Преобразователь энергии текучей среды

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.

Полезная модель относится к энергетике.

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.).

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.

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.

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.

Полезная модель поясняется чертежом-схемой преобразователя энергии текучей среды конвейерного типа.

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.

Рабочие лопатки изготовлены по форме сегмента в поперечном сечении на всей своей длине.

Работает преобразователь энергии текучей среды конвейерного типа следующим образом.

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.

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.

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.

Не исключается использование преобразователя в качестве волнолома с утилизацией энергии волн.

Установка преобразователя энергии текучей среды на выходном тракте газовой турбины позволит утилизировать часть энергии и повысить КПД газотурбинной установки в целом.

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.

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.

1. Преобразователь энергии текучей среды конвейерного типа, состоящий из двух рядов прямолинейных рабочих лопаток, расположенных параллельно друг другу в двух параллельных плоскостях и прикрепленных своими торцами одновременно к двум бесконечным замкнутым цепям, надетым на две пары цепных звездочек, кинематически связанных с выходным валом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью достижения повышенной эффективности преобразования энергии текучей среды с сохранением направления вращения выходного вала преобразователя энергии неизменным при прямом и противоположном направлении движения потока среды, лопатки изготовлены по форме сегмента в поперечном сечении.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что он имеет одновременно две ступени преобразования энергии с помощью лопаток, перемещающихся поперек потока текучей среды в противоположном друг другу направлении.