Двигатель для утилизации энергии текущей среды

Предложен двигатель для утилизации энергии текущей среды, позволяющий увеличить мощность и срок службы безплотинных гидроэлектростанций. Это достигается тем, что двигатель, содержащий погруженные в поток каркас и корпус, а также жестко связанную с ними наружную площадку и снабженный двумя встречно вращающимися турбоколесами, размещенными на оси, направленный вдоль потока и представляющими из себя взаимное зеркальное отображение, на наружной площади укреплены два вала отбора мощности, соединенных между собой через шестерни, а каждый из валов отбора мощности кинематически связан с одним из турбоколес, например, через цепную передачу. С одним из валов отбора мощности кинематически связан электрогенератор, который полезно реализует утилизированную энергию.

Предлагается двигатель, преобразующий энергию текущей среды в энергию вала отбора мощности, которая преобразуется в электроэнергию с помощью генератора.

Область применения такого двигателя, - это бесплотинные гидроэлектростанции [1], которые могли бы иметь существенные преимущества перед существующими ГЭС.

Известен двигатель для утилизации энергии текущей среды [2], который не требует плотин и реализует получение энергии при низких скоростях потока, за счет встречного движения разнонаправленных лопаток.

Однако конструкция этого двигателя имеет существенный недостаток, в том отношении, что лопатки движутся на роликах в пазах гибких направляющих с вращением каждой на собственной оси, так что обеспечить требуемые мощности и сроки службы эта конструкция не позволяет.

Известен [3] двигатель для утилизации энергии текущей среды, снабженный, двумя турбоколесами, каждое из которых представляет взаимное зеркальное отображение, который позволяет получить необходимые мощности и сроки службы при использовании его в турбодетандерной установке, однако он требует организации двух встречных потока текущей среды, что в бесплотинных гидроэлектростанциях не реализуемо.

Цель настоящего предложения, увеличение срока службы и энергоотдачи безплотинной гидростанции.

Это достигается тем, что двигатель для утилизации текущей среды, содержащий погруженные в последнюю каркас и корпус, а также жестко связанную с ними наружную площадку, имеющий в своем составе, как минимум, два турбоколеса на единой оси, направленной вдоль потока, каждое из которых представляет взаимное зеркальное отображение и закреплено так что соседние турбоколеса вращаются встречно, причем на наружной площадке укреплены два вала отбора мощности, соединенных между собой через шестерни, а каждый вал отбора мощности кинематически связан с одним из турбоколес, например, через цепную передачу.

В результате, сохраняя преимущества двигателя со встречным движением лопастей, установка из класса двигателей с трущимися рабочими частями, переходит в класс роторных двигателей, что и позволяет увеличить срок службы и энергоотдачу.

На фигуре 1 представлены три проекции предлагаемого двигателя для утилизации энергии текущей среды.

На фигуре 1 обозначено:

1 - Каркас жестко фиксированный в потоке;

2 - Корпус в виде трубы с открытыми участками;

3 - Наружная площадка;

4 - Продольная ось;

5 - Турбоколеса с встречно направленными лопатками;

6 - Вспомогательный вал отбора мощности;

7 - Основной вал отбора мощности;

8; 9 - Цепная передача кинематически связывающая турбоколеса с валами отбора мощности;

10 - Шестерни жестко связывающие вспомогательный и основной валы;

11 - Узлы крепления валов отбора мощности;

12 - Механическая передача на генератор;

13 - Электрогенератор;

Двигатель работает следующим образом:

Поток текущей среды, например воды, воздействует на лопатки турбоколес 5.

В результате турбоколеса 5 начинают вращаться на валу 4 в разные стороны, как показано на фигуре 1 стрелками А. Вращательное движение турбоколес 5 через цепные передачи 8 и 9 передается на основной и вспомогательный валы отбора мощности 7 и 6, которые жестко связаны через шестерни 10, благодаря чему турбоколеса оказываются кинематически жестко связанными. В результате турбоколеса вращаются синхронно и встречно.

Под воздействием потока на «внешний» плоскости лопатки турбоколеса создается повышенное давление, а на противоположной стороне лопатки - пониженное давление.

Таким образом, между лопатками соседних турбоколес образуются две зоны, - одна с повышенным, а другая с пониженным давлением, причем эти зоны движутся навстречу друг другу.

При определенном расстоянии между лопатками, при встрече зон повышенного и пониженного давления, движущихся встречно, образуются вихри ускоряющие движение потока. В результате скорость потока на выходе пары лопаток увеличивается, а поскольку турбоколеса вращаются синхронно, то указанный механизм действует упорядоченно, увеличивая мощность двигателя, которая через соответствующую передачу поступает на вал отбора мощности и далее на электрогенератор.

Использованные источники:

1. В.Г.Родионов «Энергетика, проблемы настоящего и возможности будущего».

Москва ЭНАС 2010 г. стр.300÷301.

2. Ленев Н.И. Патент Р.Ф. 2166664.

3. Турбодетандерная установка. Патент Р.Ф. 90131.

Двигатель для утилизации энергии текущей среды, содержащий погруженные в последнюю каркас и корпус, а также жестко связанную с ними наружную площадку, имеющий в своем составе как минимум два турбоколеса на единой оси, направленной вдоль потока, каждое из которых представляет взаимное зеркальное отображение и закреплено так, что соседние турбоколеса вращаются встречно, отличающийся тем, что на наружной площадке укреплены два вала отбора мощности, соединенных между собой через шестерни, а каждый вал отбора мощности кинематически связан с одним из турбоколес, например, через цепную передачу.