Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2273765

ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕТРЯКА

Имя изобретателя: Гданский Николай Иванович (RU); Мальцевский Владислав Васильевич 
Имя патентообладателя: Московский государственный университет инженерной экологии
Адрес для переписки: 105066, Москва, ул. Старая Басманная, 21/4, Проректору по научной работе А.В. Каталымову
Дата начала действия патента: 2004.11.10 

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для применения в местностях с невысокими скоростями ветра. Технический результат заключается в повышении надежности конструкции за счет обеспечения автоматической ориентации лопастей относительно ветрового потока и предохранения ветродвигателя от перегрузок при буревых ветрах. Ветродвигатель содержит вращающуюся в неподвижном корпусе раму, на которой с возможностью вращения установлены валы с жестко закрепленными на них лопастями и поворотный вал, причем поворотный вал и валы лопастей снабжены звездочками со ступицами, которые связаны цепными передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1. На поворотном валу жестко закреплен флюгер, половина звездочек поворотного вала установлены с возможностью поворота на 180°, а в ступице выполнена продольная прорезь, при этом поворотный вал выполнен полым с профилированной прорезью и шлицами в нижней части, внутри него установлен шток с пальцем, входящим в профилированную прорезь и прорезь ступицы звездочки, а на обратном конце штока установлена с возможностью поворота шлицевая втулка со стопором, входящая в шлицы поворотного вала, причем в неподвижном корпусе установлен привод поступательного движения с подвижным исполнительным элементом, с которым с возможностью относительного поворота связан конец штока.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для применения в местностях с невысокими скоростями ветра. Данная конструкция позволяет повысить надежность ветродвигателя при буревых ветрах.

Известен ветряной агрегат (патент РФ №2070659, кл. F 03 D 3/02, 7/06, 1994), в котором на центральном валу установлен каркас с вертикально расположенными лопастями, которые могут вращаться вокруг своих осей и связаны зубчатыми передачами с ведущей шестерней, жестко соединенной с флюгером, нагруженным в сторону зацепления, причем соотношение зубчатой передачи от флюгера к лопастям составляет 1:2.

Основными недостатками известного ветряного агрегата являются: использование зубчатых передач довольно сложной конструкции и дискретный характер срабатывания механизма, предохраняющего агрегат от буревых ветров. Зубчатые передачи для эффективной работы требуют регулировки зацеплений и постоянного наличия смазки в контактах, что значительно усложняет конструкцию, повышает ее стоимость и снижает надежность. и данные передачи значительно повышают инертность всей конструкции во вращательном движении, что снижает ее эффективность при малых скоростях ветра. Дискретный характер срабатывания предохраняющего механизма приводит к тому, что остановка агрегата и ориентация его лопастей по ветру должны выполняться при достижении максимально возможной скорости ветра и, соответственно, максимальных оборотах каркаса с лопастями.

Наиболее близкой по совокупности признаков является ветроэлектроустановка (патент РФ №2030777, кл. F 03 D 3/02, 7/06, 1995), содержащая в неподвижном корпусе вертикальный поворотный вал с траверсами, на которых с возможностью поворота установлены валы лопастей, причем поворотный вал и валы лопастей снабжены звездочками, которые связаны цепными передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1. Ориентация по ветру поворотного вала с блоком звездочек осуществляется через дополнительный передаточный механизм при помощи дополнительных устройств, учитывающих направление ветра.

Основными недостатками данной конструкции являются:

1) необходимость в дополнительном устройстве, обеспечивающем ориентацию установки по ветру,

2) отсутствие механизма, предохраняющего ее от буревых ветров.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции за счет обеспечения автоматической ориентации лопастей относительно ветрового потока и предохранения ветродвигателя от перегрузок при буревых ветрах.

Поставленная задача достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем вращающуюся в неподвижном корпусе раму, на которой с возможностью вращения установлены валы с жестко закрепленными на них лопастями и поворотный вал, причем поворотный вал и валы лопастей снабжены звездочками со ступицами, которые связаны цепными передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1, согласно изобретению, на поворотном валу жестко закреплен флюгер, половина звездочек поворотного вала установлены с возможностью поворота на 180°, а в ступице выполнена продольная прорезь, при этом поворотный вал выполнен полым с профилированной прорезью и шлицами в нижней части, внутри него установлен шток с пальцем, входящим в профилированную прорезь и прорезь ступицы звездочки, а на обратном конце штока установлена с возможностью поворота шлицевая втулка со стопором, входящая в шлицы поворотного вала, причем в неподвижном корпусе установлен привод поступательного движения с подвижным исполнительным элементом, с которым с возможностью относительного поворота связан конец штока.

	На фиг.1 дан поперечный разрез конструкции, на фиг.2 - вид А-А, на фиг.3 - разрез Б-Б, на фиг.4 - вид ветродвигателя сверху при рабочем положении ветродвигателя, на фиг.5 - вид ветродвигателя сверху при остановленном положении ветродвигателя. В неподвижном корпусе 1 на подшипниках 2 установлен вал 3 поворотной рамы 4 ветродвигателя. Внутри вала 3 на подшипниках 5 установлен поворотный вал 6. На валу флюгера 6 жестко закреплены флюгер 7 и звездочка 8 цепной передачи. и на поворотном валу 6 с возможностью поворота на 180° установлена поворотная звездочка 9 цепной передачи, имеющая продольную прорезь 10 в ступице 11. На раме 4 в подшипниках 12 установлены валы 13 с жестко закрепленными на них звездочками 14, 15 и лопастями 16, 17. Поворотная звездочка 9 связана со звездочками 14 цепью 18 с постоянным отношением угловых скоростей 2:1 (от звездочки 9 к звездочкам 14). Неподвижная звездочка 8 поворотного вала 6 аналогично связана со звездочками 15 при помощи цепи 19. Внутри поворотного вала 6 установлен шток 20, палец 21 которого входит в винтовую прорезь 22 поворотного вала 6. В нижней части шток 20 через поворотно установленную шлицевую втулку 23 связан с валом 3 и входит в подшипники 24. На шлицевой втулке 23 жестко закреплен стопор 25. В корпусе 1 жестко установлены концевые выключатели 26, 27. Привод поступательного движения выполнен в виде мотор-редуктора 28, у которого роль подвижного исполнительного элемента выполняет гайка 30, входящая в зацепление с винтом 29, жестко закрепленным на выходном валу мотор-редуктора 28. От вращения гайка 30 удерживается выступами 31, входящими в прорези корпуса 1. Гайка 30 через втулку 32 жестко связана с наружными кольцами подшипников 24. и на корпусе 1 установлен датчик скорости ветра 33.

Рассмотрим функционирование ветродвигателя на примере четырехлопастной конструкции.

В рабочем положении при скорости ветра v, не превышающей критическую _кр (_кр), рама 4 ветродвигателя (фиг.4) вращается за счет разности лобового сопротивления лопастей набегающему ветровому потоку против часовой стрелки с некоторой угловой скоростью . Шток 20 находится в крайнем нижнем положении. Его палец 21 через винтовую прорезь 22 поворотного вала 6 и продольную прорезь 10 в ступице удерживает поворотную звездочку 9 в положении, при котором лопасти 16 и 17 ветродвигателя поворачиваются относительно корпуса с угловой скоростью /2, занимая наиболее выгодное положение по отношению к ветровому потоку. Ориентацию звездочек 8 и 9, установленных на поворотном валу 6, по отношению к ветровому потоку обеспечивает флюгер 7.

При превышении скорости ветра критической величины _кр (>_кр) по сигналу от датчика скорости ветра 33 включается мотор-редуктор 28, перемещая при помощи гайки 30 шток 20 вверх внутри вала флюгера 6 до тех пор, пока питающая цепь мотор-редуктора 28 не разомкнется конечным выключателем 26. При этом осуществляются два действия:

1) палец 21 штока 20 через винтовую прорезь 22 поворотного вала 6 и продольную прорезь 10 в ступице разворачивает поворотную звездочку 9 на 180°, разворачивая через цепную передачу лопасти 15 на 90° по ходу движения (на фиг.5 штриховыми линиями показано положение лопастей 16 при рабочем положении ветродвигателя),

2) вал 3 поворотной рамы 4 ветродвигателя фиксируется относительно поворотного вала 6 при помощи стопора 25, упирающегося в замок, выполненный в стенке поворотного вала 6.

При этом лопасти ветродвигателя занимают постоянные симметричные положения под углами ±22,5° по отношению к направлению ветрового потока, что обеспечивает значительное снижение аэродинамического сопротивления всей конструкции.

При уменьшении скорости ниже критического значения по сигналу от датчика скорости ветра 33 реверсируется мотор-редуктор 28, опуская при помощи гайки 30 шток 20 вниз до тех пор, пока питающая цепь мотор-редуктора 28 не разомкнется конечным выключателем 27. При этом размыкается связь вала 3 поворотной рамы 4 ветродвигателя с поворотным валом 6 и лопасти 16 возвращаются в рабочее состояние, после чего ветродвигатель начинает обычное функционирование.

Таким образом, за счет обеспечения автоматической ориентации лопастей по ветру, а и фиксации рамы ветродвигателя относительно флюгера с уменьшением парусности всего ветродвигателя достигается повышение надежности всей конструкции.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ветродвигатель, содержащий вращающуюся в неподвижном корпусе раму, на которой с возможностью вращения установлены валы с жестко закрепленными на них лопастями и поворотный вал, причем поворотный вал и валы лопастей снабжены звездочками со ступицами, которые связаны цепными передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1, отличающийся тем, что на поворотном валу жестко закреплен флюгер, половина звездочек поворотного вала установлена с возможностью поворота на 180°, а в ступице выполнена продольная прорезь, при этом поворотный вал выполнен полым с профилированной прорезью и шлицами в нижней части, внутри него установлен шток с пальцем, входящим в профилированную прорезь и прорезь ступицы звездочки, а на обратном конце штока установлена с возможностью поворота шлицевая втулка со стопором, входящая в шлицы поворотного вала, причем в неподвижном корпусе установлен привод поступательного движения с подвижным исполнительным элементом, с которым с возможностью относительного поворота связан конец штока.

Версия для печати
Дата публикации 31.01.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов