Способ преобразования энергии потока текучей среды в механическую энергию и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК F03B17/00 

О СО 4 ОО

Изобретение относится к гидроэнергетическому машиностроению Цель изобретения - повышение КПД преобразования энергии потока текучей среды в механическую энергию. Устройство для преобразования энергии потока текучей среды в механическую энергию содержит вал 1 отбора мощности, бесконечный рабочий орган, натянутый на поворотных шкивах 3 и 4, закрепленных выше и ниже по потоку и связанных с валом 1 отбора мощности, и плавучие тела, выполненные в виде протяженных в одном направлении поплавков 5, закрепленных на рабочем органе посредством фиксирующих элементов, выполненных в виде захватов 6, с возможностью их перемещения по потоку и транспортировки против потока с одновременным изменением лобового сопротивления Захваты 6 установлены с возможностью фиксации поплавка одним из них на ветви 7 рабочего органа, движущейся по потоку, и его ориентации поперек потока, отцепления от ветви 7 до достижения поплавком 5 шкивов 3 или 4 и его фиксации на ветви 8 рабочего органа, движущейся против потока с одновременным разворотом поплавка 5 вдоль потока. Поплавки 5, закрепленные поперек потока, под воздействием последнего перемещаются по потоку и приводят во вращение шкивы 3 и 4. По достижении поплавков шкивов 3 и 4 каждый поплавок 5 отцепляется от ветви 7 и посредством захвата 6, установленного на одном из его концов, закрепляется на сбегающей ветви 8 и транспортируется против потока Устройство имеет также манипуляторы для автоматического переключения поплавков 2с и 14 з п ф-лы, 12 ил to (Л

,

I

I OPpl It U1C OlIKKtriM К 11, OJHtprCTM tKOM ч П1 ИНО( ГрОСНИЮ a ИМеННО л КОН

i ) чции i и фен 1екгрогенераторов

К i и обре i нияюи ил nine КПД

1 обр O il iM ЭН ПИИ 1ННО| а ЧКХ ПЙ С|Х i ( 1111 Н L I К) р ИЮ

Н фш ишбр и-сно VVTKHCTBO вид

i I

II 1

, 1

})1П )

н i фи

I () И

I

го же ни i с вер на i pi t i в i рабочего opi а ма размещения маннпу схема концевого ма Ь txtMd среднего ма i. хч м i i орно о ма и s iMU B поперечный )i xi м i i 1хвага на

HOIK pi чн m pa зрез на мы pa «ворота потавков

1 л

HI

i

i

i) i i

M ОЦ kill I

I И It

UL

( транвания энергии a i мех п ичссклю jnip 1 моора мощности бее i in p i i 2 н 11 ui i ыи на

Mi 1 ч И 1 1 IKpUl 1СННЫХ I )h v i Я II I L В 1ОМ 1 IIИ I JFV Ис К Id ВЫПО I

l 1Ц10 HHlilHllXBOUOMHdllpdB

i ь ков r ikptn itii ых на рабочем i ) pi CIJOM финир ющих i e

ГЦ I I II IX it b II i 1 b П ) 11Ilk pc U It l |1Я I U il ) i K И

жа L одь( sp м 11 и з ; t iporuB ч ния 5ахват ю з к i it i l ю фикеац in i ix н н BII 7 к i

II II J I OrOh И till O|)Hl M

r 1 ) II I I ПИЯ Я ОИ

IIif I i t M ) ШКИВОВ 5

in it i н i S p точи о op

l| О I I Ж 1 О UiOBpl 10 1 IbK I В I) Ib IKiTOKd 1 1I ) U II I H I Bd 1 IX (1

It 401 S I Г)Ы II t I HlOB It НЫ 1 OpH

i in ) BI ,ч UK i и но ( и ч н ;MI и в

lit 111 1 4 II )

ННМ1И p ill MO/Kt I II B1M01HIH

i Bt к N 01 01 и i кового rpot а 11 IHOOB

1 I I UI1 ( lit I ( kd t IHO) /K( Юб 12 ШКИВОВ i Ч IHl 1IRH t BO 4MO/KHOt ГЫО OUlOBptMeH

) ков aki IB i i i имя BiiKTMn тро ii oi unaioii in ti поп pt 4Hoi ) 11 4i i i I m i lap 160 H,i

HlkOlklHHH p 1ООЧНИ op IH MO/kl I ОЫГЬ

IIRII в BUR rpl пара i it IBHUX 6t ko к шок I r орн(н i ированнпх ii i ii н i к i/K IOM on ывке S L

1 1 pti i IX I I 1 () KOHI M HO I H t I I В t

и

I

lOf

H

I

1 i i i i в к и u ii i um i

II, И ЫИ/Kl

ни i t |H uiH( ) Tcj,H)B 1ены

1Ц 1МИ l t pt t

ни против по

11 H M i L()t rHOIUHX H( T BHX I (l II И 1,ВИЖ( НИИ К)

cpi nil i о

I,ft

)1 it rl 141 Bl

)h

1 I

x ( I рои Bi t( tlp/hlir Htl ТЧИЖНЬК MIO

i i mi в i ill i к pt i шкивами 5 и 4 t

0

0

0

5

О

5

возможностью контакта с захватами 6 при их подходе к шкивам 3 и 4

Каждый из захватов 6 выполнен в виде подпружиненных с торцов раздвижных клиновидных зажимов 19 и 20, размещенных в корпусе 21 с образованием между ним и наклонными поверхностями зажимов 19 и 20 заюров 22 и 23 и подпружинен a iix тел i-ачения 24 расположенных в зазо пах 22 и 2} с возможностью контакта с 21 и зажимами 19 и 20, причем по слет.ние установлены с возможностью пере мсщения вдоль рабочего органа 2

Устройство имеет также механизм съема и пановки охватов на рабочем органе 2, выполненном в виде становленных на каж

юм из поплавков S двух концевых, сред него и упорного манипуляторов 24 25 и 26 27 t iидравлическими приводами (не показа ны) причем захваты 6 закреплены на мани

нтяторач 24 26 При этом средний и упор ныи манип ляторы 25 и 26 выполнены в ви

а соответственно раздвижных вертикально

0и на к тонного ш оков 27 и 28 а концевые 21 в ви ie закрепленного на конце раз

1,вижного штока 29 консопьного рыча1а 30 причем рычаг становлен с возможностью поворота вокруг раздвижною штока 29 i житный шток 27 с возможностью по ворота и изменения угпа наклона гюсред ciBOM привода 31 а захваты среднего, упор нло и крайних манипуляторов 24-26 за креп .сны соответственно на концах раздвиж ных ШТО1ов 27 28 и консольных рыча

ов 50

норный мании) штор 26 может быть за ьр1 плен на среднем манип ляторе 25 Уст роист во может быть 1акже снабжено источ пиком 52 постоянною тока с электрода ми 52 pdvlIo oжeннымч в воде в зоне рас

юложения устройства и пот.ключенными к оложиильному полюсу 54 источника 32 и

1R ктрогенераторами 35 связанными с вала ми ( и 10 посредством редукторов 36

Преобразование энергии потока в механи чес КУЮ энергию и работа чстройства осу 1Ц1ствтяется следующим образом

Потавки 5 закрепленные поперек потока захватом 6 на бесконечном элементе 14, под воздействием потока перемещаются по пото к и приводят в ;вижение элемент 14 ко |(рый в свою очередь вращает шкивы 5 и 4 и валы 9 и 10 с которых крутящий мо м нг передается на выходные ва 1ы 1 и через реакторы 56 на электровибраторы 35

При подход каждого из поплавков 5 закреп а иных на э 1ементах 14 к шкивам 4 захваты 6 упираются своими раздвижными клиновиаными зажимами 19 и 20 в пор 18 что приводит к их смещению вдоль элемен га 14 и освобождению захвата 6 После это ю посредством одного из концевых манипу тгоров 24 шбо штока 27 подводят конец ион ывка 6 по I сбегающую ветвь 16 элемен

та 13 либо 14 и осуществляют фиксацию поплавка на этом элементе.

Обеспечение необходимой пространственной ориентации захватов 6 относительно элементов 13 и 15 осуществляют путем поворота консольных рычагов 30 и изменения длины раздвижных штоков 29 посредством гидропривода. Причем поплавки 5 концами при использовании манипуляторов 24 или 27 могут быть закреплены либо на элементе 13, либо 15.

В результате поплавки 5 ориентируются вдоль потока и элементами 13 и 15 транспортируются вверх по потоку. Поскольку поплавки 5 выполнены с длиной, значительно большей их ширины, затраты энергии на их перемещение против потока незначительны.

По мере достижения поплавками 5 шкивов 3 посредством концевых, среднего и упорного манипуляторов 24-26 поплавки разворачиваются поперек потока, захваты, установленные на среднем и упорном манипуляторах 25 и 26, заводятся под элемент 14 и фиксируются на нем. Одновременно с этим захват 6, установленный на конце поплавка 5, начинает контактировать с упорами 18, установленными перед шкивами 3, освобождая зажимы 19 и 20, и цикл повторяется.

Выполнение огибающей желоба 12 в виде параболы и обеспечение контакта с желобом 12 двух-трех витков троса 11 позволяет улучшить сцепление троса 11 со шкивами 3 и 4 и тем самым снизить потери энергии при передаче крутящего момента.

Упорный манипулятор 26 позволяет обеспечить предварительную фиксацию поплавка 9 и более точное его позиционирование в направлении вдоль элемента 14 за счет обеспечения изменения угла наклона штока 28 посредством привода 31.

Использование в составе установки источника 32 постоянного тока, положительный полюс 34 которого подключен к электродам 33, расположенных в воде в зоне расположения установки, позволяет повысить коррозионную стойкость элементов установки.

Предложенное устройство позволяет максимально эффективно для преобразования энергии использовать всю ширину потока и обеспечить его автономную работу в автоматическом режиме.

Формула изобретения

шением лобового сопротивления и последующую транспортировку плавучих тел против потока с приведением во вращение шкивов посредством рабочего органа, отличающийся

тем, что, с целью повышения КПД преобразования энергии потока текучей среды в механическую энергию, в качестве плавучих тел используют протяженные в одном направлении поплавки, изменение лобового сопротивления поплавков при их движении по и против потока осуществляют их разворотом соответственно поперек и вдоль потока, а смену направления движения поплавков производят до достижения ими шкивов, дли чего каждый из поплавков поочередно открепляют от ветви рабочего орга- кг, движущейся в одном направлении, а ззкре 1.||Я1от на ветви рабочего органа, движущейся в противоположном направлении. 2. Способ по п 1, отличающийся тем, что при транспортировке поплавков против

0 потока их закрепляют на бесконечном рабочем органе только одним концом с возможностью разворота поплавков вдоль потока под воздействием последнего

3 Устройство для преобразования энер5 гни потока текучей среды в механическую энергию, содержащее вал отбора мощности, бесконечный рабочий орган, натянутый на поворотных шкивах, закрепленных выше и ниже по потоку и связанных с валом отбо ра мощности, и плавучие тела, закрепленные

0 на рабочем органе посредством фиксирующих элементов с возможностью их перемещения по потоку и транспортировки против потока с одновременным изменением лобо- во о сопротивления при смене направления движения, отличающееся тем, чго, с целью

5 повышения КПД преобразования потока г . среды в механическую энергию, плаву ine тела выполнены в виде про- тяженныч в одном направлении поплавков, каждый и., которых имеет по меньшей мере два фиксирующих элемента в виде захватов, установленных с возможностью фиксации поплавка одним из них на ветви рабочего органа, движущегося по потоку, и его ориентации поперек потока, отцепления от этой ветви до достижения поплавком шкива и

5 ег° фиксации на ветви рабочего органа, движущегося против потока с одновременным разворотом поплавка вдоль потока.

5 Устройство по п. 3, отличающееся тем, что шкивы установлены на вертикальных валах.

0

pi мя ьигками а огибающая иопереч м i о ич(нин же юба имеет форму пара Си i ы

8 устройство но им 3 г) отличающееся км чю бесконечный рабочий орган выпол HI и в ви ie пени

Ч JyeipoucTBo по пи J 8 отличающееся пм чго бесконечный рабочий орган выпол lit н ни ie трех lapa.i тельных бесконеч ы i JICMOHI в ориентированных вдоль по юка i i а каж юм поп 1авке установлено по ipn ачватаодин в середине а два

I IOHU1M причем при шижении против о:ока поп ивки етанов ены с возмож to гью )ацеп 1ения концами посредством зах в i он поочере шо на сбегающих ветвях край н i : кменгов а при движении по пото tна i i6c i а ощеи ветви среднего зле

N с п а

10 ( г рои ч во ю пп } с) 01 шчающегсч

i и (но снабжено неподвижными

i мм лнов 1енными пере 1 шкивами с

п vu MI гию лочтакта i захватами при их

к чивам

I iроисIBG по пп } hi от гичающи

u i го каждыи и ы натов tibinointii вин IBV х по иных с торцов ра лЧ1 п г пидных з /кичмв разметен v ii корпч с i о6раи вани(м меж i ним пак ЮМНЫУИ поверхностями (ажимов I.BYX попон ,1 г жже по шр жиис||цы гел каче i in ра ю юженных в iaiopax с возмож i ot 11 ю кон мы с корпусом и ажимами

0

причем зажимы установлены с возмож ностью перемещения вдоль рабочего органа

12Устройство по пп 3-11, отличающее ся тем, что оно снабжено механизмом съема и установки захватов на рабочем органе

13Устройство по п 12, отличающееся тем, что механизм съема и установки захва тов выполнен в виде установленных на каж дом из поплавков двух концевых, среднего и чпорною манипуляторов с гидравлическими приводами а захваты закреплены на мани пупяторах

14Устройство по п 13, отличающееся тем, что средний и упорный манипуляторы выполнены в виде соответственно раздвиж

ных вертикального и наклонного штоков, а концевые - в виде закрепленного на кон це раздвижного штока консольного рычага причем рыча установлен с возможностью поворота вокруг раздвижного штока, наклон ныи шток - с возможностью поворота и

0 пленения уг ia наклона, а захваты среднею, упорного и крайних манипуляторов закреп нны соответственно на концах раздвижных ппоков и консольных рычагов

15Устройство по п 14 отличающееся тем что упорный манипулятор закреплен на

среднем манипуляторе

16Устройство по пп 3- 15, отличающее in тем что оно снабжено источником по сюянного тока с электродами, расположен ными в воде в зоне размещения уст ройства и подключенными к положительному молюе источника

0

Фиг 1

2Ц

Фиг.З

V7

Фиг 4

30

1634814

cb

N

4

ф(

12te.

28

Фиг. 7

т

фиг. 8

19

Фиг. ю

20

21

фиг. 9

20

21

Фиг.11