Устройство для использования энергии текучей среды

 

Использование: гидроэнергетика, в частности преобразование энергии текучей среды. Сущность изобретения: на дне водоема закреплена вертикальная подставка с установленными на ней лопастным турбинным колесом и электрогенератором, последний выполнен в виде двух пар, расположенных в горизонтальной плоскости один внутри другого конических тарельчатых статора и ротора соответственно, причем обе пары обращены друг к другу большими основаниями, а турбинное колесо расположено между парами, при этом наружные конические поверхности тарельчатых роторов снабжены вертикальными турбинными лопастями, на наружных конических поверхностях статоров выполнены пазы с капсулированной обмоткой в виде сегментных групп, расположенных равномерно по окружности, а статоры и турбинное колесо представляют собой одно целое и установлены с возможностью вращения навстречу тарельчитым ротором. 2 ил.

Изобретение относится к малой гидроэнергетике и предназначено для использования энергии текучей среды.

Известен гидроагрегат, который содержит водовод, расположенную в нем гидротурбину с горизонтальным валом, снабженным конической шестерней, и установленный вне водовода генератор с вертикальным валом, имеющим коническую шестерню, взаимодействующую с шестерней горизонтального вала гидротурбины. Гидроагрегат дополнительно содержит вторую гидротурбину, расположенную соосно с первой и имеющую горизонтальный вал с конической шестерней, взаимодействующей с горизонтальной шестерней вертикального вала ротора. Вертикальный вал ротора установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен второй конической шестерней, входящей в зацепление с правой и левой вертикальными коническими шестернями поочередно.

Недостатком данного гидроагрегата является сложность его кинематической схемы и, как следствие, пониженная надежность.

Известна также волновая энергетическая установка, которая содержит поплавок и связанный с ним вертикально расположенный трубчатый корпус, погруженный под уровень воды и имеющий внутри сужающийся участок, в котором размещены капсула и гидротурбина, кинематически соединенная с электрогенератором, размещенным внутри капсулы и имеющим ротор и статор с обмотками. Рабочее колесо гидротурбины с каждого торца снабжено направляющим аппаратом, ротор электрогенератора закреплен на внутренней части рабочего колеса и снабжен постоянными магнитами с осевыми ориентированиями полюсов, а статор выполнен из двух частей, размещенных с зазором снизу и сверху от ротора и снабженных скобообразными башмаками, подошвы которых установлены напротив магнитов ротора.

Недостатком данной установки является ее сложность, большой вес и ограниченная мощность.

Эта установка для использования энергии текучей среды может служить прототипом и базовым объектом для предлагаемого устройства.

Цель изобретения - упрощение конструкции установки и повышение ее мощности.

Поставленная цель достигается тем, что электрогенератор установки выполнен в виде двух пар расположенных в горизонтальной плоскости и один внутри другого конических тарельчатых статора и ротора, причем обе пары обращены друг к другу большими основаниями, а между парами расположено турбинное колесо барабанного типа при этом наружные конические поверхности тарельчатых роторов снабжены вертикальными турбинными лопастями, а наружные конические поверхности статоров - пазами с капсулированной обмоткой в виде сегментных групп, расположенных равномерно по окружности, причем тарельчатые статоры и колеса барабанного типа представляют собой одно целое и выполнены с возможностью вращения навстречу тарельчатым роторам.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, продольный разрез А-А; на фиг. 2 - вид установки в плане.

Установка для использования энергии текучей среды содержит горизонтальные конические тарельчатые роторы 1, являющиеся одновременно роторами электрогенератора. Внутри роторов 1 расположены горизонтальные конические статоры 2, являющимися одновременно статорами электрогенератора. Роторы 1 и статоры 2 образуют две пары, обращенные друг к другу большими основаниями. Между парами расположено турбинное колесо 3 барабанного типа. Колесо 3 жестко связано со статорами 2.

Конические наружные поверхности роторов 1 снабжены вертикальными турбинными лопастями 4, а наружные конические поверхности статоров 2 снабжены пазами 5, которые образуют сегментные группы, расположенные равномерно по окружности. Количество сегментных групп любое, но не меньше двух. Пазы 5 статоров 2 заполнены капсулированной обмоткой (не показана). На фиг. 2 показаны вертикальные лопасти 4 и пазы статора 5 только верхней пары, на нижней все аналогично. Кроме того показана условно только одна сегментная группа пазов 5 верхней пары.

Роторы 1 и статоры 2, а также жестко связанное со статорами колесо барабанного типа 3 выполнены с возможностью вращения навстречу друг другу. Установка расположена на подставке 6 установленной на дне и зафиксированной относительно дна с помощью растяжек 7 и якорей 8, а вся установка зафиксирована относительно берега с помощью растяжек 9. Передача электроэнергии от установки к потребителям осуществляется с помощью электрокабеля 10.

Работает установка для использования энергии текучей среды следующим образом.

Вся установка погружается в воду и устанавливается на подставку 6, которая фиксируется относительно дна с помощью растяжек 7 и якорей 8, а сама установка фиксируется относительно берега с помощью растяжек 9. Вода, своим течением воздействует на вертикальные турбинные лопасти 4, установленные на наружных конических поверхностях роторов 1 и вертикальные турбинные лопасти барабанного колеса 3. Колесо 3 и жестко связанные с ним статоры 2 начинают вращаться навстречу вращению роторов 1. В обмотке пазов статора возникает электродвижущая сила и полученная таким образом электроэнергия с помощью кабеля 10 передается потребителям.

Предлагаемая установка обладает существенными преимуществами по сравнению с прототипом и базовым объектом. Во-первых установка не имеет электрогенератора, т. к. сама является электрогенератором, а следовательно не имеет редуктора и кинематических пар для передачи крутящего момента, что существенно упрощает конструкцию и позволяет сделать ее полностью затопляемой, а это, в свою очередь, позволяет значительно снизить нагрузку на подшипники за счет силы Архимеда, можно вовсе избавиться от упорных подшипников (вода сама является упорным подшипником). Наличие конических роторов и статоров, а также то, что статор находится внутри ротора позволяет, по сравнению с осевыми роторами и статорами получить при том же диаметре ротора дополнительный крутящий момент, за счет того, что ротор не закрывается статором, и так же воспринимает энергию текущей воды, а наличие турбинного колеса барабанного типа позволяет роторам 1 вращаться навстречу статорам 2, что при той же линейной скорости увеличивает электрическую мощность установки по-крайней мере вдвое, со всем вытекающим отсюда экономическим эффектом.

Так как роторы не закрываются статорами, это позволяет уменьшить размеры лопастей по высоте на конической поверхности ротора и за счет этого уменьшения ввести дополнительное колесо, обеспечивающее встречность вращения. Таким образом, при такой же длине рабочих лопастей как у прототипа на предлагаемой установке можно получить в два раза больше электроэнергии. (56) Авторское свидетельство СССР N 1583649, кл. F 03 B 13/12, опубл. 1990.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, содержащее горизонтально расположенное лопастное турбинное колесо барабанного типа, связанное с электрогенератором, отличающееся тем, что, с целью повышения мощности и упрощения конструкции, электрогенератор выполнен в виде двух пар расположенных в горизонтальной плоскости один в другом конических тарельчатых статора и ротора соответственно, причем обе пары обращены одна к другой большими основаниями, а турбинное колесо расположено между парами, при этом наружные конические поверхности тарельчатых роторов снабжены вертикальными турбинными лопастями, на наружных конических поверхностях статоров выполнены пазы с капсулированной обмоткой в виде сегментных групп, расположенных равномерно по окружности, а статоры и турбинное колесо представляют собой одно целое и установлены с возможностью вращения навстречу тарельчатым роторам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2