ВЕТРОУСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F03D3/02 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветророторам, преобразующим энергию ветра во вращение ротора.

Известен ветроагрегат (патент России N 1225912 кл. F 03 D 5/00, авт. И. И. Смульский, опубл. 23.04.86, Бюл. N 15), включающий наклонный к горизонтальной плоскости ротор с винтовыми лопастями, который установлен на нижнюю и верхнюю опоры. При смене направления ветра на обратное ротор меняет направление вращения. Это необходимо учитывать при компоновке ветроагрегата из нескольких роторов.

Известна ветроустановка (Авт.св. N 1557351 кл. F 03 D 3/02, автор Г.С. Кириченко, опубл. 15.04.90, Бюл. N 14), включающая ветророторы с пропеллерными лопастями, каждый из которых через обгонную муфту кинематически связан с трансмиссионным валом. Обгонные муфты дают возможность трансмиссионному валу вращаться с большей скоростью вращения, чем скорость вращения ветроротора, что предотвращает вентиляторные потери. Однако при обратном вращении ветроротора обгонная муфта проскальзывает и ветровая энергия от него не передается трансмиссионному валу.

Целью изобретения является увеличение мощности ветроагрегата за счет суммирования мощности отдельных ветророторов, вращающихся в произвольных направлениях.

Для осуществления этой цели в ветроустановку объединяются несколько наклонных к горизонтальной плоскости валов и установленных на них ветророторов с винтовыми лопастями. Они кинематически связаны с общим трансмиссионным валом, к которому каждый ветроротор подсоединен через две встречно-включенные обгонные муфты. Обе муфты приводятся ветроротором во вращение, но одна из них подсоединена через паразитную передачу и вращается в направлении, обратном вращению первой. Ветровая энергия трансмиссионному валу передается через ту муфту, которая вращается в том же направлении, что и трансмиссионный вал и быстрее его.

На фиг. 1 схематически представлен фронтальный вид ветроустановки, на фиг. 2 план ветроустановки с двумя рядами наклонных ветророторов, на фиг.3 узел с обратно-включенными обгонными муфтами.

Ветроустановка содержит наклонные к горизонтальной плоскости валы и установленные на них ветророторы с винтовыми лопастями 1. Внизу ветророторы через подшипниковый узел состыкованы с опорами 2, а вверху с опорой 3. Вращение ветророторов через узел со встречно-включенными обгонными муфтами 4 передается коническому редуктору 5, из которого общий трансмиссионный вал 6 (фиг. 2) передает вращение электрогенератору 7. Устройство со встречно-включенными обгонными муфтами (фиг.3) содержит две встречно-включенные муфты 8 и 9. Муфты имеют возможность свободно перемещаться вдоль оси по шпонкам 10 и 11 вала 12. Они входят в зацепление кулачками со свободно-посаженными на валу 12 шестернями 13 и 14 и фиксируются в зацепленном состоянии пружинами 15 и 16. Ветроротор 1 через шестерни 17 и 13 приводит во вращение муфту 8, а через шестерню 18, паразитную передачу 19 и шестерню 14 - муфту 9. Вал 12 через редуктор 5 связан с общим трансмиссионным валом 6 (фиг.2).

Ветроустановка работает следующим образом. При направлении V₁ ветра наветренные роторы вращаются в одну сторону, а подветренные в другую. Пусть направление вращения ветроротора будет за часовой стрелкой (отмечено справа "+" и цифрой 1).Тогда шестерня 14, приводимая через паразитную шестерню 19, будет вращаться тоже за часовой стрелкой. Поэтому через муфту 9 это направление вращения будет передаваться валу 12. При этом шестерня 13 будет вращаться в обратном направлении. Поэтому кулачки муфты 8 выскользнут из зацепления с шестерней 13 и муфта будет проскальзывать относительно шестерни 13. Таким образом крутящий момент от ветроротора 1 через паразитную шестерню 19 будет передаваться валу 12 и он будет вращаться в положительном направлении. Если же сменится направление ветра на обратное V₂, то вращение ветроротора будет против часовой стрелки (отмечено слева "-" и цифрой 2). Тогда шестерня 13 будет вращаться за часовой стрелкой (цифра 2 слева) и кулачками приведет во вращение муфту 10 и также вал 12 в ту же сторону. При этом вращении ветроротора шестерня 14 будет вращаться против часовой стрелки часов и ее кулачки выскользнут из зацепления с муфтой 9. Поэтому в этом случае вал 6 снова будет вращаться за стрелкой часов, но крутящий момент будет передаваться ему от ветроротора через шестерни 17 и 13. Вращение от вала 12 через конические редукторы 5 передается общему трансмиссионному валу 12, который соединен с электрогенератором 7 или с любым другим потребителем крутящего момента. Валы 6 и 12 всегда вращаются в неизменном направлении, в то время как ветророторы вращаются в произвольных направлениях. Если по каким-либо причинам любой из ветророторов не вращается или скорость вращения его ниже скорости вращения трансмиссионного вала (с учетом передаточных отношений), то происходит одновременное проскальзывание обеих муфт 8 и 9. Поэтому крутящий момент от трансмиссионного вала к ветроротору не передается и мощность на вентиляторный эффект не расходуется. Ветроустановка устанавливается так, чтобы господствующее направление ветров совпадало с направлением V₁ или V₂. При отклонении ветра от этого направления в пределах ±45^o, эффективность ветроустановки практически не изменяется. В местностях с асимметричной розой ветров ветроустановка может компоноваться из роторов, установленных по кругу. В этом случае общий трансмиссионный вал может быть установлен в центре оси ветроустановки и расположен вертикально.

Используется в ветроэнергетике. Ветроустановка состоит из наклонных к горизонтальной поверхности ветророторов с винтовыми лопастями, которые могут вращаться в произвольном направлении. С целью суммирования мощности отдельных ветророторов каждый из них подсоединен к общему трансмиссионному валу через две встречно- включенные обгонные муфты. Обе муфты приводятся ветроротором во вращение, но одна из них подсоединена через паразитную передачу и вращается в обратном направлении. Крутящий момент передает валу та обгонная муфта, направление вращения которой совпадает с направлением вращения вала, а скорость вращения не меньше скорости вращения вала. 3 ил.

Ветроустановка, содержащая наклонные к горизонтальной плоскости валы и установленные на них ветророторы, причем валы кинематически связаны с общим трансмиссионным валом, отличающаяся тем, что ветророторы имеют винтовые лопасти, а каждый вал подсоединен к общему трансмиссионному валу через две встречно включенные обгонные муфты, к одной из которых вращение передается через паразитную передачу.