Спосіб і пристрій використання енергії повільнотекучих середовищ

1 Спосіб використання енергії повільнотекучих середовищ, при якому текуче середовище зосереджують у робочій зоні і направляють на лопаті, що циклічно передають енергію удару на ротор у робочій зоні, а після виходу з неї переводять усі складові частини лопатей у флюгерне положення, який відрізняється тим, що збільшення потужності і коефіцієнта корисної дії здійснюють шляхом зменшення силового впливу на вільний кінець ударної лопаті, для чого вільний кінець ударної лопаті перед входом у робочу зону відводять будь-яким відомим пристроєм, а у момент виходу з робочої зони вдаряють по переду ідучої вітрильної лопаті з повним перекриттям по Винахід стосується енергетичного машинобудування і може бути використаний для вироблення різних видів енергії з використанням повільнотекучих середовищ вітру, води, газу, пари й інших текучих субстанцій Широко ВІДОМІ способи використання енергії текучих середовищ для обертання ротора двигуна, вісь якого кінематично зв'язана зі споживачем механічної енергії обертання, а енергія текучого середовища передається ротору через рамкові махи, у просвітах яких розташовуються лопаті При цьому складною проблемою є одержання великих потужностей і ККД двигунів, працюючих на повільнотекучих середовищах ВІДОМІ також способи збільшення швидкості обертання ротора, згідно з якими лопаті, що вийшли з зони дії текучого середовища, установлюють флюгерно щодо потоку, або збільшують час впливу текучого середовища, чи циклічним впливом складових частин складаючої лопаті на упори рамкового маху, сутність яких реалізована в пристроях [1, 2, 3] Відомий спосіб і пристрій збільшення швидкості обертання ротора двигуна [4], що прийняті за току текучого середовища 2 Пристрій для використання енергії повільнотекучих середовищ, що включає конфузори, ротор, який передає енергію обертання, лопаті, робочі зони з усіх можливих напрямків течи середовища, який відрізняється тим, що з метою збільшення потужності і коефіцієнта корисної дії, ротор містить попарно розташовані лопаті, вітрильну і ударну, причому вітрильна лопать розташована попереду ударної, жорстко закріплена до ротора з розмірами, достатніми для приведення ротора в обертання, а ударна лопать з розмірами, достатніми для повного перекриття потоку текучого середовища, закріплена на роторі шарнірно, містить разом із зовнішньою стінкою робочої зони пристрій для відводу и вільного кінця, а місце закріплення вітрильної лопаті до ротора зміщено відносно шарніра ударної лопаті так, щоб забезпечувався контакт лопатей в момент максимальної сили удару прототип, ВІДПОВІДНО до якого в МІСЦІ максималь ного впливу на лопать створюється обмежена робоча зона, при введенні в яку текучого середовища внутрішню частину лопаті повертають і притискають до внутрішньої стінки робочої зони, зосереджують весь потік текучого середовища і, при досягненні максимального на неї впливу потоку, відпускають притиснуту частину лопаті і вдаряють нею по упорах рамкового маху з одночасним прикриттям потоку, у результаті чого виникає механічний і аеродинамічний удар по площині рамкового маху, що розганяє ротор, а пристрій містить ротор, рамкові махи, усередині яких містяться дві лопаті, шарнірно зв'язані з махом Недоліком відомого способу і пристрою є те, що притиснення й утримання лопаті на внутрішній СТІНІ робочої зони веде до гальмування ротора й отже до зниження ККД і потужності пристрою Задача, яку вирішує винахід, полягає в збільшенні потужності і ККД пристрою за рахунок зменшення гальмування ротора в момент підготовки до механічного й аеродинамічного удару шляхом зменшення силового впливу на вільний кінець ю СО (О Ю ю 55635 ударної лопаті із збереженням ударного ефекту Запропонований спосіб використання енергії Єдність винаходу полягає в тому, що спосіб і приповільнотекучих середовищ реалізований наступстрій служать одній меті збільшення потужності і ним чином Під час відсутності повільнотекучого ККД пристрою середовища, всі лопаті пристрою знаходяться в контакті попарно 3 появою текучого середовища, Поставлена задача вирішується завдяки тому, що рухається через конфузор 6 (зазначено стрілщо в способі використання енергії повільнотекучих кою на фіг), воно попадає в робочу зону, впливасередовищ при обертанні ротора, ВІДПОВІДНО ДО ючи на вітрильну лопать 2 приводить в обертання винаходу, вільний кінець ударної лопаті перед ротор 1, до якого через шарнір 7 закріплена ударвходом у робочу зону відводять будь-яким відона лопать 3 На вільному КІНЦІ ударної лопаті розмим пристроєм і в момент виходу з робочої зони ташований підпружиненний ролик 4, який при русі вітрильної лопаті вдаряють по ній ударною лопатротора взаємодіє з упором ВІДВІДНОГО пристрою 5, тю з повним перекриттям потоку текучого середовідводить вільний кінець шляхом розвороту ударвища ної лопаті 3, при чому ролик 4 обкочується по поПоставлена задача вирішується також завдяки верхні упора ВІДВІДНОГО пристрою 5 На КІНЦІ упора тому, що в пристрої використання енергії повіль5 ударна лопать під впливом текучого середовища нотекучих середовищ що містить конфузори, роі відцентрової сили зривається з нього і, рухаютор, робочу зону, на роторі радіально встановлені чись обертається навколо шарніра 7, проходить лопаті, вітрильна й ударна, які чергуються, причопроміжне положення 8 з прискоренням, доганяє му ударна лопать закріплена на роторі шарнірно і вітрильну лопать 2 і ударяє по розташованому на містить разом із зовнішньою стінкою робочої зони ній упору 9 При ударі виникає імпульс сили, що пристрій відводу вільного її кінця, а вітрильна лопередається ротору Крім того, різке перекриття пать закріплена жорстко до ротора і має розміри потоку текучого середовища в момент удару удардостатні для приведення ротора у обертання за ною лопаттю по вітрильній створює аеродинамічрахунок впливу на неї текучого середовища ний удар по лопатях, що збільшує імпульс сили Якраз виконання взаємозалежних дій лопатей Сумарно механічний і аеродинамічний удари збіударної і вітрильної, ВІДПОВІДНО ДО способу, сукупльшують потужність і ККД пристрою ність ознак, їхнє взаємне розташування і співвідношення, ВІДПОВІДНО до пристрою здійснення споЯк приклад конкретного виконання розглянемо собу, забезпечує досягнення поставленої задачі результати іспиту експериментального зразка вітЦе дозволяє зробити висновок, що заявлені спосіб родвигуна з основними параметрами діаметр зові пристрій зв'язані між собою єдиним винахідницьнішньої стінки d = 1,2м, висота між перекриттями h ким задумом = 1м, ширина робочої зони Ьі = 0,35м, розміри вітрильної лопаті гі2 = 1м, Ьг = 0,25м, розміри ударПорівняння заявлених технічних рішень із проної лопаті Из = 1м, Ьз = 0,35м, вага ударної лопаті тотипом дозволило установити ВІДПОВІДНІСТЬ їх m = 5кг Розмір конфузора площа входу Аі = Зм2, критерію «Новизна» При вивченні інших відомих площа робочої зони Аг = 0,35м2, площа щілини не технічних рішень у даній області техніки ознаки, перекритою вітрильною лопаттю Аз = 0,1м2 При що відрізняють заявлений винахід від прототипу, цьому співвідношення площ Аі Аг Аз склало не були виявлені, і тому вони забезпечують техні1 8,8 ЗО Іспити проводилися в двох варіантах чному рішенню, що заявляється, ВІДПОВІДНІСТЬ критерію «ІСТОТНІ ВІДМІННОСТІ» а) по відомому способу і пристрою, Сутність винаходу пояснюється кресленням, б) по винаходу де на фіг показана схема положень ударної і вітШвидкість повітряного потоку створювалася за рильної лопатей при ПІДХОДІ до робочої зони, подопомогою вентилятора і замірялася на вході в ложення в межах робочої зони і після виходу з робочу зону шляхом визначення середньої швидробочої зони На фіг 1 - ротор, 2 - вітрильна локості по вхідному перетину Іспити проводилися пать, 3 - ударна лопать, 4 - підпружинений ролик при швидкостях повітряного потоку на вході V = ВІДВІДНОГО пристрою, 5 - направляючий упор ВІДВІ0,3м/с, 1м/с, 2м/с, 4м/с При цьому замірялися і ДНОГО пристрою, 6 - конфузор, 7 - шарнір ударної розраховувалися потужності пристрою в імпульсі лопаті, 8 - проміжне положення ударної лопаті при Результати приведені в наступній таблиці русі на удар, 9 - упор вітрильної лопаті Таблиця Об'єкти Швидкість повітряного потоку СВІТОВІ аналоги Відомий імпульсний спосіб Спосіб і пристрій по винаходу Отримані значення потужності в імпульсі N, Вт при різних швидкостях вітру V 0,3 1 2,0 4,0 0,006 9,47 0,2 3,50 1,65 2801 13,2 22422 10,1 4,18 3502 28312 Як видно з результатів, ВІДВІД ударної лопаті по винаходу в порівнянні з утриманням її по відомому імпульсному призводить до збільшення потужності в імпульсі Таким чином, впровадження запропонованого способу і пристрою використання енергії повільнотекучих середовищ у порівнянні з існуючими способами і пристроями має наступні переваги 1 При тих же габаритних розмірах збільшується потужність і ККД 5 55635 6 2 Дозволяє розробити типові модулі, з яких 2 А С № 1772407 (СРСР), F 03 D3/00 — можна зібрати електростанцію будь-якої потужноопубл у Б И , 1992, № 40 сті З А С № 1765490 (СРСР), F 03 D3/00 — Джерела інформації опубл у Б И , 1992, № 36 1 А С № 1605018 (СРСР), F 03 D3/06 — опуб 4 Патент UA № 24268 A F 03 D3/00, F 03 у Б И , 1990, №41 D3/06 —опубл у Б И , 1998, № 5 Фіг. Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24