Система перетворення енергії плинних середовищ

Реферат: Система перетворення енергії плинних середовищ, що включає тіло обертання, встановлене в корпусі з дифузором і конфузором, принаймні один передавальний елемент у вигляді вала і фундаментний блок, причому тіло обертання складається із зовнішньої і внутрішньої обичайок, жорстко з'єднаних лопатями парусного типу. UA 105067 U (12) UA 105067 U UA 105067 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області використовування джерел енергії, що поновлюються, а саме вітрової і гідроенергії, і перетворення їх в інші види енергії. Відома система перетворення енергії водних потоків, що включає тіло обертання, встановлене в корпусі з дифузором і конфузором, принаймні один передавальний елемент у вигляді вала і фундаментний блок, описана в патенті України № 76445 [МПК F03B 13/10, F03B 13/12, F03 B 17/02, опубл. 15.08.2006], що є найближчою з числа відомих до технічного рішення, що заявляється, за технічною суттю і результату, що досягається. Система містить тіло обертання, що має передню вхідну сторону і задню вихідну сторону, щонайменше один передавальний елемент, який поєднує вхідну сторону з генератором. Тіло обертання має конічну та/або увігнуту частину, що простягається в бік вихідної частини, а також – конічну або бульбоподібну частину, що звужується і простягається від по суті циліндричної шийки у бік вхідної сторони. Вузька ділянка тіла обертання має турбінні лопатки, розташовані з проміжками один від одного по колу, які виконані з можливістю забезпечення обертання тілу обертання, передній вільний кінець котрого прикріплений до передавального елемента, розташованого в навколишньому середовищі, і служить для передачі руху обертання на генератор. Недоліками даної системи перетворення енергії є: – використовування її для вироблення електроенергії в основному за рахунок морських течій; – великі габарити і необхідність додаткової фіксації для запобігання обертанню дифузора і конфузора під дією реактивних сил від роботи турбіни; – невисока потужність через те, що турбінні лопатки знімають кінетичну енергію, яка достатньо низька при невисоких швидкостях плинного середовища; – підвищена небезпека для навколишнього середовища через велику швидкість обертання лопатей турбіни, які і самі не захищені від сторонніх предметів, що знаходяться навколо. Задачею корисної моделі є розширення області застосування системи перетворення енергії в гідро- і вітроенергетиці, значне підвищення її потужності і чутливості до слабких потоків за рахунок використання потенційної енергії плинного середовища, безпеки системи для навколишнього середовища і спрощення конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що в системі перетворення енергії плинних середовищ, що включає тіло обертання, встановлене в корпусі з дифузором і конфузором, принаймні один передавальний елемент у вигляді вала і фундаментний блок, відповідно до корисної моделі, тіло обертання складається із зовнішньої і внутрішньої обичайок, жорстко з'єднаних лопатями парусного типу. При цьому вал тіла обертання поєднаний з вхідним валом мультиплікатора, встановленого всередині корпусу агрегатного блока, закріпленого в дифузорі або конфузорі, а вихідний вал поєднаний з пристроєм перетворення енергії. При цьому дифузор оснащений захисними гратами, а корпус агрегатного блока виконаний герметичним. Лопаті парусного типу, жорстко закріплені між зовнішньою і внутрішньою обичайками, створюють лопатеве щілинне тіло обертання, яке знімає частину кінетичної енергії потоку. Потік плинного середовища змінює напрям і збільшує швидкість руху потоку на виході з простору тіла обертання, що приводить до різниці тиску до і після тіла обертання і є головною умовою для одержання потенційної енергії з потоку плинного середовища. Робота лопатей в режимі вітрила означає, що будь-яка точка лопаті має швидкість руху в будь-якому напрямі меншу, ніж швидкість руху потоку плинного середовища. Це є основною відмінністю від режиму роботи лопаті турбіни, коли знімається лише кінетична енергія потоку через те, що швидкість руху лопаті в будь-якому напрямі більша, ніж швидкість руху потоку плинного середовища, яке спостерігається у відомих технічних рішеннях. При цьому робота парусного щілинного тіла обертання не створює шкідливих людині високочастотних коливань. Це дозволяє встановлювати систему перетворення енергії плинного середовища в безпосередній близькості до житлових і виробничих приміщень. Робота лопатевого щілинного тіла обертання значно збільшує чутливість до слабких потоків і добуває енергію підвищеної потужності з безнапірного потоку плинного середовища за рахунок використовування 50 % кінетичної енергії, прискорюючи його, що дозволяє добувати потенційну енергію цього потоку, яка в 10-40 разів більше кінетичної [Трещалов Г.В. Высокоэффективный способ извлечения энергии из безнапорного потока текущей жидкости на основе специфического гидродинамического эффекта. – http://www.rusphysics.ru/articles/94/]. Отримана енергія прямує на вхідний вал мультиплікатора, а з вихідного вала мультиплікатора передається на пристрій перетворення енергії, наприклад електрогенератор, повітряні, гідравлічні або теплові насоси. 1 UA 105067 U 5 10 15 20 25 30 Оснащення дифузора захисними гратами підвищує безпеку системи перетворення енергії плинних середовищ, що заявляється, і навколишнього середовища. Суть корисної моделі, що заявляється, пояснюється кресленням, де представлений схематичний вигляд системи перетворення енергії плинних середовищ. Система перетворення енергії плинних середовищ, що заявляється, включає тіло обертання 1, що складається із зовнішньої 2 і внутрішньої 3 обичайок, жорстко з'єднаних лопатями 4 парусного типу, встановлене в корпусі 5 з дифузором 6 і конфузором 7. Тіло обертання 1 шарнірно поєднано валом 8 з герметичним агрегатним блоком 9, закріпленим, наприклад, в конфузорі 7, усередині корпусу якого встановлений мультиплікатор 10. Вхідний вал 11 мультиплікатора 10 поєднаний з валом 8, а вихідний вал 12 поєднаний з пристроєм 13 перетворення енергії. Дифузор 6 оснащений захисними гратами 14. Система встановлена на фундаментному блоці 15. Система перетворення енергії плинних середовищ, що заявляється, працює наступним чином (напрям руху потоку плинного середовища вказаний стрілками). Систему встановлюють у воді (гідроваріант) або на суші (вітроваріант) співісно напряму потоку. Плинне середовище через захисні грати 14 потрапляє в дифузор 6 і на лопаті 4 тіла обертання 1, яким передає свою енергію. Механічна енергія через вал 8 передається на вхідний вал 11 мультиплікатора 10. Збільшена мультиплікатором по частоті обертання енергія вихідним валом 12 передається на пристрій 13 перетворення енергії. Таким чином, корисна модель, що заявляється, дозволяє розширити області її застосування у вітро- і гідроенергетиці без необхідності споруди греблі, розташовуючи в будь-якому зручному або необхідному місці, максимально наблизивши їх до споживача при мінімальних собівартості і термінах монтажу, значно підвищити отримувану потужність і чутливість до слабких потоків, безпеку системи для навколишнього середовища і спростити конструкцію системи перетворення енергії плинних середовищ. Система перетворення енергії плинних середовищ, що заявляється, може знайти застосування для автономного вироблення механічної енергії (відбір енергії з приводного вала для приводу механічного устаткування, наприклад млина або повітряного, гідравлічного чи теплового насоса) та електроенергії (обігрів приміщень, нагрів води), у віддалених і ізольованих місцях, де відсутнє централізоване енергопостачання, але є вітер, морські течії та річки, а особливо при підвищенні вартості енергоресурсів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 1. Система перетворення енергії плинних середовищ, що включає тіло обертання, встановлене в корпусі з дифузором і конфузором, принаймні один передавальний елемент у вигляді вала і фундаментний блок, яка відрізняється тим, що тіло обертання складається із зовнішньої і внутрішньої обичайок, жорстко з'єднаних лопатями парусного типу. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що вал тіла обертання поєднаний з вхідним валом мультиплікатора, встановленого всередині корпусу агрегатного блока, закріпленого в дифузорі або конфузорі, а вихідний вал мультиплікатора поєднаний з пристроєм перетворення енергії. 2 UA 105067 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3