RU38850U1

RU38850U1 - ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER

Info

Publication number: RU38850U1
Application number: RU2003135406/20U
Authority: RU
Inventors: А.И. Кусков
Original assignee: Кусков Александр Иванович
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2004-07-10

Abstract

Использование: в энергетике. Цель: повышение эффективности преобразования энергии потока текучей среды. Сущность полезной модели: Преобразователь энергии текучей среды содержит два параллельных ряда прямолинейных рабочих лопаток (1), имеющих в сечении форму сегмента и прикрепленных обеими торцами одновременно к двум бесконечным замкнутым цепям (2), надетым на две пары цепных звездочек (3), одна пара звездочек находится на выходном валу (4) преобразователя. Преобразователь фиксируют в потоке среды, располагая два ряда рабочих лопаток поперек потока с небольшим углом атаки. Скоростной поток, проходит через два ряда лопаток, которые за счет возникающей подъемной силы движутся по замкнутому контуру, образованному цепями, надетыми на вращающиеся звездочки. Вращение звездочек передается выходному валу преобразователя. Положительный эффект: повышение эффективности преобразования энергии текучей среды за счет одновременного прохождения потока через два ряда лопаток, движущихся поступательно в противоположном направлении друг к другу, причем первый по ходу потока ряд рабочих лопаток выполняет одновременно роль направляющего аппарата для второго ряда рабочих лопаток, и, кроме того, сохраняется неизменным направление вращения выходного вала преобразователя при изменении направления скоростного потока на противоположное. Агрегатная мощность преобразователя может увеличиваться, за счет увеличения рабочей площади, через которую проходит поток, и значительно превосходить рабочую площадь обычных турбин.Usage: in the energy sector. Purpose: increasing the efficiency of energy conversion of the fluid flow. The essence of the utility model: The fluid energy converter contains two parallel rows of rectilinear blades (1) having a sectional shape in section and attached by both ends to two endless closed chains (2) worn on two pairs of chain sprockets (3), one pair asterisks is located on the output shaft (4) of the converter. The converter is fixed in the medium flow, having two rows of working blades across the stream with a small angle of attack. The high-speed flow passes through two rows of blades, which, due to the arising lifting force, move along a closed circuit formed by chains worn on rotating sprockets. The rotation of the sprockets is transmitted to the output shaft of the converter. Positive effect: increasing the energy conversion efficiency of the fluid due to the simultaneous passage of the flow through two rows of blades moving translationally in the opposite direction to each other, and the first along the flow row of working blades simultaneously serves as a guide apparatus for the second row of working blades, and, in addition to Moreover, the direction of rotation of the output shaft of the converter remains unchanged when the direction of the high-speed flow is reversed. The aggregate power of the converter can increase due to the increase in the working area through which the flow passes and can significantly exceed the working area of conventional turbines.

Description

Полезная модель относится к энергетике.The utility model relates to energy.

Существуют различные типы преобразователей энергии скоростного потока однофазной текучей среды (воды, газов, пара, ветра). Это водяные колеса, гидравлические турбины, газовые и паровые турбины, ветряные установки пропеллерного типа, у которых турбинные колеса различной конфигурации или отдельные лопасти, вращаются вместе с валом, кинематически связанным с преобразователем механической энергии вращения в другие виды энергии (электрическим генератором, насосом и т.п.).There are various types of energy converters for the high-speed flow of a single-phase fluid (water, gas, steam, wind). These are water wheels, hydraulic turbines, gas and steam turbines, propeller-type wind turbines, in which turbine wheels of various configurations or separate blades rotate together with a shaft kinematically connected to a converter of mechanical rotation energy to other types of energy (electric generator, pump, etc.). .P.).

В перечисленных устройствах преобразования скоростного потока направление вращения выходного вала зависит от направления потока текучей среды, проходящего через турбину, т.е. при изменении направления потока на противоположное изменяется направление вращения выходного вала преобразователя.In the aforementioned high-speed flow conversion devices, the rotation direction of the output shaft depends on the direction of the fluid flow passing through the turbine, i.e. when the flow direction is reversed, the direction of rotation of the output shaft of the converter changes.

Кроме того, в каждом турбинном колесе линейные скорости входных кромок рабочих лопаток при вращении зависят от расстояния до оси турбинного колеса поэтому при воздействии на турбинное колесо потока, имеющего в поперечном сечении равномерную скорость поступательного перемещения, не обеспечивается безударный вход среды на передние кромки рабочих лопаток, что приводит к понижению эффективности преобразования или требует конструктивных усложнений.In addition, in each turbine wheel, the linear speeds of the input edges of the rotor blades during rotation depend on the distance to the axis of the turbine wheel; therefore, when the turbine wheel is subjected to a flow having a uniform translational velocity in the cross section, the medium does not impact on the leading edges of the rotor blades, which leads to a decrease in conversion efficiency or requires structural complications.

Целью полезной модели является повышение эффективности преобразования энергии потока движущейся среды с сохранением направления вращения выходного вала неизменным при прямом и противоположном направлении движения потока.The purpose of the utility model is to increase the efficiency of energy conversion of the flow of a moving medium while maintaining the direction of rotation of the output shaft unchanged with the direct and opposite direction of flow.

Полезная модель поясняется чертежом-схемой преобразователя энергии текучей среды конвейерного типа.The utility model is illustrated by a drawing diagram of a conveyor type fluid energy converter.

Преобразователь состоит из двух параллельных рядов прямолинейных рабочих лопаток (1), прикрепленных обоими торцами одновременно к двум бесконечным замкнутым цепям (2), которые надеты на две пары цепных звездочек (3), одна пара звездочек закреплена на выходном валу (4) преобразователя.The converter consists of two parallel rows of rectilinear blades (1), attached by both ends simultaneously to two infinite closed chains (2), which are worn on two pairs of chain sprockets (3), one pair of sprockets is mounted on the output shaft (4) of the converter.

Рабочие лопатки изготовлены по форме сегмента в поперечном сечении на всей своей длине.The working blades are made according to the shape of the segment in cross section along its entire length.

Работает преобразователь энергии текучей среды конвейерного типа следующим образом.The conveyor type fluid energy converter operates as follows.

Преобразователь размещают в потоке среды, фиксируя его таким образом, чтобы два ряда рабочих лопаток располагались поперек потока с небольшим углом атаки. За счет возникающей подъемной силы от воздействия скоростного потока на лопатки, один ряд лопаток движется поступательно в одном направлении, а другой ряд лопаток - в противоположном, образуя замкнутый контур вместе с цепями, надетыми на вращающиеся звездочки. Направление их вращения не зависит от направления потока текучей среды. Вращение звездочек передается выходному валу преобразователя. Движущийся поступательно первый по ходу потока ряд рабочих лопаток выполняет одновременно роль направляющего аппарата для второго ряда рабочих лопаток. Кроме того, равномерное поступательное движение первого ряда рабочих лопаток обеспечивает безударный вход потока на передние кромки лопаток. В итоге это способствует более эффективному преобразованию энергии потока, т.е. предлагаемый преобразователь дает возможность получать больше полезной энергии при таких скоростях движения воды, газа, пара, ветра, при которых обычные преобразователи скоростного потока являются малоэффективными.The converter is placed in the medium flow, fixing it so that two rows of working blades are located across the stream with a small angle of attack. Due to the arising lifting force from the impact of the high-speed flow on the blades, one row of blades moves progressively in one direction, and the other row of blades moves in the opposite direction, forming a closed loop together with chains worn on rotating sprockets. The direction of their rotation does not depend on the direction of fluid flow. The rotation of the sprockets is transmitted to the output shaft of the converter. The first row of working blades moving progressively along the flow simultaneously serves as a guide apparatus for the second row of working blades. In addition, the uniform progressive movement of the first row of working blades provides an unobtrusive flow inlet to the leading edges of the blades. As a result, this contributes to a more efficient conversion of flow energy, i.e. the proposed converter makes it possible to obtain more useful energy at such speeds of movement of water, gas, steam, wind, at which conventional speed converters are ineffective.

Агрегатная мощность увеличивается при увеличении количества и длины лопаток, кинематически связанных с выходным валом, т.е. за счет увеличения рабочей площади, через которую проходит поток. При необходимости площадь прохождения потока через рабочие лопатки, имеющая вид прямоугольника, может значительно превосходить рабочую площадь обычных турбин.Aggregate power increases with an increase in the number and length of blades kinematically associated with the output shaft, i.e. by increasing the working area through which the stream passes. If necessary, the area of flow passage through the working blades, having the shape of a rectangle, can significantly exceed the working area of conventional turbines.

Назначение преобразователя энергии конвейерного типа - обеспечение более эффективного преобразования энергии скоростных потоков текучей среды (воды, газа, пара, ветра) в более широком диапазоне скоростей, а также обеспечение вращения выходного вала преобразователя в одном направлении при изменении направления течения среды на противоположное. Неизменяющееся направление вращения выходного вала преобразователя при взаимно противоположных направлениях потока дает возможность более эффективно использовать его для преобразования энергии приливных и ветровых волн, зыби, энергии морского прибоя, качки судна и др.The purpose of the conveyor-type energy converter is to provide more efficient energy conversion of high-speed fluid flows (water, gas, steam, wind) in a wider range of speeds, as well as to ensure that the output shaft of the converter rotates in one direction when the direction of the medium flows in the opposite direction. The unchanging direction of rotation of the output shaft of the transducer with mutually opposite directions of flow makes it possible to use it more efficiently to convert the energy of tidal and wind waves, swell, the energy of the sea surf, pitching of a ship, etc.

Не исключается использование преобразователя в качестве волнолома с утилизацией энергии волн.The use of the converter as a breakwater with the utilization of wave energy is not ruled out.

Установка преобразователя энергии текучей среды на выходном тракте газовой турбины позволит утилизировать часть энергии и повысить КПД газотурбинной установки в целом.The installation of a fluid energy converter at the gas turbine outlet tract will allow utilizing part of the energy and increasing the efficiency of the gas turbine unit as a whole.

При использовании энергии ветра преобразователь может представлять собой прямоугольный модуль большой площади, перегораживающий естественный воздушный поток с целью получения наибольшего количества энергии от такого потока.When using wind energy, the converter can be a rectangular module of a large area, blocking the natural air stream in order to obtain the greatest amount of energy from such a stream.

Кроме того, преобразователь может использоваться в канале и реке с быстрым течением в качестве привода бесплотинной ГЭС или на выходном бьефе плотинной ГЭС, где всегда имеется поток воды с достаточно высокой скоростью течения.In addition, the converter can be used in a canal and a river with a fast flow as a drive for a damless hydroelectric power station or at the downstream end of a dam hydroelectric power station, where there is always a stream of water with a sufficiently high flow rate.

Claims

1. Conveyor-type fluid energy converter, consisting of two rows of rectilinear blades arranged parallel to each other in two parallel planes and attached with their ends to two endless closed chains worn on two pairs of chain sprockets kinematically connected to the output shaft of the converter, characterized in that, in order to achieve increased efficiency of energy conversion of the fluid while maintaining the direction of rotation of the output shaft of the energy Converter unchanged in the direct and opposite direction of flow of the medium, the blades are made in the shape of a segment in cross section.

2. The Converter according to claim 1, characterized in that it has at the same time two stages of energy conversion using blades moving across the fluid flow in the opposite direction to each other.