Низькошвидкісна гідродинамічна турбіна з саморегулюючою системою рухомих лопатей

Реферат: Низькошвидкісна гідродинамічна турбіна з саморегулюючою системою рухомих лопатей містить вал, лопаті і два паралельних зварних колеса. Лопаті виконані у вигляді суцільних пластин з відношенням сторін 1:3 і більше, осі обертання лопаті розташовані на більшій стороні і кріпляться в підшипниках, які розташовані на зовнішніх ободах колеса, а стопори кріпляться на внутрішніх ободах зварного колеса. При цьому пристрій містить плаваючу платформу з каркасом і плаваючими поплавками. UA 80343 U (12) UA 80343 U UA 80343 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гідроенергетики, а саме до техніки перетворення кінетичної енергії течії рівнинних та гірських річок в механічну енергію обертання вала, турбіна може бути використана як привід для річкових плаваючих та стаціонарних мікроелектростанцій для живлення приватних будинків, підприємств та фермерських господарств, аварійного та автономного живлення. Відомі різні гідротурбіни. Наприклад гідроагрегат, що містить корпус, встановлене в корпусі на горизонтальному валу робоче колесо, що містить спиці з поворотними лопатями і механізм повороту лопатей (авт. свід. СРСР № 1590620 А1 МПК F03B 13/10, опубл. 07.09.90). Даний агрегат має дуже складну будову в порівнянні з пропонованим. Відома також енергетична установка, що містить корпус, обладнаний ротором, розміщеним на валу, що має лопаті, виконані у вигляді двох робочих коліс, а кожна лопать - у вигляді двох пластин із загальною віссю обертання [Патент Р.Ф. № 2047787, МПК F03B 17/06, опубл. 10.11.95]. Ця установка також має складну конструкцію двигуна в порівнянні з пропонованою і поступається в раціональності формі лопатей турбіни. Відомий також вододвигун, орієнтація сферичних лопатей якого здійснюється з допомогою направляючих обручів, шарнірів, роликів, тросових петель і противаг (Патент UA № 77413, МПК F03B 7/00, опубл. 15.12.2006). Ця установка має дуже складну будову системи регулювання положення лопатей в потоці води в порівнянні з пропонованою. Як прототип вибраний гідродвигун, що містить вертикальний вал з лопатями, виконаними у вигляді стулок-жалюзі з вертикальними осями обертання, стулки зібрані таким чином, що в робочій зоні, де вода проточна, кожна з них чіпляється краями за сусідню, створюючи безщільний щит, в зоні холостого ходу, де немає проточної води, стулки, прямуючи за своїми осями, обертаючи з ними і зустрічаючи опір води, розвертаються на 90°, утворюючи грати (Патент UA № 17954, МПК F03B 17/06, опубл. 61.10.2006) Недоліком прототипу є нерівномірна тангенціальна швидкість руху частин лопаті в напрямку від осі обертання до зовнішнього краю лопаті, що спричиняє протидію руху лопатей в робочій зоні турбіни та необхідність для її роботи як проточної води (в робочій зоні), так і стоячої (в зоні холостого ходу), а також стаціонарне кріплення конструкції до дна річки та до берегу робить її використання дуже обмеженим. В основу пропонованої корисної моделі поставлені задачі: 1. Спрощення конструкції турбіни та системи регулювання положення лопатей. 2. Підвищення ефективності турбіни та зменшення сил протидії руху лопатей в робочій зоні за рахунок оптимізації їх геометричної форми. 3. Можливість використання турбін як приводів для мобільних (плаваючих) та стаціонарних річкових мікроелектростанцій. 4. Відсутність штучних надбудов (гребель, стаціонарних конфузорів) та мінімальний вплив на екосистеми річок. Поставлена задача вирішується тим, що в гідротурбіні, що містить вертикальний вал з лопатями у вигляді жалюзі з поворотними щодо вертикальних осей стулками, які взаємодіють з проточною водою з можливістю позмінного утворення щита в робочій зоні і каналу (грат) у зоні холостого ходу, відповідно до корисної моделі, лопаті є суцільними вузькими прямокутниками з відношенням сторін 1:3 і більше (для зменшення впливу тангенціальних швидкостей різних точок лопаті відносно швидкості потоку води та зменшення зон турбулентних завихрень за лопатями), які під дією течії розташовуються перпендикулярно до потоку води в робочій зоні і займають паралельне положення до потоку води в зоні холостого ходу. Нижче корисна модель пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фіг. 1 - низькошвидкісна гідродинамічна турбіна з саморегулюючою системою рухомих лопатей (вид зверху); на фіг. 2 - те ж саме (розріз А-А згідно з фіг.1); на фіг. 3 - принципова схема роботи турбіни (дія потоку води на лопаті в робочій зоні та зоні холостого ходу). Запропонована низькошвидкісна гідродинамічна турбіна з саморегулюючою системою рухомих лопатей 7 містить платформу 6 з поплавками 4, в якій в підшипниках 10 закріплений вал 3, на якому жорстко закріплені два паралельних зварних колеса 11, кожне з яких містить ступицю 12, шпиці 13 та два ободи 5, 14 різних діаметрів у вигляді плоских шайб, осі 8 обертання лопатей турбіни кріпляться в підшипниках 9, що містяться на зовнішніх ободах 5, стопори 1 (обмежувачі кругового руху лопатей) кріпляться до внутрішніх ободів 14. 1 UA 80343 U 5 Турбіна обертається за рахунок кінетичної енергії природного потоку води, що чинить тиск на лопаті 7, які, знаходячись в робочій зоні, спираються на стопори 1 і розташовуються перпендикулярно або під кутом до напрямку руху води. Лопаті 7, що знаходяться в зоні холостого ходу, під дією течії займають положення паралельне до потоку води і майже не чинять опору руху води. Запропонована турбіна може служити приводом для стаціонарних та плаваючих мікроелектростанцій, які можна буде використовувати на рівнинних та гірських річках. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Низькошвидкісна гідродинамічна турбіна з саморегулюючою системою рухомих лопатей, що містить вал, лопаті і два паралельних зварних колеса, яка відрізняється тим, що лопаті виконані у вигляді суцільних пластин з відношенням сторін 1:3 і більше, осі обертання лопаті розташовані на більшій стороні і кріпляться в підшипниках, які розташовані на зовнішніх ободах колеса, а стопори кріпляться на внутрішніх ободах зварного колеса, при цьому пристрій містить плаваючу платформу з каркасом і плаваючими поплавками. 2 UA 80343 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3