початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2281412

ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ ПОТОКУ СЕРЕДОВИЩА

Ім'я винахідника: Дубовський Леонід Якович (RU); Міхалап Валерій Іванович
Ім'я патентовласника: Дубовський Леонід Якович (RU); Міхалап Валерій Іванович
Адреса для листування: 197227, Санкт-Петербург, а / я 405, С.А. Воропаєв
Дата початку дії патенту: 2004.12.20

Винахід відноситься до засобів для перетворення енергії потоку середовища, наприклад вітру, води, і може бути використано, наприклад, у вітроенергетиці, зокрема в вітроустановках для використання енергії вітру. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності роботи установки за рахунок забезпечення можливості спільної, узгодженої та синхронізованою роботи декількох поворотних лопатей, що призводить до більш ефективного використання енергії потоку середовища. Пристрій містить силову опору з валом, планетарний механізм з корпусом, що містить пару співвісних конічних коліс, встановлених на півосях і мають по два зубчастих вінця, пару співвісних конічних коліс, що мають по одному зубчастому вінця, центральне конічне колесо. Великі зубчасті вінці першої пари конічних коліс рівновеликі зубчатому вінця центрального конічного колеса і знаходяться з ним в зачепленні, а малі зубчасті вінці першої пари конічних коліс рівновеликі зубчастим вінців другої пари конічних коліс і знаходяться з ними в зачепленні. Кожне парне конічне колесо має співвісний ведений вал з фланцем, причому на кожному фланці закріплена поворотна лопать перпендикулярно відомому валу. На кожному фланці додатково встановлена ​​друга поворотна лопать перпендикулярно першої лопаті, орієнтована в протилежному напрямку щодо першої лопаті.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до засобів для перетворення енергії потоку середовища, наприклад вітру, води, і може бути використано, наприклад, у вітроенергетиці, зокрема в вітроустановках для використання енергії вітру.

Для оцінки новизни і винахідницького рівня заявленого рішення розглянемо ряд відомих технічних засобів аналогічного призначення.

Відомо ветропріемное пристрій у вигляді вітроколеса з поворотними лопатями, забезпеченими пристроями захисту від перевантаження, встановленими на радіальних штангах, механізму орієнтування ветропріемного пристрою, механізму розвороту лопатей, що містить планетарний механізм з елементами мальтійського механізму, і передавальні механізми розвороту лопатей, кінематично жорстко пов'язані з сателітами планетарного механізму за допомогою зубчастих пар і гнучких механічних передач, см. заявку на видачу патенту РФ на винахід №94021138, F 03 D 5/00.

За допомогою цього пристрою високий коефіцієнт використання енергії вітру за рахунок оптимізації положення лопатей щодо ветропотока і високої чутливості до вітру, надійність роботи в різних кліматичних зонах, має компактне і технологічне виконання механізмів.

Відомий механізм для перетворення обертального руху в складне, що містить корпус, вхідний і чотири вихідних валу, чотири конічних колеса, водило, загальмований центральне конічне колесо, який відрізняється тим, що водило виконано у вигляді хрестовини, що має вісь обертання, перпендикулярну площині хрестовини і проходить через центр хрестовини, на якій розташовані дві пари співвісних конічних коліс, кожне конічне колесо однієї з двох пар має по два зубчастих вінця, а кожне конічне колесо іншої пари має по одному зубчастому вінця, равновеликому малим зубчастим вінців першої пари конічних коліс, з якими воно зчеплене , хрестовина закріплена на вхідному валу, що проходить через вісь обертання хрестовини, зубчастий вінець загальмованого центрального конічного колеса збігається за розмірами з великими зубчастими вінцями перших двох конічних коліс і знаходиться з ними в зачепленні, кожне з чотирьох конічних коліс має вихідний вал, корпус складається зі склянки , закріпленого на вхідному валу, що проходить через вісь обертання склянки і нерухомої стінки, на якій закріплено загальмований центральне конічне колесо, см. патент РФ №2190790, F 16 H 2/46, патентообладателем якого є заявник даного винаходу.

Кінематичні можливості даного механізму істотно вище, ніж в аналогічних пристроях. Можливість реалізації різних тривимірних циклічних траєкторій руху функціональних елементів механічної системи значно розширює функціональне призначення даного механізму і області його застосування.

Відомий літальний апарат, що включає корпус, двигун і два підйомних пристрої, розташованих симетрично відносно поздовжньої осі корпусу в горизонтальному напрямку, який характеризується тим, що кожне з підйомних пристроїв включає в себе дві пари приводних крил, кожне з яких виконано у вигляді сектора з дугою, меншою чверті дуги утворює кола, дві осі обертання, що проходять через центр утворює кола, перша з яких - горизонтальна, перпендикулярна поздовжньої осі корпусу, а друга - вертикальна, перпендикулярна цій горизонтальній осі, при цьому на кожній із зазначених осей обертання розташоване по одній парі приводних крил з можливістю їх синхронного повороту в протилежних напрямках, горизонтальний вал, на якому закріплені обидві пари крил, розташований в просторі між площинами крил, що проходить через точку перетину горизонтальної та вертикальної осей обертання перпендикулярно цим осях і закріплений на бічній стороні корпусу з обертанням побачивши спереду на корпус для правого підйомного пристрою проти годинникової стрілки і для лівого підйомного пристрою - за годинниковою стрілкою, синхронізованим з передавальним відношенням 1: 1 з протилежним обертанням кожної пари крил, причому в початковому положенні приводні крила однієї пари розташовані в вертикальних площинах по різні боки від горизонтальної осі обертання цієї пари, а крила іншої пари розташовані в горизонтальних площинах по одну сторону від вертикальної осі обертання цієї пари, причому в початковому положенні напрямок обертання найближчих до корпусу вертикально розташованих крил обох підйомних пристроїв має вертикальну складову, спрямовану вгору, і збігається з напрямком обертання верхнього з горизонтально розташованих крил відповідного підйомного пристрою при вигляді зверху на корпус, см. патент РФ №2128131, В 64 С 29/00, патентообладателем якого є заявник даного винаходу.

Підйомна сила вищеописаної конструкції літального апарату значно перевершує підйомну силу відомих конструкцій при однакових площах робочих поверхонь підйомних пристроїв, що дозволяє істотно збільшити вагову віддачу літального апарату при зменшенні поперечних габаритів. Крім того, внаслідок паралельності площин махають крил потоку повітря при горизонтальному польоті лобове опір пропонованої конструкції значно менше, ніж у конструкції, описаної в прототипі, що дозволить досягти високих швидкостей польоту.

Відома вітроенергетична установка, що містить силову опору, механізм флюгування з хвостовим елементом, споживач потужності, кінематично пов'язаний з лопатевим ротором, що має центральне тіло, встановлені в ньому дві пари взаємно перпендикулярних валів, пов'язаних з лопатями, причому кінематична зв'язок споживача з ротором виконана у вигляді планетарного редуктора, розташованого навколо центрального тіла, забезпеченого двома парами взаємно перпендикулярних рухомих конічних шестерень, установлених на валах, і однією нерухомою конічною шестірнею, розташованої перпендикулярно іншим шестерням, при цьому перша пара протилежно розташованих шестерень входить в зачеплення з нерухомою шестернею з передавальним відношенням 1: 1 , а друга пара шестерень має зменшену висоту зуба і входить в зачеплення з першою парою. Ця установка характеризується тим, що вона додатково містить розташовану на силовий опорі платформу, при цьому споживач потужності, ротор і планетарний редуктор розміщені на цій платформі, ротор забезпечений двома додатковими валами, перший з яких встановлений горизонтально з можливістю обертання, з'єднаний з центральним тілом і кінематично пов'язаний зі споживачем потужності, а другий додатковий вал нерухомо встановлений співвісно з першим і пов'язаний з центральним тілом, причому нерухома шестерня закріплена на кінці другого вала, см. а.с. СРСР №1719714, F 03 D 5/00.

Відома вітроустановка, що містить поворотні лопаті, планетарний редуктор, центральна конічна шестерня якого розміщена на порожнистої вертикальної опорі, і встановлений в опорі вертикальний вал, перший кінець якого з'єднаний з енергетичної машиною, а на другому закріплені основні піввісь, розташовані перпендикулярно валу, пов'язані з поворотними лопатями і конічними шестернями, взаємодіючими з центральною шестірнею з передавальним співвідношенням 1: 1, при цьому вітроустановка забезпечена двома додатковими півосями, закріпленими на другому кінці вала, розташованими в площині основних піввісь і перпендикулярними їм, а й додатковими поворотними лопатями, і додатковими конічними шестернями, взаємодіючими з шестернями основних піввісь, причому лопаті основних піввісь розташовані у вертикальній площині і направлені в протилежні сторони, а лопаті додаткових піввісь розміщені в горизонтальній площині і орієнтовані в одному напрямку, см. а.с. СРСР №1652643, F 03 D 5/00.

За найбільшою кількістю подібних ознак і досягається при їх використанні результату, дане технічне рішення вибрано як прототип першого незалежного об'єкта винаходу.

Недоліками прототипу є недостатня ефективність перетворення енергії потоку середовища.

Метою винаходу є підвищення ефективності перетворення енергії потоку середовища.

Згідно винаходу пристрій для перетворення енергії потоку середовища, що містить силову опору з валом, дві пари співвісних піввісь, закріплених перпендикулярно один одному на верхньому кінці вала, чотири поворотні лопаті, розташовані перпендикулярно полуосям, планетарний механізм з корпусом, що містить дві пари співвісних конічних коліс, встановлених на півосях, центральне конічне колесо, закріплене на силовий опорі співвісно валу, характеризується тим, що перша пара співвісних конічних коліс має по два зубчастих вінця, а друга пара співвісних конічних коліс має по одному зубчастому вінця, причому великі зубчасті вінці першої пари конічних коліс рівновеликі зубчатому вінця центрального конічного колеса і знаходяться з ним в зачепленні, а малі зубчасті вінці першої пари конічних коліс рівновеликі зубчастим вінців другої пари конічних коліс і знаходяться з ними в зачепленні, при цьому кожне парне конічне колесо має співвісний ведений вал з фланцем, на якому закріплена поворотна лопать перпендикулярно відомому валу, крім того, на кожному фланці додатково встановлена ​​друга поворотна лопать перпендикулярно першої лопаті, орієнтована в протилежному напрямку щодо першої лопаті.

У цьому полягає сукупність істотних ознак винаходу, що забезпечує досягнення поставленої нами мети у всіх випадках, на які поширюється витребовують обсяг правової охорони.

Крім цього, винахід має ряд факультативних ознак, що характеризують його окремі випадки, конкретні форми його матеріального втілення, а саме:

- Поворотні лопаті виконані з формою, яка виключає можливість їх взаємодії між собою в будь-якому положенні вала;

- Поворотні лопаті виконані у вигляді сектора з дугою, меншою чверті дуги утворює кола;

- Поворотні лопаті виконані у вигляді прямокутників з округленій вершиною.

Заявлений технічне рішення є новим, так як воно характеризується наявністю сукупності ознак, відсутньої в відомих з рівня техніки технічних рішеннях.

Безпосередній технічний результат, який може бути отриманий при реалізації заявлених сукупностей ознак, полягає в підвищенні ефективності перетворення енергії потоку середовища за рахунок того, що в будь-якому положенні пристрою потік середовища одночасно взаємодіє з усіма поворотними лопатями, які в різній мірі, залежить від їх конкретного положення щодо направлення потоку середовища, але в той же час згідно один з одним перетворять енергію потоку середовища в обертання валу, створюючи на валу моменти одного напрямку.

Зазначене дозволяє визнати заявляється технічне рішення відповідним критерію "винахідницький рівень".

		Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 схематично зображено робота пристрою на прикладі показу руху чотирьох поворотних площин, на фиг.2 - загальний вигляд пристрою з вісьмома поворотними лопатями, на фіг.3 - те ж саме в іншому становищі вала, на фіг .4 - представлений розріз за планетарним механізмом, на фіг.5 - розріз А-А по фіг.4. Пристрій містить силову опору 1 з валом 2, наприклад, вертикально орієнтованим, планетарний механізм з корпусом, що містить пару співвісних конічних коліс 3, встановлених на півосях і мають по два зубчастих вінця, пару співвісних конічних коліс 4, що мають по одному зубчастому вінця, центральне конічне колесо 5. Великі зубчасті вінці першої пари конічних коліс 3 рівновеликі зубчатому вінця центрального конічного колеса 5 і знаходяться з ним в зачепленні, а малі зубчасті вінці першої пари конічних коліс 3 рівновеликі зубчастим вінців другої пари конічних коліс 4 і знаходяться з ними в зачепленні. Кожне парне конічне колесо 3, 4 має співвісний ведений вал 6 з фланцем 7. Відомі вали 6 проходять через стінки корпусу планетарного механізму з можливістю повороту. На кожному фланці 7 закріплена перша поворотна лопать 8 перпендикулярно відомому валу. На кожному фланці 7 додатково встановлена ​​друга поворотна лопать 9 перпендикулярно першої лопаті, орієнтована в протилежному напрямку щодо першої лопаті 8.

Поворотні лопаті 8 і 9 повинні бути виконані з формою, яка виключає можливість їх взаємодії між собою в будь-якому положенні вертикального вала 2. Вони можуть бути виконані у вигляді сектора з дугою, меншою чверті дуги утворює кола, або у вигляді прямокутників з округленій вершиною.

Пристрій працює наступним чином

Під впливом вітру лопаті пристрої, закріплені на вихідних валах планетарного механізму і виконані з дотриманням їх певних форм і розмірів, будуть обертатися і описувати складні циклічні просторові траєкторії. При цьому кожна з восьми лопатей в будь-якому її положенні створює щодо вертикального вала момент, при цьому напрямки моментів від всіх лопатей збігаються. Планетарний механізм синхронізує і перетворює обертання всіх співвісних вихідних валів в обертання вертикального вала.

Можливість промислового застосування заявленого технічного рішення сумніву не викликає, оскільки воно може бути реалізовано з застосуванням відомих технологій і технічних засобів. В даний час виготовлено та випробувано діючий макет заявленого пристрою, який довів його працездатність, можливість виготовлення промисловим чином і достатню ефективність перетворення енергії потоку середовища в обертальний рух вала.

Винахід забезпечує підвищення ефективності роботи установки в цілому за рахунок забезпечення можливості спільної узгодженої і синхронізованою роботи декількох поворотних лопатей, що призводить до більш ефективного використання енергії потоку середовища, наприклад вітру. Заявлений пристрій володіє широкими функціональними можливостями і може бути використано в конструкціях вітроустановок, робочих коліс гідроагрегатів і т.п. перетворювачів енергії. Крім того, пристрій може працювати і в оборотному режимі, тобто перетворювати енергію обертання валу в спрямований потік середовища, і може бути використано в конструкціях вентиляторів, рушіїв водних транспортних засобів тощо перетворювачів енергії.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій для перетворення енергії потоку середовища, що містить силову опору з валом, дві пари співвісних піввісь, закріплених перпендикулярно один одному на верхньому кінці вала, чотири поворотні лопаті, розташовані перпендикулярно полуосям, планетарний механізм з корпусом, що містить дві пари співвісних конічних коліс, встановлених на півосях, центральне конічне колесо, закріплене на силовий опорі співвісно з валом, що відрізняється тим, що перша пара співвісних конічних коліс має по два зубчастих вінця, а друга пара співвісних конічних коліс має по одному зубчастому вінця, причому великі зубчасті вінці першої пари конічних коліс рівновеликі зубчатому вінця центрального конічного колеса і знаходяться з ним в зачепленні, а малі зубчасті вінці першої пари конічних коліс рівновеликі зубчастим вінців другої пари конічних коліс і знаходяться з ними в зачепленні, при цьому кожне парне конічне колесо має співвісний ведений вал з фланцем, на якому закріплена поворотна лопать перпендикулярно відомому валу, крім того, на кожному фланці додатково встановлена ​​друга поворотна лопать перпендикулярно першої лопаті, орієнтована в протилежному напрямку щодо першої лопаті.

2. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що поворотні лопаті виконані з формою, яка виключає можливості їх взаємодії між собою в будь-якому положенні вала.

3. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що поворотні лопаті виконані у вигляді сектора з дугою, меншою чверті дуги утворює кола.

4. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що поворотні лопаті виконані у вигляді прямокутників з округленій вершиною.

Версія для друку
Дата публікації 02.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів