ВЕТРЯНОЙ АГРЕГАТ Российский патент 2001 года по МПК F03D3/02 

Предлагаемое изобретение относится к области ветроэнергетики, например к ветряным агрегатам для получения сжатого воздуха, выработки электроэнергии и т.д.

Известен горизонтальный ветряной двигатель с принудительно поворачиваемыми бесконечной цепью лопастями с целью надлежащей установки их по отношению к ветру (авторское свидетельство СССР N 1174, кл F 03 D 7/06, 1926 г.).

Известен ветродвигатель Будревича, содержащий вертикальный вал, каркас с принудительно поворачиваемыми лопастями, флюгер, управляемый флюгером и поворачивающий лопасти в оптимальное по отношению к ветру положение с помощью механизма поворота электродвигатель с пускателем и зубчатой передачей (авторское свидетельство СССР N 1250699, кл F 03 D 7/06, 1987 г.).

Известен ветряной агрегат с центральным валом, подвижным каркасом с лопастями, имеющими возможность поворота, встроенным электрическим генератором и флюгером, установленным на центральном вале и управляющим посредством зубчатых передач положением лопастей относительно ветра (патент РФ N 2070659, кл F 03 D 3/02, 7/06, 1996 г.) - прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности и эффективности в эксплуатации.

Существенными признаками изобретения являются неподвижный центральный вал, подвижный каркас с рабочими лопастями с возможностью поворота каждой лопасти вокруг собственной оси и приводимый механизм, при этом над каждой рабочей лопастью при посредстве планетарного зубчатого редуктора, корпус которого жестко связан с подвижным каркасом, установлен флюгер, ось которого укреплена с возможностью поворота в корпусе редуктора и жестко связана с малой шестерней редуктора, большая шестерня которого жестко закреплена на оси рабочей лопасти, а отношение передачи между шестернями редуктора составляет 1:2, возможно также, что неподвижный центральный вал выполнен в виде ресивера для закачки в него сжатого воздуха от установленного на агрегате в качестве приводимого механизма компрессора.

Отличительными признаками изобретения является то, что над каждой рабочей лопастью при посредстве планетарного зубчатого редуктора, корпус которого жестко связан с подвижным каркасом, установлен флюгер, ось которого укреплена с возможностью поворота в корпусе редуктора и жестко связана с малой шестерней редуктора, большая шестерня которого жестко закреплена на оси рабочей лопасти, а отношение передачи между шестернями редуктора составляет 1: 2, возможно также, что неподвижный центральный вал выполнен в виде ресивера для закачки в него сжатого воздуха от установленного на агрегате в качестве приводимого механизма компрессора.

На фиг. 1 схематично представлен один из вариантов конструкции ветряного агрегата. На фиг. 2 схематично представлен вариант с установленным в качестве приводимого механизма поршневым компрессором. На фиг. 3, 4 - схемы положения рабочих лопастей и флюгеров (флюгерных лопастей) относительно направления ветра.

На неподвижном центральном вале 1, опирающемся на опоры 2, установлен с помощью подшипников 3 подвижный каркас 4 со штангами 5 и 6 и рабочими лопастями 7 (например, тремя). На концах штанг 5 закреплены подшипники 8, а на концах штанг 6 закреплены планетарные зубчатые редукторы 9, в корпуса которых встроены подшипники 10 и 11. В подшипниках 8 и 10 размещены с возможностью поворота оси 12 рабочих лопастей 7. В редукторах 9 на концах осей 12 лопастей 7 жестко закреплены большие шестерни 13, а в подшипниках 11, встроенных в корпуса редукторов 9, укреплены с возможностью поворота флюгеры 14 с осями 15, на которых жестко закреплены малые шестерни 16 редукторов 9. На кронштейне 17, укрепленном на вале 1, размещены передаточное устройство 18 и приводимый механизм 19 (например, генератор электрического тока, насос). Возможна установка в качестве приводимого механизма компрессора, например поршневого (см. фиг. 2). В этом случае неподвижный центральный вал 1 выполнен в виде ресивера, к которому из нагнетания компрессора 19 после обратного клапана 20 подведен трубопровод 21. На вале 1, выполненном как ресивер, установлены предохранительный клапан 22, манометр 23, продувочный вентиль 24. Для отбора сжатого воздуха к потребителю предусмотрен вентиль 25.

Работает ветряной агрегат следующим образом. Первоначально при сборке устанавливают рабочие лопасти и флюгеры (флюгерные лопасти) по отношению друг к другу так, как показано на фиг. 3. Под действием ветрового потока каркас 4 с лопастями 7 вращается. Флюгеры 14 устанавливают рабочие лопасти 7 по отношению к ветровому потоку таким образом, что момент силы на них, вызывающий вращение каркаса 4, все время положительный. Предлагаемая схема управления рабочими лопастями 7 индивидуальными флюгерами 14 позволяет каркасу 4 на осях 12 рабочих лопастей 7 достигать окружных скоростей, превышающих скорость набегающего ветрового потока. Схема взаимного положения рабочих лопастей 7 и флюгеров 14 в какой-то момент времени при этом изображена на фиг. 4. Это имеет существенное значение для повышения эффективности агрегата при установке ветряного агрегата в местностях с постоянными ветрами с небольшими скоростями. Момент вращения с каркаса 4 передается с помощью передаточного устройства 18 на приводимый механизм 19. В случае установки в качестве приводимого механизма 19 компрессора, например поршневого, сжатый воздух после него через обратный клапан 20 закачивается внутрь вала (ресивера) 1, а затем отбирается к потребителю. Использоваться сжатый воздух может в турбодетандере, служащем приводом для генератора электрического тока, а воздух после расширения в турбодетандере может быть использован для охлаждения. Также сжатый воздух может быть использован для обогрева, так как имеет довольно высокую температуру после компрессора.

Возможно также применение для установки индивидуальных флюгеров обычных двухступенчатых зубчатых редукторов с сохранением передаточного отношения 1: 2.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветряным агрегатам для получения сжатого воздуха или выработки электроэнергии. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышении надежности и эффективности ветряных агрегатов путем установки индивидуальных флюгеров над каждой рабочей лопастью и использовании в качестве ресивера для приводимого компрессора центрального вала, обеспечивается за счет того, что в предлагаемом ветряном агрегате над каждой рабочей лопастью при посредстве планерного зубчатого редуктора, корпус которого жестко связан с подвижным каркасом, установлен флюгер, ось которого укреплена с возможностью поворота в корпусе редуктора и жестко связана с малой шестерней редуктора, большая шестерня которого жестко закреплена на оси рабочей лопасти, а отношение передачи между шестернями редуктора составляет 1 : 2. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Ветряной агрегат, содержащий неподвижный центральный вал, подвижный каркас с рабочими лопастями с возможностью поворота каждой лопасти вокруг собственной оси и приводимый механизм, отличающийся тем, что над каждой рабочей лопастью при посредстве планетарного зубчатого редуктора, корпус которого жестко связан с подвижным каркасом, установлен флюгер, ось которого укреплена с возможностью поворота в корпусе редуктора и жестко связана с малой шестерней редуктора, большая шестерня которого жестко закреплена на оси рабочей лопасти, а отношение передачи между шестернями редуктора составляет 1: 2. 2. Ветряной агрегат по п. 1, отличающийся тем, что неподвижный центральный вал выполнен в виде ресивера для закачки в него сжатого воздуха от установленного на агрегате в качестве приводимого механизма компрессора.