RU222396U1 - Кинематический преобразователь энергии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к преобразователям энергии и может быть использована для подачи энергии потребителю.

Технический результат полезной модели заключается в возможности преобразования энергии от различных источников с низким уровнем потерь (высоким КПД).

Технический результат достигается тем, что кинематический преобразователь энергии содержит закрепленные на общей раме мотор-редуктор, выходные шкивы которого посредством ременных передач соединены с двумя приводными шкивами, установленными соосно на криволинейном трехпозиционном вале, к которому через подшипники присоединены своими нижними концами три силовые тяги, на верхнем конце каждой силовой тяги шарнирно закреплен силовой блок, при этом на криволинейном трехпозиционном вале соосно приводным шкивам закреплен шкив отбора мощности, соединенный ременной передачей с электрогенератором, в каждом силовом блоке выполнено два вертикальных сквозных отверстия, сквозь которые проходят вертикально установленные направляющие, а углы между нижними концами силовых тяг относительно оси криволинейного вала составляют 120°.

Также технический результат может достигаться тем, что электрогенератор имеет дополнительный генераторный блок, последовательно электрически соединенный с аккумуляторной батареей, инвертором и мотор-редуктором.

Заявляемое устройство является малогабаритным, легко транспортируется, может использоваться в различных условиях с различными типами энергоисточников.

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии и может быть использована для подачи энергии потребителю.

Известны установки, трансформирующие энергию от различных источников в электроэнергию.

Например, известен преобразователь энергии потока воды в электрическую энергию (см. патент RU № 2360143, МПК F03B 9/00, F03B 13/26, опубликован 27.06.2009 г.), содержащий корпус с проходными окнами в нижней его части при отливе и верхней его части при приливе, бесконечную ленту, расположенную внутри корпуса и запасованную в барабаны, рабочие лопатки в виде двуплечих пластин, согнутых относительно друг друга, с шарниром в месте изгиба, закрепленные на внешней стороне бесконечной ленты по всей ее длине, стабилизаторы, установленные на валах барабанов за бортами корпуса и обеспечивающие опускание бесконечной ленты с лопатками относительно дна корпуса для включения в работу части лопаток на верхней части бесконечной ленты при приливе или ее подъем для включения в работу части лопаток на нижней части бесконечной ленты при отливе, при этом в корпусе выполнены вертикальные прорези, регулирующие высоту опускания и подъема, а на торце корпуса закреплен подвижный затвор, направляющий поток в верхнюю часть бесконечной ленты при приливе и принимающий горизонтальное положение для беспрепятственного прохождения потока при отливе.

Известный преобразователь обеспечивает высокий КПД преобразования энергии волн, однако для использования его необходимо размещать в больших водных объектах.

Известен преобразователь энергии (см. патент RU № 2160849, МПК F03G 3/00, опубликован 20.12.2000 г.), выполненный в виде силового блока, включающего кинематически связанные между собой грузовой и уравновешивающий механизмы и вал потребителя энергии, отличающийся тем, что грузовой механизм содержит две подвижные шарнирно соединенные между собой платформы, установленные своими опорными сторонами на проезжей части дороги с возможностью возвратно-поступательного движения опорных сторон по направлению продольной оси дороги, причем платформы являются частью проезжей части дороги, ось шарнирного соединения платформ ориентирована параллельно опорным сторонам платформ и перпендикулярно продольной оси дороги, уравновешивающий механизм выполнен в виде механизма возврата, содержащего по меньшей мере два кронштейна, размещенные по обеим сторонам дороги, по меньшей мере два блока, размещенные на кронштейнах, по меньшей мере два груза и по меньшей мере два троса, каждый из которых одним своим концом через блок соединен с одним из грузов, а вторым - с грузовым механизмом непосредственно у шарнирного соединения, при этом кинематическая связь грузового механизма с валом потребителя энергии осуществляется посредством силового привода, содержащего толкатель, шатун, зубчатый сектор, храповой механизм с ведущей и ведомой шестернями, ведущую шестерню вала потребителя энергии и ведомую шестерню вала потребителя энергии, жестко соединенную с этим валом.

Известный преобразователь также может использоваться только в определенных местах, а именно на проезжей части дороги.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога вращающийся механизм и генераторное устройство, взаимодействующее с ним (см. патент RU № 2581509, МПК F03G 3/00, F03G 7/10, опубликован 20.04.2016 г.), содержащий по меньшей мере два концентрических вращаемых звена, имеющих разные размеры и способных вращаться вокруг единого центра вращения или оси вращения, а также по меньшей мере одну пару связующих звеньев, соединенных между упомянутыми концентрическими вращаемыми звеньями, при этом по меньшей мере на крупноразмерном вращаемом звене и малоразмерном вращаемом звене расположены секции взаимодействия в различных направлениях вращения, при этом связующие звенья заблокированы в секциях взаимодействия, причем секции взаимодействия крупноразмерного вращаемого звена служат для обеспечения поддерживающего усилия для связующих звеньев, совершающих вращение и спуск, в то время как секции взаимодействия малоразмерного вращаемого звена служат для обеспечения поддерживающего усилия для связующих звеньев, совершающих вращение и подъем.

Конструкция известного вращающегося механизма обеспечивает минимизацию потерь энергии в процессе его вращения. Однако данный механизм не предназначен для выработки/получения электроэнергии сколько-либо существенной мощности.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка мобильного преобразователя различных видов энергии в электроэнергию.

Технический результат полезной модели заключается в возможности преобразования энергии от различных источников с низким уровнем потерь (высоким КПД).

Технический результат достигается тем, что кинематический преобразователь энергии содержит закрепленные на общей раме мотор-редуктор, выходные шкивы которого посредством ременных передач соединены с двумя приводными шкивами, установленными соосно на криволинейном трехпозиционном вале, к которому через подшипники присоединены своими нижними концами три силовые тяги, на верхнем конце каждой силовой тяги шарнирно закреплен силовой блок, при этом на криволинейном трехпозиционном вале соосно приводным шкивам закреплен шкив отбора мощности, соединенный ременной передачей с электрогенератором, в каждом силовом блоке выполнено два вертикальных сквозных отверстия, сквозь которые проходят вертикально установленные направляющие, а углы между нижними концами силовых тяг относительно оси криволинейного вала составляют 120°.

Также технический результат может достигаться тем, что электрогенератор имеет дополнительный генераторный блок, последовательно электрически соединенный с аккумуляторной батареей, инвертором и мотор-редуктором.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства.

Кинетический преобразователь энергии содержит мотор-редуктор 1, на выходном валу которого установлены выходные шкивы 2, криволинейный трехпозиционный вал 3 с приводными шкивами 4 и шкивом 5 отбора мощности, силовые тяги 6, сопряженные через подшипники 7 с криволинейным валом, и закрепленные на них силовые блоки 8, с проходящими через них направляющими 9, электрогенератор 10, ременные передачи 11, ременную передачу 12, дополнительный генераторный блок 13, аккумуляторную батарею 14, инвертор 15.

Устройство работает следующим образом.

Входной вал мотор-редуктора 1 приводится во движение за счет энергии от внешнего источника (например ветроустановки или гидроустановки). Вращение входного вала мотор-редуктора 1 преобразуется во вращение его выходного вала с установленными на нем выходными шкивами 2, и далее через ременные передачи 11, во вращение закрепленных на криволинейном трехпозиционном вале 3 приводных шкивов 4, самого криволинейного трехпозиционного вала 3 и установленного на нем шкива 5 отбора мощности. Вращение шкива 5 отбора мощности за счет его соединения при помощи ременной передачи 12 с электрогенератором 10 обеспечивает вращение ротора электрогенератора 10 и выработку в им электроэнергии, направляемой потребителям.

При этом присоединенные к валу 3 через подшипники нижние концы силовых тяг 6 совершают вращательное движение, а их верхние концы с шарнирно закрепленными на них силовыми блоками 8 возвратно-поступательное движение вверх-вниз, обеспечивая минимизацию разбалансировки всей кинематической системы. Расположение нижних концов силовых тяг 6 относительно оси вала 3 под углами 120° обеспечивает равномерность его вращения, а фиксация строго вертикального направления возвратно-поступательного движения силовых блоков 8 за счет пропущенных через них направляющих 9 обеспечивает минимизацию энергетических потерь в установке (энергия движения силового блока 8 вниз компенсирует энергию, необходимую для его возвратного движения вверх).

Следует отметить, что использование именно трех силовых тяг 6 обеспечивает отсутствие отклонений от оси (биений) вала 3 и, одновременно, минимально возможные потери энергии в преобразователе. Уменьшение количества силовых тяг 6 приводит к возможному появлению биений вала 3, а увеличение - к большим потерям энергии.

Кинематический преобразователь энергии может содержать дополнительный генераторный блок 13, обеспечивающий подзарядку аккумуляторной батареи 14 (в случаях, когда поступающая мощность не востребована полностью). Также за счет аккумуляторной батареи 14 через инвертор 15 может осуществляться обратная отдача накопленной энергии потребителям в случаях, когда поступающей мощности недостаточно.

В процессе проведения полевых испытаний КПД преобразования экспериментального образа устройства составило 93-95%.

Заявляемое устройство является малогабаритным, легко транспортируется, может использоваться в различных условиях с различными типами энергоисточников.

Claims (2)

1. Кинематический преобразователь энергии, содержащий закрепленный на общей раме мотор-редуктор, выходные шкивы которого посредством ременных передач соединены с двумя приводными шкивами, установленными соосно на криволинейном трехпозиционном вале, к которому через подшипники присоединены своими нижними концами три силовые тяги, на верхнем конце каждой силовой тяги шарнирно закреплен силовой блок, при этом на криволинейном трехпозиционном вале соосно приводным шкивам закреплен шкив отбора мощности, соединенный ременной передачей с электрогенератором, в каждом силовом блоке выполнено два вертикальных сквозных отверстия, сквозь которые проходят вертикально установленные направляющие, а углы между нижними концами силовых тяг относительно оси криволинейного вала составляют 120°.

2. Кинематический преобразователь энергии по п. 1, отличающийся тем, что электрогенератор имеет дополнительный генераторный блок, последовательно электрически соединенный с аккумуляторной батареей, инвертором и мотор-редуктором.