УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ОБОРОТОВ ПИРАМИДАЛЬНОГО ВЕТРЯНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2005 года по МПК F03D3/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к конструкциям пирамидальных ветряных двигателей.

Известно устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного двигателя, включающее вертикальную ось с закрепленными на ней пирамидальными лопастями (см., например, US, 4105363 А, кл. F 03 D 3/06, 08.08.1978), по совокупности существенных признаков принятое за ближайший аналог изобретения (прототип).

К недостаткам устройства относятся невысокая надежность, низкий коэффициент полезного действия (КПД), большой вес устройства.

Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента полезного действия (КПД) устройства и упрощении конструкции за счет применения унифицированных деталей, обеспечивается за счет того, что устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного двигателя, включающее вертикальную ось с закрепленными на ней пирамидальными лопастями, согласно изобретению, снабжено дополнительным пирамидальным ветровым двигателем (ПВД), одна из лопастей которого соединена с противовесом, а другая - также посредством троса соединена с гидравлической системой, механизмы которой снабжены тормозными колодками с возможностью воздействия на ось рабочего пирамидального ветряного двигателя.

На фиг.1 изображены рабочий и дополнительный пирамидальные двигатели (ПВД) и устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного двигателя (ПВД) (общий вид).

На фиг.2 изображен дополнительный пирамидальный ветряной двигатель (ПВД) с устройством для ограничения его оборотов.

Рабочий ПВД 1 смонтирован в проеме консольной части 2, опирающейся на мачту-опору 3, которая в свою очередь обеспечивается (фиксируется) устройством для гашения сотрясений, колебаний и вибрации ветросиловой установки (ВСУ). Оно состоит из оттяжек 4 из натяжного 5 и амортизирующего 6 тросов, неподвижных роликов 7, стягивающих тросов 8, заканчивающихся грузовыми компенсаторами (не показаны).

Устройство для ограничения оборотов ПВД состоит из небольшого дополнительного пирамидального ветряного двигателя 9 (в несколько раз меньше по габаритам рабочего ПВД), направляющей 25, ролика 19, натяжного троса 20 с противовесом 10, а также использующихся автомобильных деталей и узлов 12-17, которые входят в его тормозную систему для снижения его скорости, остановки и удержания (кратковременного) на месте.

По конструкции дополнительный пирамидальный двигатель 9 двухъярусный с шестью лопастями (три лопасти на каждом ярусе) через 60° каждая относительно оси. Это ликвидирует явление «мертвой точки» при любом направлении ветра и при скорости, начиная с 17-19 м/с, двигатель 9 должен начать ограничивать обороты рабочего ПВД 1 и всей кинематической системы ВСУ.

Дополнительный ПВД 9 может быть смонтирован как на верху ВСУ, так и внизу, на нижней площадке под рабочим ПВД 1.

В качестве тормозящего, ограничивающего обороты рабочего ПВД 1 органа предлагается использовать задний мост автомобиля. В зависимости от мощности ВСУ выбирается и задний мост легкового или грузового автомобиля, сделав некоторые конструктивные изменения. Одну полуось вместе с принадлежащим ей картером, диском и тормозным блоком отсоединить и закрепить в положении как на фиг.1 (поз. №14). Это и будет верхний подшипниковый блок 14, который должен быть шарнирно соединен с рабочим ПВД 1 в его верхней части. В нижней же его части он должен опираться на самостоятельный подшипниковый узел 23, через который пропущен вал, оканчивающийся внизу фланцем, за который в свою очередь присоединяется фланец второй полуоси колеса автомобильного заднего моста 15, а он карданной частью 16 - к рабочему органу 18 (насосу, генератору, трансмиссии). Применение здесь заднего моста автомобиля очень оправдано. Как известно, валы, приводящие в движение колеса на автомобиле, размещены по отношению к его оси и карданному валу под углом 90°. А это и надо для передачи усилия от вертикально работающего ПВД 1 к горизонтально установленным рабочим органам 18 (насосам, генераторам и пр.). Главная передача, входящая в задний мост, как правило, выполняется из шестерен со специальными зубьями, что делается для достижения его бесшумной и плавной работы, ведь шум при работе ВСУ должен не превышать допустимого предела. Кроме того, задний мост вполне может выполнить функцию мультипликатора: небольшие обороты вала 24 рабочего ПВД 1 повысить до номинальных оборотов рабочего органа 18, чтобы он, скажем, мог качать воду или вырабатывать электроэнергию.

Принцип действия устройства следующий.

Дополнительный ПВД 9 находится в покое, пока напор и скорость ветра не превышает 15-16 м/сек. Это обеспечивается специально подобранным противовесом 10, соединенным посредством троса 20, проходящим через направляющую 25 и блок 19 с ПВД 9, которые изображены на фиг.2. Если скорость ветра начнет превышать 15-16 м/сек, то ПВД 9 начнет, с одной стороны, увлекать вверх противовес 10, а с другой - посредством троса 11 через направляющую 26 приведет в движение педаль 12, которая нажмет на шток главного тормозного цилиндра 13, вследствие чего давление жидкости в цилиндре увеличится и она поступит по трубопроводам к тормозным механизмам 21, 22.

Этим самым выполняется задача притормаживания, ограничения оборотов ПВД: чем больше шквальный ветер, тем с большим усилием будут тормозные колодки (не показаны) давить на тормозные диски тормозных механизмов 21, 22. При этом рабочие органы смогут продолжать работать без угрозы каких-либо повреждений, т.е. в своем номинальном режиме. Останавливаться рабочему ПВД 1 также нельзя, ибо ветровой напор наверняка превысит допустимые пределы, наступит резонанс и ВСУ начнет разрушаться.

Сравнительно легко решается проблема остановки ВСУ при ее ремонте и обслуживании. Для этого достаточно легкой ручной лебедкой 30 привести в движение трос 27, который через ролики 29, 28 и направляющую 26 нажмет на поршень тормозного цилиндра 13, а он, в конечном счете, приведет в движение тормозные механизмы 21, 22, т.е. ВСУ будет остановлена, что создаст возможность доступа к ее узлам и агрегатам.

Таким образом, создано компактное, простое и дешевое устройство автоматического ограничения оборотов (частоты вращения) ротора ПВД ВСУ.

Без этого устройства работоспособность ПВД будет очень ограничена. В частности, в опорном подшипниковом узле сепараторы подшипников будут быстро изнашиваться, а сама эксплуатация ВСУ, из-за вероятного резонанса будет весьма опасной.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к конструкциям пирамидальных ветряных двигателей. Технический результат заключается в повышении КПД устройства и упрощении конструкции за счет применения унифицированных деталей. Устройство включает вертикальную ось с закрепленными на ней пирамидальными лопастями. Снабжено дополнительным пирамидальным ветровым двигателем (ПВД), одна из лопастей которого соединена с противовесом, а другая - также посредством троса соединена с гидравлической системой, механизмы которой снабжены тормозными колодками с возможностью воздействия на ось рабочего пирамидального ветряного двигателя. 2 ил.

Устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного двигателя, включающее вертикальную ось с закрепленными на ней пирамидальными лопастями, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным пирамидальным ветровым двигателем, одна из лопастей которого соединена с противовесом, а другая также посредством троса соединена с гидравлической системой, механизмы которой снабжены тормозными колодками с возможностью воздействия на ось рабочего пирамидального ветряного двигателя.