УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ ТЕКУЩЕЙ СРЕДЫ

Полезная модель относится к области малой энергетики, а именно к устройствам для преобразования энергии текущей воды в электрическую энергию и может быть использовано для установки в русла рек.
Наиболее близким по технической сути является «Двигатель для утилизации текущей среды» по патенту РФ на полезную модель №109348 от 10.06.2011, опубликован 10.10.2011, МПК H02K 7/18, F03B 13/10, F03B 3/04. Описанное в прототипе техническое решение состоит из погружного корпуса установленного на фундаменте на дне реки, с жестко связанной надводной площадкой на которой размещены цепные привода от рабочих колес к электрогенератору. В подводной части корпуса установлены два рабочих колеса, причем направление лопаток имеют зеркальное отображение. При движении потока воды через рабочие колеса создается крутящий момент на обоих колесах направленных противоположно друг другу и соответственно колеса гидротурбины начинают вращаться противоположно друг другу. Вращение колес передается цепной передачей на два вала отбора мощности которые кинематически связанные с электрогенератором.
Недостатками описанного в прототипе решения являются:
Устройство утилизирует только кинетическую энергию потока, не утилизируя потенциальную;
Наличие цепной передачи, которая требует постоянного контроля, регулировки натяжения цепи, периодической смазки, не высокий ресурс работы, нет возможности передачи большой мощности;
Наличие большого числа деталей, пар трения которые резко снижают КПД в целом;
Рабочие колеса охватывают площадь от дна до поверхности реки без защитных решеток, что может привести к попаданию крупных рыб и сора в противоположно вращающиеся рабочие колеса и их заклиниванию;
Изобретение не может работать при ледовом покрытии реки, так как силовая часть находится на платформе поверх реки;
Изобретение должно иметь довольно прочный фундамент, расположенного на дне реки, который должен удержать всю установку в целом (высокая парусность установки и наличие тяжелой надводной части - площадки обслуживания с электрогенератором).
Задачей предлагаемого технического решения является повышение коэффициента полезного действия утилизации энергии текущей среды. Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение коэффициента полезного действия утилизации энергии текущей среды. Кроме того задачей предлагаемого технического решения являются создание устройства позволяющего утилизировать энергию текущей среды всесезонно.
Поставленная задача решена за счет устройства для утилизации энергии текущей среды содержащего открытый с двух торцов сужающийся канал, в котором расположены, по меньшей мере, три соосных рабочих колеса, снабженные плоскими лопатками, при этом угол между рабочими плоскостями лопаток смежно установленных рабочих колес составляет от 87° до 93°, а рабочие колеса установлены с возможностью передачи вращения на единый связанный с генератором вал; канал выполнен коническим; входное отверстие канала снабжено диффузором; выходное отверстие канала снабжено расширяющимся соплом; площадь поперечного сечения выходного отверстия канала составляет не больше 1/3 от площади поперечного сечения входного отверстия канала.
Суть технического решения иллюстрирована чертежами, где на фиг.1 - устройство для утилизации энергии текущей среды.
На фиг.1 изображены устройство 1 для утилизации энергии текущей среды, поток 2, канал 3, первое рабочее колесо 4, второе рабочее колесо 5, третье рабочее колесо 6, лопатки 7, генератор 8, вал 9, диффузор 10, сопло 11.
Устройство для утилизации энергии текущей среды выполнено следующим образом.
Устройство 1 для утилизации энергии текущей среды содержит корпус, в котором размещен открытый с двух противоположных торцов канал 3. Канал 3 выполнен сужающимся от входного отверстия к выходному. Опционально канал 3 выполнен коническим. В канале 3 расположены, по меньшей мере, три рабочих колеса 4, 5 и 6, снабженные плоскими лопатками 7. Все рабочие колеса 4, 5 и 6 выполнены соосными между собой. Угол между рабочими плоскостями лопаток 7 смежно установленных рабочих колес составляет от 87° до 93°. Рабочие колеса 4, 5 и 6 установлены с возможностью передачи вращения на единый связанный с генератором 8 вал 9. Колеса 4, 5 и 6 установлены на соосных валах связанных между собой, которые передают вращение на вал 9, при помощи любой имеющийся на сегодняшний день передачи, например при помощи конической передачи. Генератор 8 опционально установлен в непосредственной близости от устройства 1. Входное отверстие в канал 3 опционально снабжено диффузором 10. Выходное отверстие из канала 3 опционально снабжено расширяющимся соплом 11. Площадь поперечного сечения выходного отверстия канала 3 составляет не больше 1/3 от площади поперечного сечения входного отверстия в канал 3.
Устройство для утилизации энергии текущей среды работает следующим образом.
Поток 2, пройдя диффузор 10 на входном отверстии канала 3, попадает на лопатки 7 ближнего к входному отверстию канала рабочего колеса 4, вращая его. Лопатки 7 первого рабочего колеса 4 расположены под углом 20-50° к плоскости его вращения. Установка угла более 45° и выше увеличивает сопротивление лопаток 7. Пройдя первое рабочее колесо 4, поток 2 попадает на второе рабочее колесо 5, лопатки 7 которого расположены под углом 87° до 93° к лопаткам 7 первого рабочего колеса 4. Такое расположение лопаток 7 смежных колес 4 и 5 позволяет максимально утилизировать кинетическую энергию потока 2. После прохождения второго рабочего колеса 7 поток попадает на третье рабочее колесо 6, лопатки 7 которого расположены под углом 87° до 93° к лопаткам 7 второго рабочего колеса 5. Выполнение канала сужающимся позволяет ускорять поток. Все рабочие колеса 4, 5 и 6 передают вращение на вал генератора 8. Конструкция устройства 1 позволяет располагать генератор 8 в непосредственной от него близости.
Техническим эффектом предлагаемого технического решения является повышение коэффициента полезного действия утилизации энергии текущей среды за счет устройства для утилизации энергии текущей среды содержащего открытый с двух торцов сужающийся канал, что приводит к ускорению потока воды внутри канала, в самом канале расположены, по меньшей мере, три соосных рабочих колеса, снабженные плоскими лопатками, при этом угол между рабочими плоскостями лопаток смежно установленных рабочих колес составляет от 87° до 93°, на данном интервале поток воды ударяется в лопатку под прямым углом тем самым отдает больше энергии чем при более остром или тупом угле удара, большее отклонение от данного интервала вызывает дополнительное сопротивление и неполное преобразование энергии от взаимодействия воды и рабочего колеса, рабочие колеса установлены с возможностью передачи вращения на единый связанный с генератором вал; канал выполнен коническим; входное отверстие канала снабжено диффузором; выходное отверстие канала снабжено расширяющимся соплом; площадь поперечного сечения выходного отверстия канала составляет не больше 1/3 от площади поперечного сечения входного отверстия канала.