ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F03D7/02 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую и обеспечения энергией различных потребителей.

Известен ветродвигатель, содержащий размещенную на башне поворотную головку с установленным на горизонтальном валу лопастным ветроколесом, кинематически связанным с генератором.

Недостатком такого ветродвигателя является относительно невысокий КПД.

Известен ветродвигатель, содержащий размещенную на башне поворотную головку с установленным на горизонтальном валу ветроколесом, имеющим поворотные радиальные лопасти, генератор, кинематически связанный с ветроколесом посредством конических шестерен, закрепленных соответственно на поворотной головке, выходном валу генератора и горизонтальном валу, стабилизатор частоты вращения.

К недостатку такого ветродвигателя относится сравнительно малый КПД.

Цель изобретения - увеличение КПД.

На фиг. 1 схематично изображен ветродвигатель, общий вид; на фиг. 2 - электрическая схема ветродвигателя.

Ветродвигатель содержит размещенную на башне 1 поворотную головку 2 с установленным на горизонтальном валу 3 ветроколесом 4, имеющим поворотные радиальные лопасти, генератор 5, кинематически связанный с ветроколесом 4 посредством конических шестерен 6, 7, закрепленных соответственно на поворотной головке 2, выходном валу генератора 5 и горизонтальном валу 3, стабилизатор частоты вращения. Ветродвигатель снабжен расположенным за башней 1 дополнительным ветроколесом 8, ступица 9 которого снабжена конической шестерней 10 и жестко связана с лопастями, втулкой 11 с конической шестерней 12 на одном из концов, при этом втулка 11 и ступица 9 установлены на горизонтальном валу 3 с возможностью вращения, ветроколеса 4, 8 установлены с возможностью вращения в противоположные стороны, лопасти переднего ветроколеса 4 снабжены общей осью 13, шестерни 7, 10 горизонтального вала 3 и ступицы 9 имеют равные диаметры и взаимодействуют с шестерней 6 вала генератора 5, стабилизатор частоты вращения выполнен в виде конической шестерни 14, закрепленной на оси 13 лопастей переднего ветроколеса 3 и взаимодействующей с конической шестерней 12 втулки 11, двухрядной магнитопроводной цилиндрической шестерни 15, укрепленной на другом конце втулки 11, электромагнита 16, катушка которого снабжена зубчатыми выступами 17, расположенными на ее внутренней поверхности, и расположена коаксиально цилиндрической шестерне 15, причем обмотки электромагнита 16 электрически связаны с генератором 5 при помощи выпрямителя 18, реле 19 и переменного резистора 20, ветроколеса 4, 8 выполнены двухлопастными.

Генератор 5 может быть связан с потребителями через контактные кольца, закрепленные на цапфе поворотной головки 2.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Вследствие того, что переднее ветроколесо 4 расположено от оси башни 1 на меньшем расстоянии, чем заднее ветроколесо 8, ветер, действующий сбоку на оба ветроколеса, поворачивает их вокруг башни 1 вместе с головкой 2 пока горизонтальный вал 3 не установится параллельно направлению ветра. После этого ветер вращает колесо 4, 8 в противоположные стороны, так как их лопасти наклонены к плоскости вращения в разные стороны. Вращение ветроколес передается шестерне 6 выходного вала генератора 5 от переднего ветроколеса 4 через горизонтальный вал 3 и его коническую шестерню 7, а от заднего ветроколеса 8 - через его ступицу 9 и ее коническую шестерню 10, имеющую одинаковый диаметр с шестерней 7.

Выработанный генератором 5 ток поступает к потребителям через контактные кольца на цапфе поворотной головки 2. Если скорость ветра равна или больше расчетной, а генератор 5 имеет постоянную номинальную нагрузку или она уменьшается, то стабилизатор частоты вращения обеспечивает постоянство напряжения генератора 5 путем изменения положения плоскостей лопастей переднего ветроколеса относительно направления ветра. В этих случаях при малейшем повышении частоты вращения ветроколес и напряжения генератора 5, катушка реле 19, подключенная к генератору 5 через переменный резистор 20, замыкает контакты реле и ток от генератора, пройдя через выпрямитель 1 и контакты реле, поступает в обмотки электромагнита 16. Магнитное поле, созданное током в обмотках, проходя через зубчатые выступы 17 катушки электромагнита 16 и воздушные зазоры, замыкается в двухрядной цилиндрической шестерне 15 и тормозит или останавливает ее вращение вместе со втулкой 11 шестерней 12 относительно горизонтального вала 3, а шестерня 14 на общей оси 13 лопастей переднего ветроколеса 4, взаимодействующая с шестерней 12, поворачивает лопасти переднего ветроколеса 4 и устанавливает их в положение, при котором ветер перестает вращать ветроколесо с горизонтальным валом 3 и его коническая шестерня 7 тормозит вращение шестерни 6 вала генератора 5 со стороны заднего ветроколеса 8. В результате частота вращения вала генератора 5 и напряжение его быстро снижаются до нормального, при котором реле 19 размыкает свои контакты, электромагнит 16 обесточивается и лопасти переднего ветроколеса снова устанавливаются в рабочее положение.

Когда скорость ветра становится ниже расчетной, для поддержания постоянства частоты и напряжения тока генератора 5 требуется снижение его нагрузки. Это выполняют известные автоматически действующие приборы, включенные в сеть генератора.

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для получения электроэнергии. Сущность изобретения: ветродвигатель содержит башню 1, поворотную головку 2 с горизонтальным валом 3 и передним 4 и задним 8 двухлопастными ветроколесами, расположенными на концах вала 3 на разном расстоянии от оси башни 1 с возможностью вращения в противоположные стороны, кинематически связанные с генератором 5, имеющим на выходном валу коническую шестерню 6. Переднее ветроколесо связано с валом генератора через вал 3 и его коническую шестерню 7, взаимодействующую с шестерней 6, а заднее ветроколесо 8 - через его ступицу 9 и ее коническую шестерню 10, также взаимодействующую с шестерней 6. Шестерни 7 и 10 имеют одинаковый диаметр. Постоянство частоты вращения ветроколес и напряжения генератора 5 при увеличении скорости ветра свыше расчетной или при снижении нормальной нагрузки генератора поддерживается стабилизатором частоты вращения. 2 ил.

ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий размещенную на башне поворотную головку с установленным на горизонтальном валу ветроколесом, имеющим поворотные радиальные лопасти, генератор, кинематически связанный с ветроколесом посредством конических шестерен, закрепленных соответственно на поворотной головке, выходном валу генератора и горизонтальном валу, стабилизатор частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, ветродвигатель снабжен расположенным за башней дополнительным ветроколесом, ступица которого снабжена конической шестерней и жестко связана с лопастями, втулкой с конической шестерней на одном из концов, при этом втулка и ступица установлены на горизонтальном валу с возможностью вращения, ветроколеса установлены с возможностью вращения в противоположные стороны, лопасти переднего ветроколеса снабжены общей осью, шестерни горизонтального вала и ступицы имеют равные диаметры и взаимодействуют с шестерней вала генератора, стабилизатор частоты вращения выполнен в виде конической шестерни, закрепленной на оси лопастей переднего ветроколеса и взаимодействующей с конической шестерней втулки, двухрядной магнитопроводной цилиндрической шестерни, укрепленной на другом конце втулки, электромагнита, катушка которого снабжена зубчатыми выступами, расположенными на ее внутренней поверхности, и расположена коаксиально цилиндрической шестерне, причем обмотки электромагнита электрически связаны с генератором при помощи выпрямителя, реле и переменного резистора, а ветроколеса выполнены двухлопастными.