Гидроветросиловая установка Российский патент 2021 года по МПК F03B17/06 F03D9/00 

Установка, предназначенная для преобразования энергии потока воды или ветра и содержащая основание, плиту, корпус подшипников, жестко установленный на плите, вал, установленный в корпусе подшипников с возможностью вращения вокруг своей оси, основной кулачок с выступами и впадинами, лопасти, установленные с возможностью изменения своего положения по отношению к потоку, рычаги с роликами, установленными с возможностью качения по выступам и впадинам основного кулачка, диск, пружину, нагрузочное устройство, которому через звездочку и цепную передачу передается крутящий момент, созданный лопастями, отличающаяся тем, что лопасти выполнены состоящими из центральной и боковых секций, работающих подобно вееру - раскрывающихся при рабочей фазе и собирающихся при нерабочей за счет рычагов с роликами, расположенных на диске, установленном на подшипниках на валу, при этом на диске расположена труба, в которой установлен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения шток, упирающийся в рычаг, на торце трубы закреплена вилка, в проушинах которой жестко установлена ось, посередине которой жестко установлена центральная секция, при этом боковые секции установлены свободно, а крайние секции связаны рычагами с роликами, на которые упираются толкатели, жестко сидящие на оси с возможностью привода в колебательное движение крайних секций и поворачивания следующих секций с образованием лопасти, для облегчения возврата штока при нерабочей фазе в трубе установлена пружина, упирающаяся на втулку, жестко сидящую на штоке, при этом звездочка установлена на маховике, закрепленном на дополнительной трубе, установленной на диске.

Крутящий момент, созданный лопастями, передается через трубу, установленную на диске, внутри которой установлен статор, а на стойке якорь для генерации электрической энергии, на конце которой установлен маховик, для уменьшения пульсации, упирающийся на упорный подшипник, установленный на корпусе подшипников, на маховике установлена звездочка для передачи через цепную передачу нагрузочному устройству, например, генератору для генерации электрической энергии.

На стойке жестко, с возможностью регулирования, установлен флюгер, который устанавливает лопасти перпендикулярно при рабочей фазе, для работы в части траектории как парус, создавая максимальный крутящий момент.

На стойке жестко, с возможностью регулирования, установлен направляющий для направления ветра или потока воды лопастями, для поддержания кожуха на трубе установлен обод - дорожка С-образного профиля, внутри которого находятся подшипники, установленные на осях жестко закрепленных кронштейнах кожуха.

Внутри стойки пропущен трос, который снизу закреплен на пальце перпендикулярно расположенного на оси втулки с буртиком свободно с зазором расположенный в стакане жестко закрепленном на плите, в верхней части троса закреплен коуш для возможности транспортировки установки по воздуху и для быстрого установления на заранее подготовленном месте на суше, для этого предусмотрены емкости, заполняя их создается противовес для устойчивости, или на заранее обусловленном месте на воде - это особенно актуально в экстренных случаях.

При использовании гибких элементов, например, тканевых материалов для лопастей конструкция установки упрощается, при слабой натяжке секции лопасти будут работать как парус, создавая большие крутящие моменты в рабочей фазе и оказывает минимальное сопротивление в нерабочей.

При варианте, когда лопасти расположены на периферии, на лопастной платформе, состоящей из центральной втулки, жестко сидящей на валу, обода, жестко связанного втулкой спицами, вилки, утолщенной с одной стороны для размещения оси, на которой установлены секции лопастей - центральная жестко на середине, а остальные с обеих сторон - свободно на подшипниках, крайние секции снабжены рычагами-роликами и ролики, катаясь непосредственно по кулачкам, расположенные на кулачковой платформе, приводят в колебательное движение, поворачивая раскрывают секции подобно вееру в рабочей фазе и собираются в нерабочей, в местах контакта секции установлены гибкие прокладки, кулачковая платформа состоит из втулки, свободно сидящей на корпусе вала, обода, жестко связанного с втулкой спицами, кольца, установленного на ободе, наружных и внутренних кулачков и дополнительных кулачков для принудительной сборки секции лопастей при нерабочей фазе, осей с подшипником для поддержания устойчивости платформ, флюгера, жестко связанного с кулачковой платформой.

Гидроветросиловая установка выполнена с возможностью работы на горизонтальной и на вертикальной плоскостях, и с расположением лопастей и кулачков на обоих торцах (см. фиг. 8) и возможностью вращения статора и якоря в разные стороны, повышая эффект использования потока и могут вращать только якорь, вращаясь в одну сторону, и при смещенном расположении лопастей вращения будут плавные.

Гидроветросиловая установка выполнена с возможностью размещения на одной стойке друг над другом 2 и более ГСУ в воде или 2 и более ВСУ на поверхности, работающих на вертикальной плоскости, и 2 и более ГСУ и ВСУ, работающих на горизонтальной плоскости, создавая большие мощности на одном месте.

Гидроветросиловая установка может быть установлена стационарно, т.е. одна установка ГСУ или ВСУ, 2 и более шт. на одной платформе ГСУ или ВСУ, 2 и более спаренных внизу ГСУ в воде наверху ВСУ на одной платформе - сочетания могут быть разные.

Установка выполнена с возможностью использования вместо турбин ГЭС, т.к. позволяет полнее использовать водяной столб, а именно расположить вал отбора мощности ближе к нижнему уровню воды, т.к. в переходной зоне с рабочей в нерабочем и обратном ходе сопротивления минимальные, вместо турбин могут быть использованы ГСУ, работающие как на вертикальной плоскости, так и на горизонтальной.

Гидроветросиловая установка нагрузочное устройство может располагаться вне установки, а на стороне, например, ГСУ в воде или под водой, подо льдом, а нагрузочное устройство на берегу, а движение передается, например, гибким валом.

Гидроветросиловые установки могут быть установлены как стационарно, так и на движущихся средствах, которые двигаются с небольшой скоростью, например, на экскаваторах при погрузке руды или копке траншеи, с/х машинах, на средствах на воде: на баржах, на плотах, на платформах при добыче полезных ископаемых, на судах, на кораблях дли привода гребного винта или для выработки электроэнергии, привода насоса, на воздушных судах, например, на дирижаблях, на воздушных шарах. ВСУ могут быть установлены на зданиях и сооружениях и на домах, где есть возможность по прочностным характеристикам и по конструкции крыши.

Гидроветросиловые установки могут быть сборно-разборными и переносными для туристов геологов, рыбаков, так как установка при малых габаритах создает большие мощности.

Может быть установлена на полярных станциях.

ГСУ выполнена с возможностью использования на малых реках с небольшой глубиной и найдет широкое применение.

Гидроветросиловая установка может быть выполнена в игрушечном варианте.

Описание конструкции гидроветросиловой установки

На основании 1 установлена плита 2, на которой жестко сидит корпус подшипника 3, в котором установлена стойка 4, установленной в корпусе подшипников, сидящих на ней втулок 5 и 6. Втулка 6 выполнена с буртиком и опирается на кольцо 7 в корпусе 3, на верхней части стойки 4 установлена втулка, на которой на подшипниках установлена втулка 9, на которой жестко установлен диск 10, на диске установлена ось 12, а на оси на подшипниках установлен рычаг с пластинкой 13, на рычаге установлен основной ролик 14, который попадая на выступы и впадины основного кулачка 15 жестко, с возможностью регулирования, сидящего на стойке 4 и приводит в возвратно поступательное движение штока 16, расположенного в трубе 17, установленного на опорах 18, жестко установленных на диске 10, на другом конце штока через техническое отверстие в трубе жестко закреплена ось 19, на конце которой установлены подшипники 20, катящиеся в пазах штока 16, фиксирующаяся втулкой 21, дальше подшипников жестко установлены толкатели 22 и 23, которые с помощью рычагов с роликами 24 и 25, закрепленных жестко, с возможностью регулирования, на крайние секции лопастей 26 и 27 свободно сидящих на оси 28, жестко сидящей в проушинах вилки 29, жестко закрепленной на трубе 16, на середине оси 28 жестко установлена центральная секция лопастей 30, для облегчения возврата штока 15 вместе с тем для колебательного движения секции лопастей подобно вееру предусмотрена пружина 31, установленная в штоке 16, упирающаяся на втулку 32, жестко сидящую на штоке 16.

На диске 10 установлена труба 33, внутри которой установлен статор 34, а на стойке 4 якорь 35 для генерации электроэнергии.

На конце трубы закреплен маховик 36, жестко сидящий на втулке 37, установленной на подшипниках на втулке 38, жестко сидящей на стойке 4, на которой жестко, с возможностью регулирования, установлено кольцо 39, для исключения продольного перемещения маховика 36, втулка 37 упирается на упорный подшипник 40, установленный на шайбе 41, жестко сидящей на корпусе подшипников 3, на маховике 36 жестко установлена звездочка 42, которая через цепную передачу и звездочки, сидящей на погрузочном устройстве, например, на генераторе, крутящий момент созданный лопастями передается генератору 43 для генерации электрической энергии.

Для поддержания, кожуха-направляющего 44, установленного на стойке 4, на трубе 33 жестко установлен обод-дорожка 45 из С-образного профиля, внутри которого расположены подшипники, сидящие на осях 46, закрепленные на кронштейне 47, жестко закрепленных на кожухе 44. Для возможности транспортировки по воздуху внутри стойки 4 размещен трос 48, закрепленный на оси 49, втулка с буртиком 50 свободно с зазором, установленный в стакане 51, жестко сидящем на плите 2.

На нижней части стойки 4 жестко сидит кольцо 52 для исключения продольного перемещения стойки, для стопорения предусмотрен стопор 53, на местах контакта секции при вовлекании крайними секциями последующих предусмотрены гибкие прокладки 54.

В верхней части троса закреплен коуш 55 для возможности транспортировки по воздуху.

Для оптимальной работы лопастей, а именно при раскрытом положении, они располагаются перпендикулярно ветру, создавая максимальный крутящий момент, на верхней части стойки 4 жестко, с возможностью регулирования, установлен флюгер 56.

Лопасти работают подобно вееру - при рабочей фазе раскрываются и устанавливаются перпендикулярно ветру или потоку воды, а в нерабочей собираются, создавая минимальное сопротивление при обратном ходе, для принудительной сборки при нерабочей фазе предусмотрены дополнительный ролик 57, сидящий на оси основного ролика на подшипниках, и дополнительный колпачок 58, установленный на стойке 4 жестко, с возможностью регулирования.

При варианте исполнения, когда кулачки установлены на корпусе подшипников 3 жестко сидящий на плите 2, крутящий момент передается с помощью вала 59, сидящего на подшипниках в корпусе, на валу сидит втулка 9, жестко фиксированная за счет штифта 60.

Для замедления скорости вращения или остановки предусмотрен тормоз 61. На плите 2 жестко, с возможностью регулирования, установлены понтоны 62, а расположение на обусловленном месте происходит за счет якоря или сваи в зависимости от места и назначения на чертеже не указаны.

При варианте исполнения, когда кулачки установлены непосредственно за лопастной платформой (см. Фиг. 8), состоящей из втулки 63, жестко сидящей на валу 59, спиц 64, жестко связанных с ободом 65, на которой жестко установлены вилки 66, уширенные на нижней части для установления осей 28, на которых установлены рычаги с роликами 67 и 68. причем ролики могут быть закруглены на периферии, а рычаги изогнутыми, за лопастной платформой расположена кулачковая платформа, состоящая из втулки 69, свободно сидящей на корпусе подшипников, спиц 70, обода 71, жестко связанных между собой, на ободе установлено кольцо 72, на котором закреплены кулачки наружный 73 и внутренний 74, и кулачки для принудительной сборки 75 и 76. На кулачковой платформе установлены оси с подшипниками 77, катящиеся по кольцу 72 для устойчивости.

На мачте 78 установлен корпус 79, в котором установлена ось 80, жестко связанная корпусом установки 81. В котором установлен на подшипниках статор 82 и на валу 83 якорь 84, вращение якоря передается от лопастей с помощью втулки 63, жестко сидящей на валу 83.

Ось 28, установленная в проушинах вилки 66, стопорится стопорными шайбами 85 и шплинтуются шплинтами 86. Центральная ось фиксируется винтом 87 и наружные секции лопастей фиксируются, например, шариковыми фиксаторами, пружиной 88 и винтом 89, секции между собой разделены кольцами 90.

При варианте поворота лопастей с приводом у оси предусмотрены пальцы с гибкими прокладками 91.

При наличии фиксатора ролики могут не прикасаться кулачков в рабочей и нерабочей фазах, если кулачки выполнить таким образом, а именно после подъема и фиксации радиусы кулачков несколько уменьшится, а рычаг подпружен пружиной кручения, отталкивая ролик от кулачка, в этом случае трение уменьшается.

Установка выполнена с возможностью изменения скорости вращения лопастей группы, а именно, при больших скоростях ветра лопасти вместе с трубой в сборе, за счет центробежных сил, имеют возможность переместиться на периферию, тем самым контакты с кулачком будут изменены - уменьшены, в результате лопасти будут раскрываться не полностью, создавая меньше крутящего момента, скорость уменьшится, для возврата трубы обратно предусмотрена пружина 92.

Для противовеса предусмотрены емкости 93 для заполнения на месте, это особенно актуально при перевозке по воздуху.

Секции лопастей могут быть подпружены пружиной кручения с фиксацией на оси.

Секции лопастей могут быть выполнены из мягкого материала, например, из ткани, при слабой натяжке они подобно парусу, в рабочей фазе создают большие крутящие моменты.

Изобретение относится к области силовых механизмов, а именно к гидроветросиловой установке. В гидроветросиловой установке лопасти выполнены состоящими из центральной и боковых секций, работающих подобно вееру - раскрывающихся при рабочей фазе и собирающихся при нерабочей за счет рычагов с роликами, расположенных на диске 10, установленном на подшипниках на валу. На диске 10 расположена труба 17, в которой установлен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения шток 16, упирающийся в рычаг. На торце трубы 17 закреплена вилка, в проушинах которой жестко установлена ось, посередине которой жестко установлена центральная секция. Боковые секции установлены свободно, а крайние секции 26 и 27 связаны рычагами с роликами, на которые упираются толкатели 22 и 23, жестко сидящие на оси с возможностью привода в колебательное движение крайних секций 26 и 27 и поворачивания следующих секций с образованием лопасти. Изобретение направлено на создание мощной и удобной в эксплуатации установки. 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Установка, предназначенная для преобразования энергии потока воды или ветра и содержащая основание, плиту, корпус подшипников, жестко установленный на плите, вал, установленный в корпусе подшипников с возможностью вращения вокруг своей оси, основной кулачок с выступами и впадинами, лопасти, установленные с возможностью изменения своего положения по отношению к потоку, рычаги с роликами, установленными с возможностью качения по выступам и впадинам основного кулачка, диск, пружину, нагрузочное устройство, которому через звездочку и цепную передачу передается крутящий момент, созданный лопастями, отличающаяся тем, что лопасти выполнены состоящими из центральной и боковых секций, работающих подобно вееру - раскрывающихся при рабочей фазе и собирающихся при нерабочей за счет рычагов с роликами, расположенных на диске, установленном на подшипниках на валу, при этом на диске расположена труба, в которой установлен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения шток, упирающийся в рычаг, на торце трубы закреплена вилка, в проушинах которой жестко установлена ось, посередине которой жестко установлена центральная секция, при этом боковые секции установлены свободно, а крайние секции связаны рычагами с роликами, на которые упираются толкатели, жестко сидящие на оси с возможностью привода в колебательное движение крайних секций и поворачивания следующих секций с образованием лопасти, для облегчения возврата штока при нерабочей фазе в трубе установлена пружина, упирающаяся на втулку, жестко сидящую на штоке, при этом звездочка установлена на маховике, закрепленном на дополнительной трубе, установленной на диске.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что при преобразовании потока энергии воды основной кулачок жестко установлен на корпусе вала.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что при преобразовании потока энергии ветра установка снабжена флюгером для ориентации по направлению ветра, при этом основной кулачок установлен свободно на корпусе вала, но жестко связан с флюгером.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена направляющим кожухом для направления ветра или потока воды к лопастям.

5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными роликами и дополнительным кулачком для исключения попадания несобранных секций лопастей в направляющий кожух в нерабочей фазе.

6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что секции лопастей в местах контакта снабжены гибкими прокладками.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью перевозки по воздуху, для чего внутри стойки установлен трос.

8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что лопасти выполнены из гибкого материала.

9. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена сборно-разборной.