ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F03D1/02 F03D1/00 

Изобретение относится к энергетическим устройствам, работающим за счет ветра.

Известны лопастные преобразователи (воздушные турбины) силы ветра во вращение вала, использующиеся в целях экономии топлива и очищения атмосферы.

Однако их конструкции не приспособлены для бытовых нужд ввиду стационарности, громоздкости и металлоемкости с существенным общим недостатком низкими оборотами и передаточными усложнениями.

Цель изобретения направлена на устранение недостатков, облегчение и упрощение конструкции, увеличение оборотов и рабочей площади, а также на возможность разборки, транспортировки и хранения в форме ручной клади.

Для достижения цели разработана принципиально упрощенная, легкая конструкция, собранная блоками из тонкостенных деталей, упрочненных проволочными растяжками и шнуро-блочной трансмиссионной передачей, охватывающей несколько легкосъемных лопастных преобразователей (малогабаритных составных воздушных турбин). Манипулируя их количеством, можно сохранять режимные тяго-оборотистые характеристики при той или иной силе ветра. Ветродвигатель заявленной конструкции может быть применим в малых хозяйствах, быту и может быть установлен на фургонах поисковых экспедиций, на дачах и в туристических поездках на площадках отдыха. Особо желательна такая силовая установка на крыше грунтохода шагающей на поворотных ластах амфибии, гидродавление для движения машины.

На фиг.1 изображен портативный, сборно-разборный ветродвигатель со шнуро-блочным способом взаимосвязи лопастных преобразователей с валом, где лопасти центрового преобразователя показаны пунктиром, вид спереди; на фиг.2 то же, ветродвигатель, вид сбоку (пунктиром отмечены положения гибких тяг срезанной части); на фиг.3 двухкаркасный ветродвигатель, где задний блок лопастных преобразователей установлен на месте рулевой плоскости; на фиг.4 и 5 изображены боковой и центровой преобразователи; на фиг.6 показана модификация центрового преобразователя заднего блока в варианте двухкаркасного ветродвигателя.

Ветродвигатель (фиг.1 и 2) содержит каркас, выполненный из пластинчатых дюралеалюминиевых полос. Его центральную часть составляет связка из согнутой кругообразно полосы 1 с проходящими внутри параллельными перемычками 2, причем связка выполнена заклепками. Снаружи на связке размещены радиально пластинчатые стойки 3, соединенные болтами 4. Отходящие концы стоек выполнены с осевыми отверстиями 5 (фиг.4) и трапециевидными пpоpезями 6 на торцовых кромках. В этих соединениях между стойками и кругообразной пластиной закреплены концы пластинчатых пружин 7. Помимо этого, кругообразная пластина соединена с торца с трубой 8, расположенной вертикально. Один конец трубы соединен хомутными пластинчатыми кронштейнами 9 на уровне верхней перемычки, другой на нижней с выходом за окружную стенку пластины. Поскольку положение перемычек к трубе поперечное, то кронштейны выполнены с загнутыми на 90^о участками и соединены между собой и с перемычками 10. Концы 11 верхних кронштейнов за трубой удлинены с диагональными отгибами и несоосными на них отверстиями, в которых закреплены резьбовым соединением осевые выступы 12 с боковыми шляпками, обращенными друг к другу, а на выступы посажены опорно-корректирующие ролики 13. В поперечное, соосное центру кругообразной пластины отверстие в стенках трубы запрессована горизонтальная труба 14 меньшего диаметра, установленная аналогичным поперечным отверстием соосно с упомянутой трубой для прохода вертикального стержневого вала 15. Верхним, выходящим из трубы концом вал соединен со шкивом 16, а согласно фиг.3 с двумя шкивами (или двойным шкивом). В описанном собранном состоянии каркас установлен на трубчатой стойке 17, которая нижним концом углублена в гнездо 18 короба 19 с расположенными внутри генератором 20, соединенным с нижним шкивом 21 вала, концевой на валу муфтой 22 включения и ротопоршневым гидронасосом 23, соединенным через муфту с валом. Стойка выполнена составной. Место ее стыка укреплено внутренней втулкой и наружной хомутной стяжкой 24, имеющей проушины для распорок, а в верхний конец запрессован патрубок для шарнирных поворотов на нем вертикальной трубы каркаса. Лопастные преобразователи воздушного потока во вращение вала (турбины) размещены на стойках каркаса и его горизонтальной (осевой) трубе. Каждый преобразователь (фиг.4) содержит соединенные между собой части: ось 25, держатель оси, трансмиссионную муфту, головку с лопастями и наконечник. Концевым утолщением 26 ось запрессована в держатель 27 конической формы и его втулку 28 со стороны основания. Со стороны вершины держатель имеет долевой пропил 29 с поперечными пропилу осевым 30 и концевым 31 отверстиями. Осевым отверстием держатель шарнирно соединен со стойкой, а концевым со свободным концом пластинчатой пружины 7 через проволочную тягу 32. Трансмиссионная муфта 33 запрессованной внутрь антифрикционной (фторопластовой, капроновой) втулкой 34 посажена на ось до упора в пакет антифрикционных шайб 36, посаженных на втулку держателя, а наружной кольцевой канавкой 35 соединена с трансмиссией. С другого (переднего) торца муфта имеет долевые, размещенные в окружной стенке отверстия 37. Головка 38 выполнена с диагональными на окружности выпукло-вогнутыми пропилами 39, в которых размещены концами и закреплены долевыми шпильками 40 тонкостенные лопасти 41, имеющие за счет изгибов долевую прочность. Соединительные шпильки соосны отверстиям муфты и удлинены для торцового ее соединения с головкой, во внутреннее отверстие которой запрессована аналогичная антифрикционная втулка. С помощью закрепленного на резьбовом конце оси наконечника 42 головка с муфтой ограждены от осевого смещения. Канавка муфты выполнена клинообразной для возможности охвата ее гибкой тягой 43 трансмиссии, подведенной под углом. Центровой лопастный преобразователь (фиг.5) выполнен также за исключением держателя, которым является горизонтальная труба. Муфтой и головкой центровой преобразователь посажен на ось, которая удлиненным утолщением 44 запасована в передний конец трубы с установкой поперечного отверстия 45 соосно вертикальной трубе и закреплена в этом положении с помощью хомутных накладок 47 сквозными болтами 46 и с помощью опорного кольца 48, установленного по другую сторону вертикальной трубы. Муфта здесь имеет несколько канавок 35 и выдвинута с головкой 38 вперед (фиг.2 и 3) для подвода гибкой тяги к периферийным преобразователям под углом со свободным ее проходом в скрестных местах. По периферии стойки каркаса зафиксированы от деформаций шнуром 49, закрепленным на их концевых выступах петлями 50, а концами 51 на каркасе в местах соединения стоек. Поскольку стойки охвачены шнуром спереди и сзади, то переход шнура с одного выступа на другой выполнен после полной круговой их связки. На фиг.2 горизонтальная труба соединена стержневой штангой 52 с рулевой плоскостью 53, устанавливающей каркас лопастными преобразователями по ветру, а на фиг.3 на удлиненном конце горизонтальной трубы каркаса установлен второй каркас 54 с блоком лопастных преобразователей, головки которых выполнены с пропилами обратной диагональности. Трансмиссионная связь между каркасами осуществлена промежуточной гибкой тягой 55, соединяющей шкивы. Не имея опорной стойки, второй каркас установлен на утолщенной оси 56 центрового преобразователя (фиг.6), которая соединена с концом горизонтальной удлиненной трубы 14 поперечными сквозными болтами 57 или заклепками. Поскольку здесь ось имеет больший диаметр, то внутренние диаметры муфты 33 и головки 38 соответственно расточены с учетом запрессовки в них антифрикционных втулок.

Монтаж ветродвигателя по фиг.1 и 2 выполняется следующим образом.

Кругообразную пластину 1 с перемычками 2 соединяют кронштейнами 9 с трубой 8 и фиксируют в ее поперечном отверстии с одной стороны хомутными накладками 47, с другой опорным кольцом 48 трубу 14 с запрессованной внутрь утолщением 44 осью 25 (фиг.5). Далее к кругообразной пластине подсоединяются болтами 4 стойки 3, а на стойки устанавливают держатели 27 осей 25. Стойки соединяют с пружинами 7, а на удлиненных концах 11 кронштейнов устанавливают на осях 12 ролики 13. Далее стыкуют половины трубчатой стойки 17, закрепляют на опорной поверхности короб 19 и устанавливают стойку в его верхнее гнездо 18. После укрепления стойки растяжками на ее верхний патрубок устанавливают трубой 8 собранный каркас, при этом пропускают внутрь шарнирно соединенных трубы каркаса и трубчатой стойки вал 15, закрепив на его выходящих сверху и снизу концах шкивы 16 и 21, и производят монтаж гибкими элементами. Сначала пропускают конец шнура 49 в какое-либо соединение стойки 3 с кругообразной пластиной 1 и обтягивают им стойки с одной стороны, закрепляя петлями 51 на их выступах, затем обтягивают эти же стойки с другой стороны и пропускают конец шнура в соединение через стойку. Для удобства монтажа верхние держатели осей соединяют вершинами с пластинчатыми пружинами проволочными тягами 32, устанавливают на оси всех держателей трансмиссионные муфты 33 и соединяют гибкой тягой 43 их и шкив 16 вертикального вала. После этого концы остальных держателей соединяют проволочными тягами с пружинами, осуществляя натяжку таким образом гибкой тяги. Закончив монтаж, приступают к соединению головок 38 с лопастями 41, которые вставляют в прорези 39 концами, имеющими три отверстия, и закрепляют шпильками 40, где каждая шпилька держит три лопасти (фиг.4). В зависимости от силы ветра на каркас устанавливают один центровой, два диаметрально-противоположных крайних, два крайних с центровым, четыре диаметрально-противоположных крайних, четыре крайних с центровым, крайний и полный комплект (блок) лопастных преобразователей, причем в моменты установки каждого отжимают пружину 7 в сторону проволочной тяги 32, создавая искусственную пробуксовку гибкой тяги 43. Установленные и соединенные шпильками с муфтами на оси 25 преобразователи и их шпильки ограждаются от схода наконечниками 42 осей. Согласно описанному собирается и монтируется второй каркас 54 (фиг.3) ветродвигателя, а разборка его происходит в обратном порядке. При наличии воздушного потока ветродвигатель по фиг.3 устанавливается по ветру за счет безопорного второго каркаса, поворачиваясь на стойке 17 без нарушений гибких трансмиссионных связей тягами 43 и 55 с валом 15. За ненадобностью второй каркас может быть заменен рулевой лопастью 53. Обладая конструктивной прочностью и исключительно низким коэффициентом сопротивления, каркас способен выдерживать большие лобовые нагрузки на лопасти.

Использование: для получения электроэнергии в индивидуальных хозяйствах или в туристических поездах. Сущность изобретения: устройство представляет собой легко разборный переносной ветроагрегат, содержащий расположенный на вертикальной опоре блок из центрального и периферийных ветрообразовательных аппаратов. Каждый ветропреобразующий аппарат выполнен в виде оси, одним концом закрепленной в головке с наклонными выпукло-вогнутыми проточками, в которых шпильками укреплены желобообразные лопасти, а другим концом запрессованной в хвостовике с продольным пазом на конце. В последнем шарнирно установлен конец стойки. Между головкой и хвостовиком на ось насажена трансмиссионная муфта с круговой проточкой. Все муфты соединены гибкой тягой. 4 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий расположенный на вертикальной опоре основной блок из центрального и периферийных ветропреобразовательных аппаратов и генератор электрического тока, отличающийся тем, что ветродвигатель снабжен жестким ободом с двумя горизонтальными стяжными планками в виде хорд, закрепленными на ободе радиально расположенными стойками с отверстиями на свободных концах, шнуром, последовательно связывающим концы радиальных стоек между собой, установленной соосно с опорой трубой, прикрепленной посредством кронштейнов к стяжным планкам, горизонтальным стержнем, проходящим через трубу в центре обода с расположенными на нем центральным ветропреобразовательным аппаратом, валом, коаксиально вставленным в опору, и гибкой тягой, при этом каждый из ветропреобразующих аппаратов выполнен в виде оси, одним концом закрепленной в головке с наклонными выпукло-вогнутыми проточками, в которых шпильками укреплены желобообразные лопасти, другим концом запрессованной в хвостовике с продольным пазом на конце, причем в последнем шарнирно установлен конец стойки, а между головкой и хвостовиком на ось насажена трансмиссионная муфта с одной круговой проточкой на периферийных ветрообразующих аппаратах и с несколькими на центральном, при этом трансмиссионные муфты соединены гибкой тягой. 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен штифтами с роликами, установленными в отверстиях, выполненных на удлиненных отогнутых концах кронштейнов, соединяющих верхнюю стяжную планку с трубой, и флюгером. 3. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что центральный ветрообразующий аппарат размещен перед периферийными аппаратами по ходу движения воздушного потока. 4. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен пластинчатыми пружинами, закрепленными в местах соединения радиальных стоек и обода и связанными посредством проволоки с хвостовиками периферийных ветрообразующих аппаратов. 5. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен дополнительным блоком ветропреобразовательных аппаратов, размещенным консольно на противоположном конце горизонтального стержня и соединенным с основным посредством скрестной гибкой тяги, при этом выпукло-вогнутые проточки на каждой головке дополнительного блока выполнены с наклоном в противоположную сторону относительно наклона проточек основного блока, а каждая трансмиссионная муфта на каждом периферийном аппарате имеет две проточки.