически связанными с центральной шестерней, и флюгер, при этом ветродвигатель снабжен дополнительной осью и промежуточными шестернями, вал отбора мощности выполнен полым, опора в виде вертикальной стойки, на наружной поверхности которой посредством подшипников установлен вал отбора мощности, на верхней траверсе закреплены неподвижные оси с установленными на них промежуточными шестернями, каждая из которых находится в зацеплении с центральной шестерней и соответствующей ведомой шестерней, при этом один конец дополнительной оси скреплен с центральной шестерней и флюгером, а другой конец посредством подшипников установлен в опоре, все шестерни размещены в одной горизонтальной плоскости над верхней траверсой (см. пат. RU №2044920, кл. F03D 3/00, F03D 7/06, опубл. 1995 г.).

Недостатком данного ветродвигателя является невысокая надежность работы, сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип является преобразователь энергии потока, содержащий приемники энергии, надетые на подвижные стержни, которые вращают силовую ось, соединенную с электрогенератором, при этом синхронизация вращения приемников энергии и силовой оси выполнена планетарной передачей соотношением 2:1, а в качестве электрогенератора применена асинхронизированная синхронная машина, в которой возбудителем служит выравниватель нагрузки в виде безобмоточной системы генератор - двигатель с супермаховиком, совмещенной с трехэлектродной электронной лампой (см. пат. RU №2341680, кл. F03D 3/00, опубл. 2008 г.).

Недостатком данного преобразователя энергии потока является необходимость синхронизации вращения плоскостей приемников энергии с силовой осью при помощи планетарной передачи с передаточным числом 2, применение одной пары приемников энергии, что вызывает неравномерность вращения ротора.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка преобразователя энергии потока, обладающего упрощением конструкции, исключением применения планетарной передачи, увеличением числа приемников энергии в виде отдельных пластин с уменьшением сопротивления их при движении «против потока», получением равномерного вращения ротора.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощению конструкции и повышению мощности преобразователя.

Технический результат достигается с помощью преобразователя энергии потока, содержащего премники энергии, надетые на стержни ротора, при этом он дополнительно снабжен неподвижным корпусом, верхними и нижними неподвижными направляющими и вращающимися роликами, причем верхние и нижние неподвижные направляющие установлены на корпусе, а вращающиеся ролики установлены на приемниках энергии с возможностью контактирования с неподвижными верхними и нижними направляющими и обеспечения минимального сопротивления приемников энергии при их движении против потока, причем приемников энергии установлено не менее трех.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что вращающийся ротор выполнен в виде звездообразной катушки, на концах которой установлены отдельные вращающиеся пластины - приемники энергии, а их взаимное положение определяется неподвижными направляющими, по которым скользят вращающиеся ролики пластин, при этом крутящий момент передается ротором через клиноременную передачу электрогенератору.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 дан преобразователь энергии потока, кинематическая схема взаимодействия отдельных пластин с ротором и неподвижными направляющими.

На фиг.2 - то же, общий вид.

Осуществление изобретения

Преобразователь энергии потока состоит из неподвижного корпуса 1, на котором установлен вращающийся ротор 2, выполненный в виде звездообразной катушки, на концах которой установлены отдельные свободно вращающиеся пластины 3, являющиеся приемниками энергии, на оси 4, при этом вращающиеся пластины 3 по своим углам снабжены вращающимися роликами 5, а корпус 1 содержит верхние неподвижные направляющие 6 и нижние неподвижные направляющие 7, которые определяют положение вращающихся пластин 3, при этом вращающийся ротор 2 в виде звездообразной катушки содержит шкив 8, передающий крутящий момент через клиноременную передачу электрогенератору 9.

Преобразователь энергии потока работает следующим образом.

Под воздействием потока ветра отдельные свободно вращающиеся пластины 3 в верхней части преобразователя потока контактируют вращающимися роликами 5 с верхними неподвижными направляющими 6, передают усилие от потока ветра через ось 4 вращающемуся ротору 2, выполненному в виде звездообразной катушки и через шкив 8 электрогенератору 9, при этом при переходе отдельной свободно вращающейся пластины 3 в нижнюю часть преобразователя потока под воздействием ветровой нагрузки отдельная свободно вращающаяся пластина 3 стремится занять горизонтальное положение, контакт вращающихся роликов 5 с верхней неподвижной направляющей 6 прекращается и при дальнейшем вращении вращающегося ротора 2, выполненного в виде звездообразной катушки, вращающиеся ролики 5 начинают контактировать с нижней неподвижной направляющей 7, при этом обеспечивается параллельное потоку перемещение с минимальным сопротивлением, а при подъеме вращающейся пластины 3 выше оси вращения вращающегося ротора 2, выполненного в виде звездообразной катушки, вращающиеся ролики 5 снова приближаются к верхней неподвижной направляющей 6, контактируют с ней и вращающаяся пластина 3 снова передает усилие от потока ветра на ее поверхность через ось 4 вращающемуся ротору 2 и далее через шкив 8 электрогенератору 9, при этом ввиду того, что вращающийся ротор 2, выполненный в виде звездообразной катушки, на концах которой установлены отдельные свободно вращающиеся пластины 3, происходит равномерное вращение вращающегося ротора 2.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- упрощение конструкции и монтажных работ;

- уменьшение стоимости преобразователя энергии потока;

- повышение мощности.

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики. Преобразователь энергии потока содержит приемники энергии, надетые на стержни ротора 2. Преобразователь энергии дополнительно снабжен неподвижным корпусом 1, верхними и нижними неподвижными направляющими 6, 7 и вращающимися роликами 5. Верхние и нижние неподвижные направляющие 6, 7 установлены на корпусе 1. Вращающиеся ролики 5 установлены на приемниках энергии с возможностью контактирования с неподвижными верхними и нижними направляющими 6, 7 и обеспечения минимального сопротивления приемников энергии при их движении против потока. Приемников энергии установлено не менее трех. Изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение мощности преобразователя. 2 ил.

Преобразователь энергии потока, содержащий приемники энергии, надетые на стержни ротора, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен неподвижным корпусом, верхними и нижними неподвижными направляющими и вращающимися роликами, при этом верхние и нижние неподвижные направляющие установлены на корпусе, а вращающиеся ролики установлены на приемниках энергии с возможностью контактирования с неподвижными верхними и нижними направляющими и обеспечения минимального сопротивления приемников энергии при их движении против потока, причем приемников энергии установлено не менее трех.