Воздушная турбина Советский патент 1992 года по МПК F03D7/02 

Фм.1

Изобретение относится к энергетике, преимущественно к низконапорным быстроходным воздушным турбинам для освоения волновой энергии в установках типа столба Масуды

Известны односторонние клапаны, которые создают ударные нагрузки в системе и быстро изнашиваются. Направляющие аппараты громоздки и сложны б изготовлении, так как выполняются преимуществен- но литьем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является воздушная турбина, которая включает лопасти в виде гибких пластин с профилированными стер- жнями по кромкам, причем стержень ведущей кромки установлен в ступице с возможностью поворота вокруг своей оси. В полости ступицы расположена система дисков и двухконсольных балок, обеспечи- вающая синхронный упругий поворот лопастей вокруг ведущих кромок под воздействием воздушного потока.

Недостатками этого решения Являются сложность системы дисков и балок, нёобхо- димость больших размеров ступицы для ее размещения, большие нагрузки на стержень ведущей кромки (работающий одновременно на изгиб и кручение) и на его соединение со ступицей, Ремонтопригод- ность устройства очень низка.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение его надежности и ремонтопригодности.

Цель достигается тем, что в устройство, включающее закрепленную на валу ступицу и лопасти в виде гибких пластин с профилированными стержнями по кромкам, причем каждой из стержней ведущей кромки соединен со ступицей, введены торсионы, стерж- ни ведущих кромок выполнены полыми с пазами, располохсенными по образующей, и жестко закреплены в ступице, а торсионы установлены в полостях стержней ведущих кромок и жестко связаны торцами с перифе- рийными концами последних, причем гибкие пластины закреплены на торсионах и расположены в пазах.

Диаметр торсиона должен уменьшаться от периферии к центру таким образом, что- бы обеспечить разнопрочность на кручение Наиболее просто это достигается приданием тсрсиону формы усеченного конуса.

На фиг. 1 показано сечение турбины по плоскости лопасти, перпендикулярной оси ступицы; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1

Турбина состоит из жестко закрепленной на валу ступицы 1 и лопастей, каждая из котсрых включает гибкую пластину 2 с профилированными стержнями 3, 4 по кромкам, причем стержень 3 ведущей кромки имеет в своей полости торсион 5 с переменным, как это было указано выше, диаметром. Пластина 2 жестко закреплена по образующей торсиона 5 в его радиальной плоскости и проходит через паз 6. Верхний по фиг. 1 торец торсиона жестко скреплен со стержнями 3, 4.

При набегании воздушного потока сверху по фиг. 2 пластина 2 отклоняется вниз от первоначального положения (пунктир), что вызывает момент, вращающий турбину против часовой стрелки по фи. 1, С изменением направления потока на противоположное знак момента сохраняется, так как пластина 2 теперь отклонится вверх по фиг. 2. Отклонение будет минимальным у стержня 4, т. к. оно обеспечивается только его изгибом и будет увеличиваться по мере приближения к ступице, ибо здесь, кроме изгиба пластины, имеет место нарастающий поворот сечений торсиона Такой характер деформаций пластины выгоден аэродинамически. Соответственно, паз 6 должен расширяться от периферии к центру турбины.

По сравнению с прототипом предлагаемое решение содержит примерно вдвое меньше деталей и втрое меньше подвижных соединений (кинематических пар), чем достигается упрощение конструкции. Это, в свою очередь удешевляет ее примерно в 1,5 раза.

Повышение надежности достигнуто практически полной разгрузкой кинематических пар, что увеличит почти вдвое срок службы устройства. В устройстве-прототипе при выходе из строя одной детали следует снимать и разбирать всю турбину, в предлагаемом же устройстве каждая лопасть заме- няется на месте, Такое повышение ремонтопригодности снижает примерно в 1,5 раза эксплуатационные расходы,

В целом затраты при внедрении изобретения снижаются в 4-5 раз.

Форму га изобретения

1. Воздушная турбина содержащая закрепленную на валусгупицу, профилированные стержни и гибкие пластины, закрепленные ведущей и торцевой кромками в стержнях, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения ее ремонтопригодности, турбина снабжена торсионами, стержни ведущих кромок выполнены полыми с пазами расположенными по образующей, и жестко закреплены в ступице, а торсионы уста ковлены в полостях стержней ведущих кромок и жестко связаны своими торцами с периферийными концами последних, причем гибкие пластины закреплены на торсионах и расположены в пазах.

2. Турбина по п. 1,отличающаяся тем, что каждый торсион выполнен в виде

усеченного конуса, большее основание которого расположено на периферии лопасти,

Использование: волновая энергетика, преимущественно в низконапорных быстроходных турбинах для освоения волновой энергии в установках типа столба Масуды. Сущность изобретения: турбина включает ступицу 1 и лопасти, каждая из которых состоит из гибкой пластины 2, профилированных стержней 3, 4 и осесимметричного торсиона 5. вставленного в полость стержня 3 и жестко скрепленного торцом со стержнями 3, 4. Стержень 3 жестко закреплен на ступице 1 и снабжен по образующей прорезью для пропуска пластины 2, жестко связанной с торси- оном 5 по его образующей. Каждый торсион выполнен в виде усеченного конуса, большее основание которого расположено на периферии лопасти. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.