Гидроагрегат для использования энергии текучей среды Советский патент 1993 года по МПК F03B13/00 

Изобретение относится к гидроагрегатам для использования энергии текучей среды и может быть использовано в качестве стационарных плавающих гидроэлектростанций

Цель изобретения-увеличение коэффициента использования энергии текучей среды.

Указанная цель достигается тем, что гидроагрегат, содержащий вертикальный роторе расположенными на нем лопастями гидродинамического симметрического профиля, установленными с возможностью вращения вокруг собственных осей, параллельных оси вращения ротора, закрепленный на днище дискообразного понтона, снабжен механизмом циклического управления лопастями, расположенным в центре вращения ротора и кинематически связанным с лопастями посредством радиальных валов и конических зубчатых колес При вращении ротора каждая лопасть дважды изменяет угол атаки от нулевого до максимального значений, так как все лопасти

взаимосвязаны между собой механизмом управления и постоянно ориентированы к направлению потока передними кромками, что позволяет плавно изменять гидродинамический режим работы каждой лопасти на всей ометаемой поверхности. Статор генератора жестко установлен в центре вращения ротора гидроагрегата над поверхностью воды, а вал якоря жестко связан с горизонтальной штангой, второй конец которой опирается на опорный понтон, крепя щийся якорными цепями и якорями в потоке

На фиг,1 изображен общий вид гидроаг регата; на фиг.2 - кинематическая схема ме ханизма управления лопастями; на ф иг 3 азимутальное положение лопастей при вращении ротора.

Гидроагрегат содержит дискообразный понтон с ротором 1. лопасти 2, механизм управления лопастями 3, электрогенератор 4, штангу крепления 5, опорный понтон 6 якоря 7, конические шестерни привода лопастей 8, радиальные валы привода 9 корС

пус механизма управления 10, наклонную ось кривошипа 11, коническую шестерню ориентации 12, кронштейн 13, вильчатый поводок ориентации 14, втулку с радиальными цапфами 15, вильчатый поводок установки угла атаки 16, подшипники 17, ползун 18, шестерню согласования 19, направляющую ось 20 и оси 21 лопастей.

Гидроагрегат работает следующим образом.

Дискообразный понтон с ротором 1 и установленными на нем лопастями 2, механизмом управления лопастями 3, электроге- нератором А удерживается в потоке горизонтальной штангой 5, неподвижно закрепленной на валу якоря генератора и вторым концом опирающейся на опорный понтон 6, к которому крепятся якорные цепи и якоря 7. Лопасти гидродинамического профиля со смещением оси вращения 21 к передней кромке от динамического центра давления потока 2 расположены под днищем на равных азимутальных углах друг от друга и кинематически соединены с механизмом управления 3, установленном в цен тре вращения посредством конических шестерней привода лопастей 8 м радиальных валов 9. Водный поток, воздействуя на лопасти, стремится установить их во флюгерное положение и, моменты сил, разворачивающие лопасти, передаются механизму управления, обеспечивающему установку углов атаки и ориентацию лопастей к направлению потока за все время вращения ротора, в результате чего на них возникают гидродинамические силы, создающие суммарный момент вращения ротора гидроагрегата. Заданные углы атаки лопастей автоматически поддерживаются механизмом за вееь период вращения ротора в зависимости от их азимутального положения относительно потока.

Механизм управления циклическим отклонением лопастей позволяет изменять значение и направление суммарных гидродинамических сил лопастей и передает движение с элемента системы управления на вращающиеся лопастм, и состоит из корпуса 10, в подшипниковых узлах которого радиаяьно расположены кривошипно-ша- тунные механизмы качающейся шайбы, кривошип каждого из которых связан с лопастью радиальным ралом 9. Оси кривошипов крепятся к наклонным осям 11, установленным пой углом, равным 45°. На наклонные оси 11 надеты и поворачиваются втулки с радиальными цапфами 15, на которые шарнирно установлены два вильчатых поводка 14 и 16. Вильчатый поводок 14 обеспечивает ориентацию лопасти к потоку,

-

его ось расположена под углом 90° к осевой кривошипа и поворачивается в подшипнике кронштейна 13, установленного на шестерне ориентации 12 свободно поворачиваю5 щейся на оси кривошипа. Вильчатый поводок 16 отклоняется в вертикальной плоскости на угол/, не превышающий угол а, и обеспечивает установку угла атаки лопасти. Ось поводка 16 вращается в подшипнике 17,

10 шарнирно прикрепленном к ползуну 18, перемещающемся по направляющей оси 20. Шестерни ориентации 12 всех пространственных кривошипно-шатунных механизмов входят в зацепление с общей шестерней

15 согласования 19, свободно вращающейся на направляющей оси 20. В статическом положении ротора углы отклонения лопастей от флюгерного положения определены их азимутальным положением относительно

20 направления потока. На линии,перпендикулярной направлению потока, т е. на углах О и 180° углы отклонения лопастей равны 0°, а на линии, совпадающей с направлением потока, т.е. на азимутальных углах 90° и 270° 25 они максимальны и определяются отношением -L- Изменение углов атаки осуществляется перемещением ползуна 18 вверх или вниз.

30Обозначив угол отклонения лопасти р,

азимутальный угол положения лопасти (Л-. угол отклонения каждой лопасти определяется по формуле

35

p -f- 90°

sin

Ъ

Изменение величины углов атаки лопастей позволяет регулировать скорость вращения гидроагрегата и осуществлять его остановку.

Формула изобретения

-. Гидроагрегат для использования

энергии текучей среды, содержащий вертикальный ротор с закрепленными на нем лопастями, установленными с возможностью поворота вокруг своих осей параллельных

оси ротора, электрогенератор, установленный над уровнем воды, понтон в виде диска и якорные цепи для крепления агрегата по дну, отличающийся тем, что. с целью увеличения КПД, лопасти выполнены гидродинамического профиля, и оси их вращения размещены со смещением в сторону передней кромки лопасти от центра динамического давления, ротор установлен под понтоном, а гидроагрегат снабжен механизмом поворота лопастей, опорным понтоном и горизонтальной штангой для соединения генератора с опорным понтоном, к которому прикреплены якорные цепи

2. Гидроагрегат поп отличающийся тем, что механизм поворота лопастей содержит корпус, ползун, шестерню согласования азимутальных углов лопап ей и вертикальные конические шестерни радиальные валы, крмвошипно-шэ1унпие механизмы, пары шестерен по количеств/ лопастей, при этом ползун установлен j корпусе с возможноегью перемещения вдоль своей реП|ИкЯл -ной or j ривошипно-чна- тумные не1- нр.зг ы размешены -т, корпус, радиальиг и шаоннрно соединены г ПОЛЗУ поп г |дпсй стороны и г рертпкал Hvrri Kommfci ими шестернчмг и радиальными вапами с другой, рзоиаль1,ы° вачы погро ством пар соеигигии с оспми по пастей, г niec-срн согласочан v croboapo уст мовлеиа -f5 оси ползут и кинечсличс сччз i со вгемм вег IM fvib чочи еом ми iecTcoHrjf и

Сущность изобретения: закрепленные на вертикальном роторе лопасти установлены с возможностью поворота вокруг своих осей, параллельных оси ротора Электрогенератор установлен над уровнем воды. Лопасти выполнены гидродинамического профиля и их оси размещены со смещением в сторону передней кромки лопасти от центра динамического давления Ротор установлен под понтоном. Гидроагрегат снабжен механизмом поворота лопастей, опорным понтоном и горизонтальной штангой для соединения генератора с опорным понтоном, к к-рому прикреплены якорные цепи 1 з.п.ф-лы, 3 ил

.

,f

/ /

l

/ /L/

1, if ч

, и / Л

/; 9 w я is

i -V/ /

t /

х

м

I K -1-.N &

t.г

/.IV

НаяраЙлеме

«е-

потока