Турбина, включающая, по крайней мере, два полых объемных колеса, вложенных друг в друга - RU2649163C2
Код документа: RU2649163C2
Чертежи
Описание
Крыльчатки (мельницы) издавна используются для получения энергии из потоков, например ветряные мельницы соответствующих размеров используются в пустынных странах для подъема воды из колодцев, в Европе мельницы используются для организации водопоя для скота на лугах, а также ветряные мельницы используются, чтобы молоть муку.
Эти крыльчатки прошли проверку временем в связи с тем, что у них большая поверхность соприкосновения с воздухом, называемая омываемой поверхностью, благодаря наличию многочисленных широких лопастей, которые охватывают практически весь круг, таким образом захватывая максимальное количество энергии, содержащейся в ветре, при минимальном диаметре.
Новые высокие ветряные установки, которые портят пейзаж в наше время, имеют малую омываемую поверхность, и, соответственно, их средняя отдача составляет около 20%.
Ветряные рукава, которые указывают направление и силу ветра в аэропортах и на обочинах дорог, являются еще одним примером использования ветра с помощью объемного устройства.
Компьютерный промышленный инструмент «CAPRYZ» позволяет быстро генерировать по запросу сколько угодно проектов винтовых лопастей сложных форм и создавать компьютерные шаблоны для их изготовления.
Благодаря длительному и утомительному поиску, проводимому в течение десятилетий, стало возможным создание новых турбин, состоящих из полых объемных (3D) колес, вставленных одно в другое, которые позволяют захватить одинаковое количество энергии, при диаметре в 6-10 раз меньше, чем у крупных ветряков, используемых в наше время.
Турбина в соответствии с настоящим изобретением захватывает поток почти всей своей круговой поверхностью полого фиксированного колеса так же, как и ветряной рукав, и при помощи присоединенных лопастей создает каналы, направляющие поток не в конец рукава, а по касательной, по его бокам.
Новизна заключается в том, что вращающееся полое колесо окружает фиксированное колесо и принимает, через внутреннюю часть, всей круговой поверхностью, потоки, которые направляются каналами фиксированного колеса, в свои ковши, размещенные так, чтобы они отталкивались и двигались, как в турбине Пелтона, которые используются в течение многих лет в гидроэлектростанциях, и имеют такую же большую отдачу до 90%.
Формы лопастей, которые входят в конструкцию этих колес, сложны и должны подбираться для каждого колеса с учетом вида потоков и желаемых характеристик.
Поочередно соединяющиеся лопасти фиксированного и вращающегося колес образуют очень прочную механическую структуру в виде пчелиных сот, и само двигающееся колесо также защищено фиксированным колесом.
Эти турбины, состоящие, по меньшей мере, из двух полых объемных колес, вложенных одно в другое, отличаются, с одной стороны, тем, что фиксированное полое колесо (A) открыто в передней части для приема потока, в сторону наибольшего диаметра, и оно состоит из вогнутых дисков, расположенных подряд (B), внутренний диаметр каждого из которых уменьшается от передней части к центру, и их внутренние края направлены вперед, и к ним прикреплены лопасти, предпочтительно спиралевидной формы (C), которые расположены от передней части к центру и создают с помощью дисков потоки, направленные тангенциально к периферии колеса. С другой стороны, имеется, по крайней мере, одно вращающееся колесо (D), которое окружает фиксированное колесо. Вращающееся колесо состоит из лопастей, предпочтительно спиралевидной формы, которые прикреплены от большого диаметра к центру и изогнуты в форме полых ковшей, один край которых направлен по касательной (E) внутрь этого колеса, и эти ковшеобразные лопасти закреплены на круглых дисках (F), которые ведут изнутри наружу и разделяют ковши между собой, и внутренние края вышеуказанных дисков в идеале должны быть выровнены с дисками фиксированного колеса (G).
Также, фиксированное колесо снабжено круглым щитом, расположенным внутри в центральной части, ориентированным вперед (H).
Также, турбины находятся внутри внешнего корпуса, который защищает колеса, и этот корпус спереди прикреплен к фиксированному колесу, причем отверстие впереди корпуса меньше (I), чем отверстие за вращающимся колесом (J).
Строго говоря, вращающееся колесо держится в центре на подшипнике (K), поддерживающем с внутренней стороны фиксированное колесо и опоры, расположенные радиально, которые присоединены к фиксированному корпусу устройства.
Кроме того, лопасти фиксированного колеса большего диаметра закреплены к внутреннему диаметру фиксированного корпуса кольцом, вытянутым вперед, которое прикрепляет колесо к соплу и присоединяется к верхнему краю корпуса.
Геометрически боковой контур колес внутри и снаружи обычно имеет полусферическую или стрельчатую форму.
Следует отметить, что перед фиксированным колесом размещена сетка (фильтр), отверстия которой имеют меньшие размеры, чем отверстия каналов, и, с другой стороны, этот фильтр поддерживается в центре концевой частью щита.
Следует также отметить, что на внешнем диаметре щита находится самый последний малый диск фиксированного колеса.
Для размещения турбин снизу фиксированного корпуса расположены фиксирующие крепежи.
Изображения представляют собой схемы, намеренно упрощенные частичные секции, которые демонстрируют базовую конструкцию заявляемой турбины.
На фигуре 1 показана половина поперечного сечения, которая демонстрирует, что фиксированное полое колесо (A) открыто в передней части, через которую поступает поток, проходящий к внешнему диаметру, и состоит из дисков, расположенных подряд (B), внутренний диаметр каждого из которых уменьшается от передней части к центру, и их внутренние края направлены вперед, и на них прикреплены лопасти, предпочтительно спиралевидной формы (C), которые ведут от передней части к центру и создают с помощью дисков каналы, направленные по касательной к краю колеса; и что, с другой стороны, по крайней мере, одно вращающееся колесо (D), которое окружает фиксированное колесо, состоит из лопастей, предпочтительно спиралевидной формы, которые ведут от большого диаметра в сторону центра и изогнуты в форме полых ковшей, один край которых направлен по касательной (E) внутрь этого колеса, и эти ковшеобразные лопасти пересекаются с дисками (F), которые ведут изнутри наружу и разделяют ковши между собой, и внутренние края указанных дисков в идеале должны быть выровнены с дисками фиксированного колеса (G).
Также показано, что фиксированное колесо снабжено внутри в центре круглым щитом, край которого направлен вперед (H), а также, что турбины находятся внутри внешнего корпуса, который защищает колеса, и этот корпус спереди прикреплен к фиксированному колесу, причем отверстие впереди корпуса меньше (I), чем отверстие за вращающимся колесом (J).
Также показано, что вращающееся колесо держится в центре на подшипнике (K), опирающемся с внутренней стороны на фиксированное колесо и опоры, расположенные радиально (L), которые присоединены к фиксированному корпусу всего устройства.
Кроме того, показано, что внешний диаметр лопасти фиксированного колеса прикреплен к внутреннему диаметру фиксированного корпуса кольцом (M), вытянутым вперед, которое прикрепляет колесо к соплу, и присоединяется к верхнему краю корпуса.
Также показано, в качестве примера, что боковой контур колес внутри и снаружи обычно имеет полусферическую или стрельчатую форму (N).
Также показано, что, с одной стороны, перед фиксированным колесом размещается сетка (фильтр) (O), отверстия которой имеют меньшие размеры, чем отверстия каналов, и, с другой стороны, этот фильтр поддерживается в центре концевой частью щита.
Также показано, что на внешнем диаметре щита находится самый последний малый диск (P) фиксированного колеса.
На фигуре 2 показан с одной стороны один круговой диск (B) фиксированного колеса (A), на котором расположена лопасть (C), направляющая поток к краю колеса, и с другой стороны один круговой диск (F) роторного колеса (D), который соединяется с продольными лопастями в форме ковша, чей внутренний край направлен по касательной (E).
Реферат
Изобретение относится к турбине на воздушном или водном потоке. Турбина состоит, по меньшей мере, из двух полых объемных колес, вложенных одно в другое. С одной стороны, фиксированное полое колесо (А) открыто в передней части для приема потока, в сторону наибольшего диаметра, и оно состоит из вогнутых дисков, расположенных подряд (В), внутренний диаметр каждого из которых уменьшается от передней части к центру, и их внутренние края ориентированы вперед, и к ним прикреплены лопасти, предпочтительно спиралевидной формы (С), расположенные от передней части к центру и с помощью дисков обеспечивающие формирование потоков, направленных по касательной к краю колеса. С другой стороны, по крайней мере, одно роторное колесо (D) охватывает фиксированное полое колесо (А) и состоит из лопастей, предпочтительно спиралевидной формы, которые прикреплены от большого диаметра к центру и изогнуты в форме полых ковшей, один край которых направлен по касательной (Е) внутрь этого колеса, и эти ковшеобразные лопасти закреплены на круглых дисках (F), которые ведут изнутри наружу и разделяют ковши между собой, а внутренние края вышеуказанных дисков выровнены с дисками фиксированного колеса (G). Изобретение направлено на получение максимальной мощности. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
