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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2076947

Energiewandler

Energiewandler

Name des Erfinders: Zubarev Konstantin; Zubarev Alexander K .; Medwedew Valentin
Der Name des Patentinhabers: Konstantin Zubarev; Zubarev Alexander K .; Medwedew Valentin
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1994.06.07

Verwendung: Windenergie, Wasserkraft, aber auch in Fahrzeugen. Energiewandler umfasst Farm 1 darin montierten drehbaren vertikalen Welle 2 auf, die horizontal Steg verstärkt gestaffelten mit Drehelementen 5, die jeweils untere Paar von 4 Traversen horizontal relativ zur Oberseite eingesetzt, und jedes Drehelement 5 besteht aus einem Paar von Maschengerüste 19 20 elegante, 19, entlang der Traversen 4 Rahmen mit der Möglichkeit der gegenseitigen Verschiebung verstärkt 20 sind mit Gittern von 21, 22 mit unterschiedlich großen Maschen bedeckt. Eines der Gitter 21, auf der Außenseite befindet, ist ein Stütz- und hat einen kleineren Maschen. Das zweite Gitter 22, das Innere, mit einer größeren Maschengröße wird mit einem Segelelemente 23 befestigt an einer Seite jeder Masche ausgestattet. Jede der Segelelemente 23 ist aus einem elastischen Material mit einer Größe entsprechend der Größe des Netzes.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die angebliche Erfindung bezieht sich auf den Energiesektor, insbesondere auf die Energiewandler aus der Luft oder Wasserströmen arbeitet.

Es gibt viele verschiedene Energiewandler Ebenen der Platten und Schaufeln, die Verschwenkung in unterschiedlichen Positionen schwenkbar befestigt sind, in die optimale aerodynamische Bezug auf, wie Beständigkeit gegenüber und gegenüber der Arbeitsumgebung zu schaffen. Diese Wandler arbeiten, in der Regel auf einem relativ stabilen Arbeitsumfeld Parameter, die real ist extrem selten und die Effizienz erheblich erhöhen können (bis zu 25%).

Bekannte "Carousel Windmühle" [1] eine vertikale Welle mit radialen Schaufeln enthält, die in Form von Rahmen hergestellt werden. Auf jedem der Rahmen mit schwenkbar um horizontale Schwenkachsen verstärkten Elemente in Form von Platten mit gebogenen Kanten. Die bekannte Vorrichtung, einfach im Design, hat es einen großen Nachteil nicht effektiv die Energie des Mittelstrom umwandelt, ist es nicht Strömungssteuerungsmöglichkeiten bei Zustandsänderungen und Prozessfluidparameter liefert. Das Gerät verfügt über eine begrenzte Leistungsbereich. Erhöhen sein Ergebnis in einer wesentlichen Erhöhung in dem Bereich der Radialschaufeln.

Bekannt und "wind turbine" [2] eine vertikale Welle enthält, an denen die Drehelemente mit flexiblen Schaufeln verstärkt. Die Klingen sind als dünnwandige Platten mit inneren Hohlräumen gemacht. Diese Vorrichtung und uneffizient wegen der begrenzten seine Möglichkeiten. Beim Einfrieren Leistung und die Arbeitsumgebung beträchtliche elastische Verformung des Materials der Klingen bieten nicht die beabsichtigte nicht nur die Effizienz, sondern auch die langfristigen Betrieb.

Die am nächsten an der behauptet wird "Windrad" unserer Meinung nach [3]

Bekannte Windturbine mit: einem Bauernhof darin montierten drehbaren vertikalen Welle, auf der horizontalen Querträger mit Drehelementen befestigt gestaffelten und das Gerät und Software wiederum kinematisch mit den Drehelementen zugeordnet. Darüber hinaus haben die kinematische Verbindung Gerätesoftware unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse mit rotierenden Klingen verschiedener Serien und in Form von Kettenantrieben.

Der Hauptnachteil dieser Vorrichtung, wenn es konstruktive Komplexität und die geringe Effizienz in ihre bedeutenden Umweltschwankungen (Temperatur, Wind, Niederschlag), da zahlreiche kinematische Verbindung, insbesondere Kettengetriebe kann nicht garantieren einen stabilen Betrieb unter diesen Bedingungen. Es ist zweifelhaft, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung wegen der erhöhten Komplexität.

Die Hauptaufgabe, die sich die Autoren der vorliegenden Erfindung festgelegt ist, die Energieeffizienz sowohl Luft- und Wasserstrom zu erhöhen. Auf dem Weg, ist die Aufgabe, eine einfach im Aufbau und zuverlässig im Betrieb zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Tatsache erreicht , dass in der vorgeschlagenen Konstruktion, Land vertikale Welle darin drehbar auf dem mit Drehelementen abgestufte jeweils in Bezug auf die oberen 35-55 o, und jedes drehbare Element das untere Paar von Walzwinkel Traverse befestigten horizontalen Querträger montiert ist bestehend aus einem Paar von Gittergerüste aus schlanken, mit der Möglichkeit einer gegenseitigen Verschiebung entlang der Traverse verstärkt und die mit Netzen mit unterschiedlichen Maschenweite bedeckt Gerüsten, von denen zumindest eine mit einem Segelelementen versehen ist. Zur gleichen Zeit eines der Gitter an der Außenseite angeordnet ist und eine kleinere Größe Maschen aufweist, ist die Unterstützung und das zweite, innere, mit einer größeren Maschenweite wird mit einem Segelelementen ausgestattet, die auf einer Seite jeder Masche befestigt. Darüber hinaus ist jedes der Elemente des Segels aus einem elastischen Material mit einer Größe aus der Größe des Netzes entspricht.

Die Installation von jedem aufeinanderfolgenden Paar der Querumkehr in Bezug auf die vorgelagerten mehr in vollem Umfang berücksichtigen die Änderung in der Luftströmungsrichtung.

Durchführen Drehelemente als ein Paar von Gittergerüste Form rationalisiert, in Reihe angeordnet sind in einer Richtung, um eine vertikale Achse ermöglicht ein Drehmoment gleich dem Unterschied des Widerstandes des Arbeitsmediums "fest" zu schaffen und die Segel öffnen. Dieser Widerstand entsteht Unterschied ist die Hauptkomponente der Antriebskraft (Komponente Effizienz) Leistungswandler.

Durchführen als Gerüste aerodynamisch rationalisierte Segel kann die Arbeit deutlich verbessern, insbesondere die vorgeschlagene halb zylindrische Form erlaubt das Ergebnis um 10-20% im Vergleich zu einem flachen Segel zu verbessern.

Das Stützgitter und Segeln in der Betriebsstellung sind miteinander in der Nähe, und wenn sie auf die Arbeitsumgebung durch das Segeln Segeln Maschengitter Federn ausgesetzt sind, gegen das Referenzgitter gedrückt und bilden eine "One-Piece-Segel." wesentlich weniger Widerstand gegenüber der Arbeitsumgebung als unter dem Einfluss der Arbeitsumgebung auf dem Teil des Referenzgitters Federn (Patches) werden gedreht oder gebogen (offen), Bereitstellen "one-piece Segel."

Einstellen Volumen von Kadavern ist relativ zu der Traverse (in einem Abstand von nicht mehr als die Breite der Klappe) ermöglicht, die Leistung des Gerätes unter verschiedenen Wetteränderungen anzupassen, das heißt verringern oder das Gerät bei starkem Wind (Stürme, Orkane) ab.

Intarsien Patchwork Segel leicht auf dem Rahmen bulk aerodynamischen Stromlinienform zu fixieren, was die Performance stark von dem Setz Segel verbessert. Optimale volumetrische Form weiter bearbeitet im Moment aus, sondern bietet auch eine halbzylindrische Form unterscheidet sich von der flachen um 10-20% zu Gunsten der Masse.

Die Form der Klappe (Stift) und seiner Größe, in der Regel die Form und Größe der Gitterzellen zu folgen Segeln (mögliche Anordnung von mehreren Klappen, eine in der Menge der Maschengitter zu wiederholen). Die Hauptanforderung an die Form von Pflastern ist dichter Referenzgitter mit dem freien Durchgang in dem Maschengitter Segellappenden (oder die meisten dichten Öffnung).

Grid Referenz und Segeln können herkömmliche Metall (Draht) mesh sein.

Das Material der Klappe (Stift) ist abhängig von der betriebenen Umwelt (Wasser, Strom, Gezeiten oder Luft, Wind) und der Luft (Wind) kann in feuchtigkeitsabweisenden Zusammensetzung oder Polymerfolien wie frostbeständige Polyethylenfolie Fallschirm Seide, Leinen oder anderen dicken Tuch, getränkt sein, TV e. Materialien, die den Anforderungen der Leichtigkeit erfüllen, Kraft, Härte, vlagonepogloschaemosti, Flexibilität, usw. Anforderungen. in den Wasserbedarf für das Material der Klappe (Stift) arbeiten unterscheiden vlagopogloschaemostyu, resistent gegen Einweichen und andere ähnliche Anforderungen in erster Linie reduziert. Gewicht des Materials kann etwas größer als die Luft, das heißt sein Wasser als Klappe (Stift) verwendet werden können, Reifen, Licht-gage Aluminiumlegierungen (in Süßwasser), Titanlegierungen, Polymerplatten, Kunststoffen und anderen Materialien, die seewasserbeständig sind.

Vorhandene Materialien und Verarbeitungstechnologie ermöglicht theoretisch eine "Segeln" für Windwandler mit einem Wirkungsgrad von über 50% zu schaffen.

Energiewandler Energiewandler

1 schematisch eine Windkraftanlage, eine Seitenansicht (Schnitt); -die gleiche in Figur 2 (teilweise weggebrochen) eine Draufsicht; Abbildung 3 zeigt eine schematische Anordnung des Setzens in einer Richtung des Segels und dessen Management geblasen; 4 schematisch die Arbeit einer Gruppe von Patches in zwei Richtungen.

Der Bau der Windenergieanlage (1, 2) sind wie folgt: Stahlträger 1, der auf einer vertikalen Welle 2 in dem oberen Teil ruht auf dem Schubradiallager 3. In Höhe auf einer Welle starr acht Kreuz Traversen 4 fixiert montiert ist, bilden vier Reihen (Böden), wobei jede Stufe von vier Segel befestigt ist 5, das heißt sechzehn Segel. Jedes Tier gedreht relativ zueinander bei 45 o. Tiered radial zwischen Welle 6 Ösen beschränkt unteren Ende durch eine starre Kupplungswelle 7, verbunden mit der Getriebewelle 8, dessen unteres Ende durch das Radiallager begrenzt 9. Somit Rotorantrieb auf der oberen Drucklager hängen. Auf der Getriebewelle 8 durch die Freilaufkupplung 10 Auf führt die Rotorscheibe 11, die Übertragungsdrehmoment über einen Riemenquer Getriebe 12 bei einer Aufwärts Getriebe 13, das die Ausgangswelle eine Riemenscheibe aufweist, das Schwungrad 14 in der Freilaufkupplung 15, die ein Drehmoment auf die Riemenscheibe 16, den Gleichstromgenerator überträgt 17. der Generator 17 arbeitet in der Batteriepackung 18, die über den Inverter 18 Strom an den Verbraucher liefert.

Intarsien in eine Richtung geblasen wird, wird das Segel in 3 gezeigt und ist eine Teamstruktur, bestehend aus zwei starren Rahmen, ein Rahmen Referenzgitter 19 und einen Rahmen 20 auf dem Segelgitterrahmen Stützgitter 19 feste Stützgitter 21 mit quadratischen Maschen von Größe 30x30 mm . Im Rahmen des Segelsegelboot 20 Raster verankert mesh 22 mit einem quadratischen Gitter 100x100 mm aus verzinktem Stahldraht von 1,6 mm Durchmesser. Jede Zelle des Gitters 22 Segelklappe 23 von hardy Dicke Plastikfolie blockiert von 0,5 mm quadratische Form, Größe 98h98 mm. Form Rahmen und Netze (Referenz und Segeln) sind ähnlich und unterscheiden sich nur in der Größe, die Yacht Rahmen 20 mit dem Netz 22 in den Tragrahmen 19 mit Stützgitter 21. Hängen Sie jede Segelnetz mit dem Rahmen zu jedem Referenzraster mit dem Rahmen 24 über die Druckfeder eingesetzt erlaubt drei oder vier Stifte 25 an dem Tragrahmen verschweißt. Diese Halterung ermöglicht es Ihnen, Segelgitter mit Rahmen aus dem Referenzgitter auf die Breite der Klappe zu verschieben, dh 90-100 mm für einen bestimmten Aufwand. Im zusammengebauten Zustand betriebs Klappen (die Federn) Segelgitter sind in der Nähe des Referenzgitters angeordnet und machen ein Stück Segel.

Die Fläche der Klappe (PEN) ist abhängig von den Materialeigenschaften und sollte auf einen Satz von Patches minimiert werden, d.h. Die Gesamtfläche der Segel Satz- Installation der erforderlichen Kapazität und regionalen Betriebsumgebung Bedingungen begrenzt. Zum Beispiel kann, wenn das Referenzgitter mit 30x30 mm Maschengitter mit einer Maschenweite von 100x100 mm und 100x50 mm segeln. Zur gleichen Zeit wird die Größe der Klappe sein 98h98 oder 98h48 mm mm. Netze können polymer sein (Nylon, Nylon), für die das Gitter als Mindest Segeln und maximal verzinkten Edelstahl. Erhöhte Materialanforderungen Mesh gegen Korrosionsbeständigkeit Segeln gerechtfertigt Haltbarkeit der Variablen (Luft-) Wetterbedingungen.

Für die regelmäßige oder automatische Abschaltung, wenn der Rotor Segel bestimmten Geschwindigkeit (Maximum), wobei jeder Rahmen von Segeln durch eine flexible Verbindung 26 durch freie Last 27 geladen wird, die unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft automatische Schieben Segel Gitter macht, und das Gitter in dem Fall der Rotordrehzahl automatisch die Betriebsposition übernehmen.

Arbeitswindkraftanlage ist wie folgt: Staudruck des Windes auf der einen Seite der Welle 2 drückt die Klappen 23 mit dem Stützgitter 19 bilden und auf dem "festen" Segel auf der anderen Welle Wind wirkenden Klappen 23 auf der gespülten Seite entfaltet und mit viel weniger Widerstand penetriert und Schlitze gebildet Mesh.

Die sich ergebende Widerstandsdifferenz ist, die verschiedenen Anstrengungen "integral" und "offen" die Segel, was zu einer Drehmomentwelle 2 und der Rotor beginnt, in der gleichen Richtung zu drehen. Da die Rotation der Welle der Position Segelwechsel, werden die nächsten Segelklappen gegen das Referenzgitter gepresst, um eine "One-Piece" Segel zu bilden, und der Prozess wird fortgesetzt, solange es einen Gegenwind ist. Location Segel Welle quert so gewählt, dass die Arbeit zumindest zwei volle Segelabschnitt und zwei Segel in den Wind in einer Projektion bildet eine volle Segel. Mit einem vollen Querschnitt "ganzen" des Segels 1 m, und die Differenz in Segels in verschiedenen Bewegungsrichtungen des Rotors, das heißt, Geschlossene und offene Segel Segel als 1: 0,3, das Recht, dass auf gegenüberliegenden Seiten der Welle Kraft zu erwarten in der gleichen Hinsicht auftreten. Im Durchschnitt Daten ergibt sich 1 m durchgehende Wand Kraft bis 100 kg. Aufgrund der partiellen Dichte von Fest Segel wird resultierenden Kraft kleiner sein und wird als die Fähigkeit der Rotordrehzahl zu verringern, aber die Anfangskraft nicht weniger als das 0,8-fache des statistischen entnommen werden, zwischen den Bemühungen von 80 kgf 30 kgf bis 50 kgf für den Unterschied ausmachen. Seit Mitte des Segels auf einem Radius von 1 m ist, ist das Drehmoment 50 kgm. Weil die Arbeit drei Segel zur gleichen Zeit ist, kann das Drehmoment 150 kgm erreichen. Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 8 m / s und einem Wirkungsgrad von 50% der Rotordrehzahl wird sein:



oder etwa 40 U / min, die durch das Verhältnis von Drehmoment und Drehzahl ist, wird eine Leistung von etwa 6 kW betragen.

Segel-Management von razdvizheniya Segeln und Unterstützungsnetze im Falle der manuellen Abschaltung vorgesehen, oder im Falle von Wind die Nenndrehzahl, razdvizheniya Netze übersteigt, ist automatisch durch das Auftreten einer ausreichenden Zentrifugalkraft auf die Last und durch eine flexible Verbindung zum Netz Segeln wirkt.

gleichförmige Rotation elektrische Schaltung in dem Schwungrad, Überholkupplung, elektrische Akkumulatoren, Konverter, elektrische Leistungssteuerschaltung des Generators vorgesehen ist, um zu erreichen, d.h. Das Problem wird durch bekannte Verfahren gelöst.

Versuchsanordnung mit acht Segel Größe von 1 m x 1 m 1 m 2, die jeweils um eine vertikale Welle angeordnet durch vier Stücke in zwei Anpassungsebenen um 45 o gegeneinander eingesetzt, zeigte einen stabilen Betrieb und unterscheidet sich von bekannten Autor Effizienz zugunsten " Segeln. " Federn (Patches) an der Installation Größe: 50 mm breit und 250 mm lang, aus dem hardy Kunststoff-Folie 0,5 mm Dicke und zeigte eine gute Stabilität in allen Jahreszeiten. In allen acht Segeln gearbeitet 608 Patches und alle Tests kam die Zeit nach unten sechs Klappen und auf Kosten von geringer Qualität der Ausführung der Fixierung (Löten, Schweißen um das Drahtgeflecht Segeln). Der Austausch oder die Reparatur der Klappe verursacht keine Schwierigkeiten.

Testmodelle mit Abmessungen von 100x100 mm Segel und 95h25 mm Stift Größe ergab ein klares Ergebnis in Bezug auf Effizienz und aerodynamische Form des Segels. Das Modell wird gefunden bei hohen Windgeschwindigkeiten zu sein, das heißt, bei 250-400 U / min bei einem Radius von 150 mm Transplantate haben Zeit im Freien und in der Nähe arbeiten, so dass Sie tragbare miniustanovki Leistung bis zu 100 Watt, nützlich bei Expeditionen, Camping-Reisen und andere ähnliche Situationen in den entfernten Signalisierungspunkten zu erstellen. Mögliche Verwendung des vorgeschlagenen Wandler, beispielsweise in den Ziel-Windenergieanlagen, gegebenenfalls die direkte Anwendung von mechanischer Energie. Diese können Pumpe, Kompressor und Hydraulikleistung oder Kombinationen davon bis zu der Wärme (Kälte) Installationen. Intarsien geblasen in eine Richtung des Segels im Motorbetrieb kann auf die Meeres- und Flussschiffen eingesetzt werden, die keine hohen Fahrgeschwindigkeiten erfordern. Im Motorbetrieb können diese Segel viel versprechend Fahrzeuge Luftkissenfahrzeug, maholeta und andere Mittel verwendet zu bewegen, sowohl von Luft und von Wasser zu schaffen.

Somit stellt die "Segel" für Windkraftanlagen Wirkungsgrad bis zu 50% leiser Betrieb, einfache Konstruktion und ihrer Kontrolle, und in Abhängigkeit von den regionalen atmosphärischen Bedingungen, eine breite Palette von Pflanzen mit verschiedenen Kapazitäten.

FORDERUNGEN

1. Energiewandler Farm umfasst darin montierten drehbaren vertikalen Welle, auf der horizontalen Traverse mit Drehelementen befestigt abgestuftes, dadurch gekennzeichnet, daß jede untere Traverse Paar relativ zum oberen horizontal eingesetzt, und jedes Drehteil besteht aus zumin retikulierte dest Form ein Paar von Karkassen rationalisiert, montiert axial beweglich entlang der Traverse Rahmen mit Gittern unterschiedlicher Maschenweite bedeckt sind, von denen eine an der Innenseite angeordnet ist, mit Segelelementen versehen.

2. Wandler nach Anspruch 1, daß eines der Gitter aus, auf dem äußeren Rahmen montiert ist, hat eine kleinere Größe und ein Stütz kämmt.

3. Wandler nach Anspruch 1, wobei die Segelelemente aus elastischem Material hergestellt sind, montiert auf einer Seite des Gitters und der inneren Gitter von einer Größe auf die Größe der Maschen entspricht.

4. Wandler nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede untere Traverse Paar relativ zum oberen horizontal über einen Winkel im Bereich von 30-55 o eingesetzt.

Druckversion
Erscheinungsdatum 30.03.2007gg