Горизонтально-лопатева турбіна з механізмом розвороту та орієнтації лопатей до набігаючого потоку

Горизонтально-лопастная турбина с механиз мом разворота и ориентации лопастей к набегаю щем у по ток у, со держащая ступицу, устано влен ную на вертикальном валу, и закрепленные на ней лопасти, соединенные тягами с механизмом раз ворота и ориентации, имеющем свободу вращения вокруг корпуса, на котором он установлен, и вертикального вала, отл ичающаяся тем, что лопасти турбины закреплены по окружности ступицы в подшипниковых опорах, механизм разворота и ориентации состоит из копира представляюще го собой цилиндр, на внешней поверхности которого выполнена двухуровневая проточка, в которой установлено два ролика, закрепленных на свободных концах тяг, а тяги имеют выступы в месте соприкосновения с профильной поверхностью роликов, установленных на платформе, жестко соединенной со ступицей турбины Изобретение относится к классу гидравлических турбин, ветросиловых установок Известно горизонтальное ветроколесо, имеющее механизм разворота и ориентации лопастей к набегающему потоку, где использован упрощенный вариант автомат-перекоса, применяемый на несущи х винта х вертолетов, который установлен на корпус, со свободой вращения вокруг него и вертикального вала( см А с № 1086208 МПК 6, F 03 D 3/06) Такой механизм разворота и ориентации имеет ряд существенных недостатков Разворот лопастей осуществляет тарелка автомат-перекоса, установленная на кардальной подвеске, удерживаемая и управляемая сервомотором по сигналам микропроцессора, посредством тяг Помимо конструктивной сложности, легко заметить, что на максимальный угол будет развернута тягой ли шь одна пара диаметрально расположенных лопастей, а именно тягой, которая будет находиться в верхней или нижней точке наклона тарелки а втома т-перекоса (другие пары соединены тягами с тарелкой, которые установлены с ша гом 120° по окружности тарелки) Отсюда вывод четко можно соориентировать только одну пару лопастей, где лопасть, идущая в направлении потока, даст максимальный крутящий момент, а лопасть, идущая против потока - минимальное сопротивление, что ограничивает возможность получения значительного крутящего момента В основу изобретения поставлена задача у горизонтально-лопастной турбины, имеющей ме ханизм разворота и ориентации лопастей к набегающему потоку, путем изменения конструкции установки лопастей на ступице турбины и механизма, разворота и ориентации лопастей, обеспечить упрощение конструкции механизма разворота лопастей и увеличение крутящего момента на вертикальном валу Поставленная задача выполняется тем, что у горизонтально-лопастной турбины, содержащей ступицу, установленной на вертикальном валу и закрепленные на ней лопасти, соединенные тягами с механизмом разворота и ориентации, имеющим свободу вращения вокруг корпуса, на котором он установлен, и вертикального вала, согласно изобретения, лопасти турбины закреплены по окружности ступицы в подшипниковых опорах, механизм разворота и ориентации состоит из копира, представляющего собой цилиндр, на внешней поверхности которого выполнена двухуровневая проточка, в которой установлены два ролика, закрепленных на свободных концах тяг, а тяги имеют выступы в месте соприкосновения с профильной поверхностью роликов, установленных на платформе, жестко соединенной со ступицей турбины На фиг 1 изображена предлагаемая горизонтально-лопастная турбина с механизмом разворота и ориентации лопастей к набегающему потоку На фиг 2 изображены тяга и ролик, установленный на платформе, обеспечивающие разворот лопасти относительно ее оси на угол 90° Горизонтально-лопастная турбина состоит из (см фиг 1) ступицы 1, установленной на верти 27555 кальном валу 16 лопасти 2 установлены по окружности ступицы 1 в подшипниковых опорах число которых определяется диаметром ступицы К лопастям 2 одним концом шарнирно присоединены тяги 4 на свободных концах которых закреплены ролики 6 и 7, установленные в проточке копира 9 Проточка копира 9 имеет две разноуровневые повер хности Б и С Для стаби лизации движения тя г 4 по окружности, на ступице 1 жестко установлена платформа 3 с профильными роликами 5 Тяги 4 прижаты к роликам 5 пружинами, установленными на нижней поверхности платформы 3 (условно не показаны) Копир 9 имеет свободу вра щения вокруг корпуса 12 и оси вертикального вала 16, вращаясь на подшипнике 10 закрепленного на корпусе гайкой 13 Корпус 12 является одновременно крышкой корпуса 14 подшипников 15 вертикального вала 16 Работа горизонтально-лопастной турбины и механизма разворота лопастей Под воздействием потока турбина увлекает тяги 4, имеющи х на свободных концах закрепленные ролики 6 и 7 установленных в проточке копира 9 Ролик 6 двигаясь на верхней поверхности проточки устанавливает лопасть в вертикальное к направлению потока положение ролик 7 двигаясь по нижней поверхности проточки копир 9 - горизонтальное Фазы перехода с одного уровня на другой составляют от 30° до 45° от окружности проточки и зависят от величины хода тяг 4 при развороте лопастей 2 на угол 90° и диаметра копира Чем больше диаметр копира 9 и меньше величина хода тяг 4 тем меньше уклон проточки в фазе перехода тем меньше угол фазы Тяги 4 двигающиеся на прямых участках проточки копира 9 удерживают лопасти 2 в строго вертикальном к направлению движения протока, совпадающим с направления вращения турбины и строго горизонтально (уложенные веером) лопасти 2, идущие против потока сводя до минимума сопротивление потока вращению турбины Этим достигается увеличение крутящего момента на валу турбины по сра внению с про тотипом Разворот лопастей осуществляют тяги 4 под воздействием профиля проточки копира 9 и этим исключают карданную подвеску сервомотор удерживающий тарелку автомат перекоса что значительно упрощает конструкцию механизма разворота по сравнению с прототипом Платформа 3 с установленными на них роликами 5 в профильную поверхность которых входят выступы тяг 4 (см фиг 2), стабилизирует движение тяг по окружности проточки, обеспечивает плавный разворот лопастей на угол 90° (исключают "мертвую" точку), предотвращает разворот тяг 4 вокруг своей оси и отклонение их вле во вправо от направление движения Работа механизма ориентации турбины в случаях 1 Турбина работае т в гидроварианте , нап равление потока постоянное Турбина ориенти руе тся и остана вливае тся вр учн ую с помощью шестерен 8 и 11 2 Турбина работает в гидроварианте нап равление потока переменное (в случае прилива, отлива) Настройка осуществляется дистанцион но, с помощью электромотора Разворачи вая ко пир 9 вокр уг свое й о си в о дном напра влении о т первоначально установленного , с фиксацией че рез 180° поворота турбина ориентируется так что не изменит направление своего вращения при из менении направления потока 3 Турбина рабо тае т в ветро сило вой уста новке Гр убую настройк у можно осуще ствлять с помощью флюгера закрепленного на копире 9 в зоне фазы пере хо да лопастей из вер тикального положения к направлению потока в горизонталь ное при этом с изменением направления потока, направление вращение турбины не меняется Точ ную на стро йку и остано в турбины о суще ствлять разворотом копира 9 с помощью элек тромотора, упра вляемого да тчиками о т флюгера и датчика скорости Сфера применения предлагаемой турбины Помимо перечисленных сфер применения предлагаемую турбину можно использовать как движитель, устанавливаемый на яхта х, суда х, буера х МИф 9991Z 27555 Y/S///I/////7771 Фиг. 2 Тираж 50 екэ Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122 )3-72 -89 (0312 2)2-5 7-03