ВЕТРОАГРЕГАТ С МНОГОЛОПАСТНЫМИ КРЫЛЬЧАТЫМИ ВЕТРОКОЛЕСАМИ Российский патент 1999 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к области ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения устойчивой работы ветродвигателей, имеющих два и более многолопастных ветроколес, а также может быть использовано в условиях повышенной неравномерности ветрового потока для обеспечения механической устойчивости ветроагрегата.

Известны различные конструкции роторов ветродвигателей, в которых на горизонтальном валу лопасти с возможностью вращения в противоположные стороны (патент РФ N 2049264, МКИ 6 F 03 D 3/00).

Известны также конструкции крыльчатых ветроколес, имеющих две или более пар лопастей, расположенных в одной плоскости и неподвижно закрепленных на оси ветроколеса (В.М. Фатеев "Ветродвигатели и ветроустановки", М., 1956, с. 75).

Недостатком указанных конструкций является прокидывание многопластовых ветроагрегатов при резком превышении скорости ветра (порывах ветра) расчетной величины, при которой срабатывает устройство вывода ветроколеса из-под ветра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению относится ветродвигатель, содержащий ветровые колеса, установленные на общем валу посредством обгонной муфты. (Патент РФ N 2063542, МКИ 6 F 03 D 3/00, 3/04).

Недостатком данного ветродвигателя также является недостаточная эффективность использования ветра, неудобство регулирования мощности ветродвигателя, невозможность защиты его от опрокидывания при превышении скорости ветра допустимой величины.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования энергии ветра, улучшение эксплуатационных условий, улучшение автоматического регулирования мощности ветроагрегата, повышение надежности его работы, защита от опрокидывания при резком увеличении скорости ветра.

В результате использования предлагаемого изобретения снижается материалоемкость, уменьшается износ опорных подшипников головной части ветроагрегата, снижается нагрузка на опорную часть (башню), улучшаются условия автоматического регулирования мощности за счет изменения активной поверхности ветроколеса.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что многолопастное крыльчатое ветроколесо выполнено в виде ряда 2-х или 3-х лопастных ветроколес, закрепленных на втулках, установленных друг за другом на общем валу. При этом передние (одно или два) ветроколеса имеют возможность перемещаться вдоль вала и поворачиваться на нем, а последнее ветроколесо закреплено на втулке, которая жестко закреплена на общем валу. Втулки с закрепленными на них лопастями входят последовательно одна в другую и имеют возможность попарно взаимодействовать друг с другом относительно общего вала ветроколеса при помощи штифтов, которые закреплены на впереди расположенной втулке и спирального паза последующей втулки, в который входят штифты, находясь в постоянном зацеплении. Передние ветроколеса поворачиваются относительно общего вала в противоположные стороны, одновременно перемещаясь вдоль вала до тех пор, пока лопасти всех ветроколес, находящихся на общем валу, встанут в положение одна за другой. Подвижные втулки поджаты пружинами, установленными на общем валу в направлении, противоположном направлению ветра.

Сущность предлагаемого ветроагрегата с многолопастными крыльчатыми ветроколесами поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 представлен общий вид ветроагрегата с многолопастными крыльчатыми ветроколесами; на фиг. 2 изображено расположение лопастных ветроколес.

Ветроагрегат с многолопастным ветроколесом содержит: общий вал 1, рабочее подвижное ветроколесо 2, неподвижное ветроколесо 3, подвижную на валу втулку 4, штифты 5, спиральный паз 6, пружину 7, неподвижно закрепленную на валу втулку 8.

Ветроколеса жестко закреплены на втулках 4, 8. Втулка 4 ветроколеса 2 имеет возможность перемещаться вдоль вала 1, а также поворачиваться относительно вала 1, когда штифты 5 этой втулки перемещаются по спиральным пазам 6 втулки 8 ветроколеса 3, неподвижно закрепленной на валу 1. Подвижная втулка 4 поджата пружиной 7 в направлении, противоположном направлению ветра.

Работает ветроагрегат следующим образом.

При увеличении скорости ветра выше максимально допустимой для данного ветроагрегата переднее рабочее ветроколесо 2, преодолевая сопротивление пружины 7, перемещается вдоль вала 1 в направлении движения ветрового потока, поворачиваясь одновременно относительно втулки 8 последующего неподвижно закрепленного ветроколеса 3 посредством движения штифтов 25, закрепленных на внешней поверхности подвижной втулки 4 ветроколеса 2 по спиральным пазам 6, выполненным на внутренней поверхности неподвижно закрепленной втулки 8 ветроколеса 3, до тех пор, пока лопасти подвижно 2 и неподвижно 3 закрепленных на общем валу ветроколес встанут друг за другом. При этом уменьшится сила ветрового напора на ветроагрегат за счет уменьшения суммарной площади активной поверхности лопастей, что обеспечит устойчивость ветроагрегата от опрокидывания и снижение динамических нагрузок на его головную часть и опорные конструкции. При снижении скорости ветра до допустимых значений под действием сжатой пружины 7 втулка 4 подвижного ветроколеса 2 будет перемещаться вдоль вала 1 в направлении, противоположном направлению ветра, одновременно поворачиваясь на валу 1 относительно неподвижно закрепленной втулки ветроколеса 3 в противоположную сторону, чем при сжатии пружины 7 за счет движения штифтов 5 подвижной втулки 4 по спиральным пазам 6 неподвижной втулки 8, но в противоположном направлении.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для обеспечения устойчивой работы ветродвигателей в условиях повышенной неравномерности ветрового потока. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра и защите от опрокидывания при резком увеличении скорости ветра. Вышеуказанный технический результат достигается тем, что передние (одно или два) ветроколеса имеют возможность перемещаться вдоль вала, а последующие ветроколеса жестко закреплены на своих втулках на общем валу ветроколеса. Подвижные втулки поджаты пружинами, установленными на общем валу в направлении, противоположном направлению ветра. 2 ил.

Ветроагрегат с многолопастными крыльчатыми ветроколесами, содержащий установленные на общем валу ветровые колеса, отличающийся тем, что из ветровых колес, установленных на общем валу, переднее рабочее ветроколесо закреплено на втулке, подвижной на валу и входящей во втулку последующего ветроколеса, неподвижно закрепленную на валу, причем втулки имеют возможность взаимодействовать друг с другом относительно общего вала при помощи штифтов, закрепленных на внешней поверхности подвижной втулки и спиральных пазов, выполненных на внутренней поверхности неподвижной втулки таким образом, что перемещение подвижной втулки с закрепленным на ней ветроколесом вдоль вала с одновременным ее вращением на валу прекращается в момент установки лопастей подвижного и неподвижного ветроколес друг за другом, причем подвижная втулка прижата пружиной в направлении, противоположном направлению ветра.