RU2659874C1 - Flow energy converter - Google Patents

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering, hydraulics and can be used in the field of energy conversion of a liquid flow into rotary motion, for the purpose of transfer to or generation of an electric generator. Flow energy converter includes shaft 1, conical-shaped tubular spiral 2 having inlet channel 3 and output path 4. Shaft 1 is pressed into thrust bearing 5, that is rigidly fixed to pillar 6. To shaft 1, conical base 7 is rigidly fixed, to which helix 2 is rigidly attached. Inlet and outlet nozzles 8 and 9 of the working medium are connected via articulated joints 10, 11 to shaft 1. Shaft 1 has partition 12. Spigot 13 and shock valve 14 are mounted on nozzle 9.

EFFECT: invention is simple in manufacture and has a long period of use.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, гидравлике и может быть использовано в области преобразования энергии потока жидкости во вращательное движение, с целью передачи на электрогенератор или ее аккумулирования, например для энергоснабжения автономных потребителей.The invention relates to energy, hydraulics and can be used in the field of converting the energy of a fluid flow into rotational motion, with the aim of transferring it to an electric generator or accumulating it, for example, for power supply of autonomous consumers.

Известно устройство для преобразования энергии воды в электрическую энергию, содержащее водяное колесо из жестко соединенных барабана, боковых стенок, лопаток и ступицы, жестко скрепленной спицами с барабаном, соединенное механической передачей посредством редуктора с электрогенератором, подшипниковые узлы, опоры, водоподводящую и водоотводящую системы, водоудерживающий элемент. Водяное колесо посредством ступицы и подшипниковых узлов установлено на оси, закрепленной на опорах, а в качестве электрогенератора использован асинхронный двигатель, связанный с системой автоматического управления, включающей блок коммутационной и измерительной аппаратуры, к которому подключены блоки конденсаторов возбуждения, тиристорных преобразователей, полезной нагрузки, и блок регулирования, защиты и управления, соединенного с блоком тиристорных преобразователей, к которому присоединены блоки балластной нагрузки и конденсаторов возбуждения, при этом механическая передача выполнена в виде цепной передачи, ведущая звездочка которой закреплена на спицах водяного колеса (RU 2306453 C2, F03B 7/00, 20.09.2007).A device is known for converting water energy into electrical energy, comprising a water wheel of a rigidly connected drum, side walls, blades and a hub rigidly fastened with needles to a drum, coupled by a mechanical transmission by means of a reducer with an electric generator, bearing assemblies, bearings, water supply and water removal systems, water holding element. The water wheel through the hub and bearing assemblies is mounted on an axis fixed to the supports, and an asynchronous motor is used as an electric generator, connected to an automatic control system including a block of switching and measuring equipment, to which are connected blocks of field capacitors, thyristor converters, payloads, and a control, protection and control unit connected to a thyristor converter unit to which ballast load units and condensate are connected exciters, while the mechanical transmission is made in the form of a chain transmission, the drive sprocket of which is mounted on the spokes of the water wheel (RU 2306453 C2, F03B 7/00, 09/20/2007).

Недостатками известного технического решения являются низкий коэффициент полезного действия использования воды, обусловленный тем, что наполняемость отсеков водяного колеса составляет половину от потока воды, при этом часть воды выливается из отсеков при вращении из-за наличия зазора между поверхностями колеса и водоудерживающего элемента, а также сложная в изготовлении конструкция лопастей колеса и необходимость использования их в большом количестве с целью увеличения наполняемости отсеков колеса водой.The disadvantages of the known technical solutions are the low efficiency of the use of water, due to the fact that the occupancy of the compartments of the water wheel is half of the flow of water, while part of the water is poured out of the compartments during rotation due to the presence of a gap between the surfaces of the wheel and the water-retaining element, as well as the complex in manufacture, the design of the wheel blades and the need to use them in large quantities in order to increase the filling capacity of the wheel compartments with water.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является преобразователь энергии потока, содержащий вал, трубчатую спираль конической формы, имеющую канал входа и канал выхода, при этом вал запрессован в упорный подшипник, который жестко закреплен к стойке, также к валу жестко закреплено конусоидальное основание, к которому в свою очередь жестко крепят трубчатую спираль конической формы (US 2544154 А, F01D 1/34, 06.06.1951).The closest in technical essence to the proposed technical solution is a flow energy converter comprising a shaft, a conical tubular spiral having an input channel and an output channel, the shaft being pressed into a thrust bearing that is rigidly fixed to the strut, and a cone-shaped base is rigidly fixed to the shaft , to which, in turn, a conical-shaped tubular spiral is rigidly fixed (US 2544154 A, F01D 1/34, 06/06/1951).

Недостатками известной конструкции является невозможность обратимости преобразования поднимаемого потока жидкости в механическую энергию.The disadvantages of the known design is the impossibility of reversibility of the conversion of the rising fluid flow into mechanical energy.

Технический результат заключается в увеличении использования энергии протекающей рабочей среды, а также в возможности преобразования энергии потока жидкости в механическую или электрическую энергии, простоте изготовления устройства и увеличении срока его использования.The technical result consists in increasing the use of energy of the flowing working medium, as well as in the possibility of converting the energy of the fluid flow into mechanical or electrical energy, the simplicity of manufacturing the device and increasing the period of its use.

Сущность изобретения заключается в том, что преобразователь энергии потока включает вал, трубчатую спираль конической формы, имеющую канал входа и канал выхода. Вал запрессован в упорный подшипник, который жестко крепится к стойке. Также к валу жестко закреплено конусоидальное основание, к которому в свою очередь жестко крепят трубчатую спираль конической формы. Патрубки входа и выхода рабочей среды соединены через шарнирные соединения с валом. Вал имеет перегородку, а на патрубке выхода установлен спускник и ударный узел.The essence of the invention lies in the fact that the energy converter of the flow includes a shaft, a conical tubular spiral having an input channel and an output channel. The shaft is pressed into a thrust bearing, which is rigidly attached to the stand. Also, a conical base is rigidly fixed to the shaft, to which, in turn, a conical spiral tube is rigidly fixed. The nozzles of the inlet and outlet of the working medium are connected through articulated connections to the shaft. The shaft has a baffle, and a trigger and an impact assembly are installed on the outlet pipe.

На чертеже представлена конструкция преобразователя энергии потока.The drawing shows the design of the energy Converter flow.

Преобразователь энергии потока включает вал 1, трубчатую спираль конической формы 2, имеющую канал входа 3 и канал выхода 4. Вал 1 запрессован в упорный подшипник 5, который крепят жестко к стойке 6. Также к валу 1 жестко закреплено конусоидальное основание 7, к которому жестко крепится трубчатая спираль конической формы 2. С валом 1 соединены патрубки входа 8 и выхода 9 рабочей среды через шарнирные соединения 10, 11 с возможностью вращательного движения устройства. Вал 1 включает перегородку 12, а на патрубке выхода 9 рабочей среды установлен спускник 13 с возможностью удаления воздуха из полостей устройства и ударный узел 14.The flow energy converter includes a shaft 1, a conical tubular spiral 2, having an input channel 3 and an output channel 4. The shaft 1 is pressed into a thrust bearing 5, which is fixed rigidly to the stand 6. Also, a conical base 7 is rigidly fixed to the shaft 1, to which is rigidly a tubular spiral of a conical shape is attached 2. The inlet 8 and the outlet 9 of the working medium are connected to the shaft 1 through swivel joints 10, 11 with the possibility of rotational movement of the device. The shaft 1 includes a baffle 12, and a descent 13 is installed on the outlet pipe 9 of the working medium with the possibility of removing air from the cavities of the device and the shock assembly 14.

Преобразователь энергии потока работает следующим образом. Изначально осуществляют настройку ударного узла 14 (RU 177025 U1 , F15B 21/12, F24D 3/02, 06.02.2018), которая заключается в подборе периодичных возвратно-поступательных движений клапана, для создания определенной периодичности пульсации скорости жидкости. Пульсирующий поток рабочей среды поступает в патрубок входа 8 рабочей среды и через канал входа 3 попадает в трубчатую спираль конической формы 2, затем покидает ее через патрубок выхода 9 рабочей среды, проходя через канал выхода 4, на патрубке выхода 9 рабочей среды устанавливают ударный узел 14, необходимый для осуществления пульсирующей подачи потока жидкости. Чтобы направить поток жидкости в трубчатую спираль конической формы 2, в валу 1 предусмотрена перегородка 12. Патрубки входа 8 и выхода 9 рабочей среды присоединены к валу 1 с помощью шарнирных соединений 10, 11. При определенной частоте пульсирующего потока жидкости, в трубчатой спирали конической формы 2, закрепленной на конусоидальном основании 7, вследствие конической формы возникает центробежная сила и тангенциальная составляющая ускорения, равнодействующая которой создает вращающий момент и приводит вал во вращение. Вследствие чего потенциальная энергия потока жидкости переходит в кинетическую энергию вращения вала 1. Вал 1 для реализации энергии вращения запрессован в упорный подшипник 5, который в свою очередь жестко закреплен на стойке 6. Для удаления воздуха из полостей устройства предусмотрен спускник 13. Величина вырабатываемой энергии зависит от количества прокачиваемой рабочей среды, проходящей через преобразователь энергии потока и частоты вращения ударного узла 14. Для увеличения производительности устройства необходимо увеличивать ее размеры и объем подачи рабочей среды.The flow energy converter operates as follows. Initially, the shock assembly 14 is set up (RU 177025 U1, F15B 21/12, F24D 3/02, 02/06/2018), which consists in selecting periodic reciprocating valve movements to create a certain periodicity of fluid velocity pulsation. The pulsating flow of the working medium enters the nozzle of the inlet 8 of the working medium and through the inlet channel 3 enters a tubular spiral of a conical shape 2, then leaves it through the nozzle of the outlet 9 of the working medium, passing through the outlet channel 4, an impact assembly 14 is installed on the outlet pipe 9 of the working medium required for pulsating fluid flow. In order to direct the fluid flow into the tubular spiral of a conical shape 2, a baffle is provided in the shaft 1 12. The nozzles of the input 8 and the output 9 of the working medium are connected to the shaft 1 by means of swivel joints 10, 11. At a certain frequency of the pulsating fluid flow, in a tubular spiral 2, mounted on a conical base 7, due to the conical shape, a centrifugal force and a tangential acceleration component arise, the resultant of which creates a torque and drives the shaft. As a result, the potential energy of the fluid flow passes into the kinetic energy of rotation of the shaft 1. The shaft 1 is pressed into the thrust bearing 5 to realize the rotation energy, which, in turn, is rigidly mounted on the stand 6. A vent is provided for removing air from the device cavities 13. The amount of generated energy depends from the amount of pumped working medium passing through the energy converter of the flow and rotation frequency of the shock assembly 14. To increase the productivity of the device, it is necessary to increase its size and measures the amount of flow of the working environment.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет использовать рабочую среду полностью, кроме того, отсутствует необходимость постоянного присутствия обслуживающего персонала, при этом устройство простое в изготовлении и имеет длительный срок использования.Compared with the known solution, the proposed one allows you to use the working environment completely, in addition, there is no need for the constant presence of maintenance personnel, while the device is simple to manufacture and has a long term of use.

Claims (1)

Преобразователь энергии потока, включающий вал, трубчатую спираль конической формы, имеющую канал входа и канал выхода, при этом вал запрессован в упорный подшипник, который жестко закреплен к стойке, также к валу жестко закреплено конусоидальное основание, к которому в свою очередь жестко крепят трубчатую спираль конической формы, отличающийся тем, что патрубки входа и выхода рабочей среды соединены через шарнирные соединения с валом, при этом вал имеет перегородку, а на патрубке выхода установлен спускник и ударный узел.A flow energy converter comprising a shaft, a conical tubular spiral having an input channel and an output channel, the shaft being pressed into a thrust bearing, which is rigidly fixed to the strut, and a cone-shaped base is rigidly fixed to the shaft, to which, in turn, the tubular spiral is rigidly fixed conical shape, characterized in that the nozzles of the input and output of the working medium are connected through articulated connections to the shaft, while the shaft has a partition, and a trigger and a shock assembly are installed on the output pipe.

Images