ЛОПАСТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК F03D1/00 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в лопастных устройствах, преобразующих кинетическую энергию ветра в электрическую или какую-либо другую энергию.

Известно лопастное устройство, содержащее лопасти, кинематически связанные с генератором электрической энергии, нагрузку, электрически связанную с генератором, при этом оно выполнено в виде флюгера с направляющим хвостовиком (см., например, SU, 1787206 A3, кл. F 03 D 1/00, 07.01.1993) по совокупности существенных признаков принятое за ближайший аналог изобретения (прототип). Недостатками известного устройства являются низкий КПД и невысокая надежность.

Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия (КПД) устройства и совершенствовании конструкции и обеспечивается тем, что в лопастном устройстве, содержащем лопасти, кинематически связанные с генератором электрической энергии, нагрузку, электрически связанную с генератором, при этом оно выполнено в виде флюгера с направляющим хвостовиком, согласно изобретению нагрузка установлена на подвижной части его корпуса, например, на той его части, которая закреплена на штативе, с возможностью вращения.

Нагрузка выполнена в виде источника света, например, в виде лампочки.

Источник света выполнен направленного свечения, причем это свечение направлено на хвостовик, на лопасти.

На хвостовике и лопастях выполнено светонакопительное или светоотражательное покрытие.

По меньшей мере один источник света установлен на по меньшей мере одном хвостовике.

По меньшей мере один хвостовик выполнен в виде по меньшей мере одного источника света, электрически связанного с генератором электрической энергии.

На фиг.1 изображено лопастное устройство (общий вид) с нагрузкой (лампочкой), установленной на патрубке;

на фиг.2 изображен хвостовик лопастного устройства с нагрузкой, выполненной в форме стрелки;

на фиг.3 изображен хвостовик, внутри которого установлена спираль накаливания;

на фиг.4 изображен хвостовик в виде газоразрядной лампы;

на фиг.5 изображен вид А-А по фиг.1;

на фиг.6 изображена обращенная схема генератора;

на фиг.7 изображена электрическая схема генератора;

на фиг.8 изображена электрическая схема генератора с параллельным возбуждением.

Лопастное устройство содержит лопасти 1, закрепленные на обойме 2, которая установлена (например запрессована) на корпусе генератора 3 электрической энергии, а именно на корпусе его ротора 4, в котором установлены постоянные магниты 5 (например, приклеены к нему). Ротор 4 при помощи подшипников 6 установлен на корпусе статора 7, в котором выполнена обмотка 8, намотанная на катушку 9 с установленным в ее центре металлическим стержнем 10. К корпусу статора 7 при помощи фланца 11 установлен патрубок 12, к которому он приварен, от катушки 9 отходят провода 13, связывающие начало и конец обмотки 8 с лампочкой 14 или другой нагрузкой, например электронагревателем, который в дальнейшем рассматриваться не будет. Корпус 15 лампочки 14 установлен на патрубке 12, например приварен к нему, при этом, лампочка 14 может иметь линзу 16. На конце патрубка 12 выполнен сплющенный фланец 17 и в сплюснутой его части выполнены отверстия, через которые заклепками на патрубке 12 закреплен хвостовик 18, который может быть также приварен к окончанию патрубка 12. Лампочка 14 может быть выполнена с направленным свечением, и оно может быть направлено в сторону лопастей 1 или в сторону хвостовика 18, которые могут быть покрыты светонакопительной или светоотражательной краской, но лампочка 14 может быть направлена в любую другую сторону.

Горизонтальный патрубок 12 установлен на вертикальном штоке 19, например приварен к нему, а нижняя часть штока 19 соединена через опорный подшипник 20 со штоком 21 штатива 22 с возможностью вращения вокруг его оси. Шток 21 может быть приварен к штативу 22, который устанавливается на корпусе 23 какого-либо устройства, например на крыше какого-нибудь строения или на почве.

Лампочки 14 могут быть установлены непосредственно на хвостовике 18 и в целом составлять форму стрелки.

Направляющий хвостовик 18 (направляющее крыло) может быть выполнен в виде светильника или лампочки, имеющей форму хвостовика из прозрачного материала, например стекла, внутри которого, в вакууме, установлена спираль 24 накаливания, к которой подведены провода 13.

Хвостовик 18 может быть выполнен в виде газоразрядной лампы, имеющей его форму. В этом случае его корпус выполняется из прозрачного материала, например из стекла, во внутренней части которого установлены электроды 25 и 26, к которым подведены провода 13, стартер 27 и дроссель (не показан) который может быть вделан в патрубок 12.

Может быть использована и обращенная схема генератора. На периферийной части его корпуса 28 расположены катушки 9 с обмотками 8, являющиеся в данном примере якорем, а ротор 4, выполненный в данном случае из постоянных магнитов 5 и являющийся индуктором, закреплен на валу 29, например приклеен к нему. На валу 29, с внешней стороны корпуса 28, установлены лопасти 1 при помощи обоймы 2, например запрессованы на нем. Вал 29 установлен на корпусе 28 через подшипники 6 с возможностью вращения вокруг своей оси.

Обмотки 9 могут быть соединены последовательно.

В лопастном устройстве могут быть использованы различные генераторы, включая тот, принципиальная электрическая схема которого - с параллельным возбуждением. В этом примере обмотки якоря 30 через щетки 31 коллектора электрически связаны с обмоткой возбуждения 32. Последовательно ей установлено сопротивление 33 регулирующего реостата в цепи возбуждения, а параллельно лампочке 14 может быть установлен аккумулятор 34, который крепится, например, на патрубке 12 и последовательно ему установлена в электрической цепи пусковая кнопка 35. Здесь вал 29 электрического генератора 3 механически соединен с якорем 30 и через него якорь 30 связан с лопастями 1.

Лопастное устройство работает следующим образом:

Ветер вращает лопасти 1, которые начинают вращать индуктор, например, постоянные магниты 5 или обмотки возбуждения 8, которые индуцируют ЭДС в обмотках статора 7, являющегося в данном случае якорем. При этом может использоваться и обращенная схема, в которой статор - индуктор, а ротор - якорь. В этом случае лопасти 1 кинематически связаны с якорем. ЭДС, вырабатываемая генератором электрической энергии 3, образует электрический ток в цепи нагрузки, и лампочка 14 загорается, при этом в этой цепи может быть установлен ограничитель напряжения или тока. Аккумулятор 34 может использоваться в пусковой момент как источник тока для обмотки возбуждения 32, при этом он заранее подзаряжается. Может использоваться комплекс индуцирующих средств, т.е. сочетание постоянных магнитов и обмотки возбуждения. Использование лампочек 14, установленных на хвостовике 18, или выполнение самого хвостовика 18 в виде светильника позволяет получить световой указатель направления потока воздуха, т.е. ветра.

В конструкции лопастного устройства может использоваться несколько хвостовиков, которые также могут быть выполнены в виде светящегося элемента этого устройства, т.е. на них выполнены источники света - лампочки 14.

Подвижная часть лопастного устройства поворачивается при изменении направления ветра в его направлении вместе с генератором электрической энергии и его нагрузкой, например с источником света - лампочкой 14.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в лопастных устройствах, преобразующих кинетическую энергию ветра в электрическую или какую-либо другую энергию. Технический результат заключается в повышении КПД и совершенствовании конструкции устройства и обеспечивается за счет того, что в лопастном устройстве, содержащем лопасти, кинематически связанные с генератором электрической энергии, нагрузку, электрически связанную с генератором, при этом оно выполнено в виде флюгера с направляющим хвостовиком, согласно изобретению нагрузка установлена на подвижной части его корпуса, например, на той его части, которая закреплена на штативе, с возможностью вращения. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Лопастное устройство, содержащее лопасти, кинематически связанные с генератором электрической энергии, нагрузку, электрически связанную с генератором, при этом оно выполнено в виде флюгера с направляющим хвостовиком, отличающееся тем, что нагрузка установлена на подвижной части его корпуса, например на той его части, которая закреплена на штативе, с возможностью вращения.2. Лопастное устройство по п.1, отличающееся тем, что нагрузка выполнена в виде источника света, например в виде лампочки.3. Лопастное устройство по п.2, отличающееся тем, что источник света выполнен направленного свечения.4. Лопастное устройство по п.3, отличающееся тем, что это свечение направлено на хвостовик.5. Лопастное устройство по п.3, отличающееся тем, что это свечение направлено на лопасти.6. Лопастное устройство по любому из п.4 или 5, отличающееся тем, что на хвостовике и лопастях выполнено светонакопительное или светоотражательное покрытие.7. Лопастное устройство по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один источник света установлен на, по меньшей мере, одном хвостовике.8. Лопастное устройство по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один хвостовик выполнен в виде, по меньшей мере, одного источника света, электрически связанного с генератором электрической энергии.