RU2467200C1

RU2467200C1 - Flow energy converter

Info

Publication number: RU2467200C1
Application number: RU2011116882/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Сердюков (RU); Алексей Алексеевич Сердюков
Original assignee: Алексей Алексеевич Сердюков
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-11-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to wind and hydraulic power engineering. Flow energy converter includes energy receivers put on rotor 2 bars. In addition, energy converter is equipped with stationary housing 1, upper and lower fixed guides 6, 7 and rotating rollers 5. Upper and lower fixed guides 6, 7 are installed on housing 1. Rotating rollers 5 are installed on energy receivers so that they can contact upper and lower fixed guides 6, 7 and provide minimum resistance of energy receivers at their counterflow movement. At least three energy receivers are installed.

EFFECT: simpler design and higher power of converter.

1 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики, в частности к преобразователям энергии потока, и может быть использовано для гарантированного автономного энергоснабжения потребителей, например, в качестве привода насосных агрегатов.The invention relates to the field of wind and hydropower, in particular to flow energy converters, and can be used for guaranteed autonomous power supply to consumers, for example, as a drive of pumping units.

Уровень техникиState of the art

Известен лопастный ветродвигатель карусельного типа с вертикальной осью вращения с зубчато-ременным или зубчато-цепным механизмом, а также зубчато-карданным механизмом поворота лопастей для оптимизации углов их атаки (см. а.с. SU №1307082, кл. F03D 3/06, опубл. 1987 г.).Known rotary-type paddle wind turbine with a vertical axis of rotation with a gear-belt or gear-chain mechanism, as well as a gear-cardan rotation mechanism of the blades to optimize their angles of attack (see AS SU No. 1307082, class F03D 3/06, publ. 1987).

Недостатком данного ветродвигателя является сложность изготовления, недостаточная надежность при длительной работе и невозможность достаточно полного использования энергии ветрового потока в силу значительных дестабилизирующих силовых нагрузок в механизмах поворота лопастей, препятствующих их оптимальной регулировке на оптимальный угол атаки.The disadvantage of this wind turbine is the manufacturing complexity, insufficient reliability during prolonged operation and the inability to fully utilize the energy of the wind flow due to significant destabilizing power loads in the rotation mechanisms of the blades, preventing their optimal adjustment to the optimal angle of attack.

Известен ветродвигатель, содержащий опору, установленный на опоре вертикальный вал отбора мощности с центральной шестерней, соединенные с валом верхнюю и нижнюю траверсы, шарнирно установленные в траверсах вертикальные оси с закрепленными на них лопастями и ведомыми шестернями, кинематически связанными с центральной шестерней, и флюгер, при этом ветродвигатель снабжен дополнительной осью и промежуточными шестернями, вал отбора мощности выполнен полым, опора в виде вертикальной стойки, на наружной поверхности которой посредством подшипников установлен вал отбора мощности, на верхней траверсе закреплены неподвижные оси с установленными на них промежуточными шестернями, каждая из которых находится в зацеплении с центральной шестерней и соответствующей ведомой шестерней, при этом один конец дополнительной оси скреплен с центральной шестерней и флюгером, а другой конец посредством подшипников установлен в опоре, все шестерни размещены в одной горизонтальной плоскости над верхней траверсой (см. пат. RU №2044920, кл. F03D 3/00, F03D 7/06, опубл. 1995 г.).A wind turbine is known, comprising a support, a vertical power take-off shaft mounted on a support with a central gear, upper and lower yokes connected to the shaft, vertical axes pivotally mounted in the yokes with blades and driven gears fixed to them, kinematically connected to the central gear, and a weather vane, with this wind turbine is equipped with an additional axis and intermediate gears, the power take-off shaft is hollow, the support is in the form of a vertical rack, on the outer surface of which by means of Ipnikov has a power take-off shaft, fixed axles are fixed on the upper traverse with intermediate gears mounted on them, each of which is meshed with the central gear and the corresponding driven gear, while one end of the additional axis is fastened to the central gear and weather vane, and the other end by bearings mounted in the support, all gears are placed in one horizontal plane above the upper traverse (see US Pat. RU No. 2044920, class F03D 3/00, F03D 7/06, publ. 1995).

Недостатком данного ветродвигателя является невысокая надежность работы, сложность конструкции.The disadvantage of this wind turbine is its low reliability, design complexity.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип является преобразователь энергии потока, содержащий приемники энергии, надетые на подвижные стержни, которые вращают силовую ось, соединенную с электрогенератором, при этом синхронизация вращения приемников энергии и силовой оси выполнена планетарной передачей соотношением 2:1, а в качестве электрогенератора применена асинхронизированная синхронная машина, в которой возбудителем служит выравниватель нагрузки в виде безобмоточной системы генератор - двигатель с супермаховиком, совмещенной с трехэлектродной электронной лампой (см. пат. RU №2341680, кл. F03D 3/00, опубл. 2008 г.).The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the author for the prototype is a flow energy converter containing energy receivers, worn on movable rods that rotate the power axis connected to the generator, while the rotation of the energy receivers and the power axis is synchronized by planetary gear ratio 2: 1, and as an electric generator an asynchronized synchronous machine is used, in which the load balancer in the form of a safety device serves as a pathogen an accurate generator-engine system with a super-flywheel combined with a three-electrode electron lamp (see Pat. RU No. 2341680, class F03D 3/00, publ. 2008).

Недостатком данного преобразователя энергии потока является необходимость синхронизации вращения плоскостей приемников энергии с силовой осью при помощи планетарной передачи с передаточным числом 2, применение одной пары приемников энергии, что вызывает неравномерность вращения ротора.The disadvantage of this flow energy converter is the need to synchronize the rotation of the planes of the energy receivers with the power axis using a planetary gear with a gear ratio of 2, the use of one pair of energy receivers, which causes uneven rotation of the rotor.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является разработка преобразователя энергии потока, обладающего упрощением конструкции, исключением применения планетарной передачи, увеличением числа приемников энергии в виде отдельных пластин с уменьшением сопротивления их при движении «против потока», получением равномерного вращения ротора.The objective of the invention is to develop a stream energy converter having a simplification of the design, with the exception of the use of planetary gear, an increase in the number of energy receivers in the form of separate plates with a decrease in their resistance when moving "against the stream", obtaining uniform rotation of the rotor.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощению конструкции и повышению мощности преобразователя.The technical result that can be obtained using the present invention is to simplify the design and increase the power of the Converter.

Технический результат достигается с помощью преобразователя энергии потока, содержащего премники энергии, надетые на стержни ротора, при этом он дополнительно снабжен неподвижным корпусом, верхними и нижними неподвижными направляющими и вращающимися роликами, причем верхние и нижние неподвижные направляющие установлены на корпусе, а вращающиеся ролики установлены на приемниках энергии с возможностью контактирования с неподвижными верхними и нижними направляющими и обеспечения минимального сопротивления приемников энергии при их движении против потока, причем приемников энергии установлено не менее трех.The technical result is achieved using a flow energy converter containing energy precursors worn on the rotor rods, while it is additionally equipped with a fixed body, upper and lower fixed guides and rotating rollers, the upper and lower fixed guides being mounted on the housing, and the rotating rollers mounted on energy receivers with the possibility of contacting with fixed upper and lower guides and ensuring minimum resistance of energy receivers when they are Movement, upstream, with at least three power detectors installed.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что вращающийся ротор выполнен в виде звездообразной катушки, на концах которой установлены отдельные вращающиеся пластины - приемники энергии, а их взаимное положение определяется неподвижными направляющими, по которым скользят вращающиеся ролики пластин, при этом крутящий момент передается ротором через клиноременную передачу электрогенератору.Thus, the technical result is achieved due to the fact that the rotating rotor is made in the form of a star-shaped coil, at the ends of which there are separate rotating plates - energy receivers, and their relative position is determined by fixed guides along which the rotating rollers of the plates slide, while the torque is transmitted rotor through V-belt transmission to an electric generator.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 дан преобразователь энергии потока, кинематическая схема взаимодействия отдельных пластин с ротором и неподвижными направляющими.Figure 1 shows a flow energy converter, a kinematic diagram of the interaction of individual plates with a rotor and fixed guides.

На фиг.2 - то же, общий вид.Figure 2 is the same, General view.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Преобразователь энергии потока состоит из неподвижного корпуса 1, на котором установлен вращающийся ротор 2, выполненный в виде звездообразной катушки, на концах которой установлены отдельные свободно вращающиеся пластины 3, являющиеся приемниками энергии, на оси 4, при этом вращающиеся пластины 3 по своим углам снабжены вращающимися роликами 5, а корпус 1 содержит верхние неподвижные направляющие 6 и нижние неподвижные направляющие 7, которые определяют положение вращающихся пластин 3, при этом вращающийся ротор 2 в виде звездообразной катушки содержит шкив 8, передающий крутящий момент через клиноременную передачу электрогенератору 9.The energy converter of the flow consists of a fixed body 1, on which a rotating rotor 2 is mounted, made in the form of a star-shaped coil, at the ends of which there are separate freely rotating plates 3, which are energy receivers, on the axis 4, while the rotating plates 3 are provided with rotating corners rollers 5, and the housing 1 contains the upper fixed guides 6 and the lower fixed guides 7, which determine the position of the rotating plates 3, while the rotating rotor 2 in the form of a star-shaped cat shki comprises a pulley 8, a transmission torque through the V-belt transmission electric generator 9.

Преобразователь энергии потока работает следующим образом.The flow energy converter operates as follows.

Под воздействием потока ветра отдельные свободно вращающиеся пластины 3 в верхней части преобразователя потока контактируют вращающимися роликами 5 с верхними неподвижными направляющими 6, передают усилие от потока ветра через ось 4 вращающемуся ротору 2, выполненному в виде звездообразной катушки и через шкив 8 электрогенератору 9, при этом при переходе отдельной свободно вращающейся пластины 3 в нижнюю часть преобразователя потока под воздействием ветровой нагрузки отдельная свободно вращающаяся пластина 3 стремится занять горизонтальное положение, контакт вращающихся роликов 5 с верхней неподвижной направляющей 6 прекращается и при дальнейшем вращении вращающегося ротора 2, выполненного в виде звездообразной катушки, вращающиеся ролики 5 начинают контактировать с нижней неподвижной направляющей 7, при этом обеспечивается параллельное потоку перемещение с минимальным сопротивлением, а при подъеме вращающейся пластины 3 выше оси вращения вращающегося ротора 2, выполненного в виде звездообразной катушки, вращающиеся ролики 5 снова приближаются к верхней неподвижной направляющей 6, контактируют с ней и вращающаяся пластина 3 снова передает усилие от потока ветра на ее поверхность через ось 4 вращающемуся ротору 2 и далее через шкив 8 электрогенератору 9, при этом ввиду того, что вращающийся ротор 2, выполненный в виде звездообразной катушки, на концах которой установлены отдельные свободно вращающиеся пластины 3, происходит равномерное вращение вращающегося ротора 2.Under the influence of the wind flow, separate freely rotating plates 3 in the upper part of the flow transducer contact the rotating rollers 5 with the upper stationary guides 6, transmit the force from the wind flow through the axis 4 to the rotating rotor 2, made in the form of a star-shaped coil and through the pulley 8 to the generator 9, while upon transition of a separate freely rotating plate 3 to the lower part of the flow transducer under the influence of a wind load, a separate freely rotating plate 3 tends to occupy the horizontal the contact position of the rotating rollers 5 with the upper fixed guide 6 is terminated, and with further rotation of the rotating rotor 2, made in the form of a star-shaped coil, the rotating rollers 5 begin to contact the lower fixed guide 7, while providing parallel to the flow movement with minimal resistance, and when the rise of the rotating plate 3 above the axis of rotation of the rotating rotor 2, made in the form of a star-shaped coil, the rotating rollers 5 again approach the upper stationary guideway 6, contact with it and the rotating plate 3 again transmits the force from the wind flow to its surface through the axis 4 of the rotating rotor 2 and then through the pulley 8 of the electric generator 9, while due to the fact that the rotating rotor 2, made in the form of a star coil, the ends of which are installed separate freely rotating plates 3, there is a uniform rotation of the rotating rotor 2.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

- упрощение конструкции и монтажных работ;- simplification of design and installation work;

- уменьшение стоимости преобразователя энергии потока;- reducing the cost of the energy converter flow;

- повышение мощности.- increase power.

Claims

A flow energy converter comprising energy receivers worn on rotor rods, characterized in that it is further provided with a fixed housing, upper and lower fixed guides and rotating rollers, while upper and lower fixed guides are mounted on the housing, and the rotating rollers are mounted on energy receivers with the possibility of contacting with fixed upper and lower guides and ensuring minimum resistance of the energy receivers when they move against the flow, and At least three power receivers have been installed.