КАРУСЕЛЬНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК F03D3/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения электроэнергией различных автономных потребителей.

Известный карусельный ветродвигатель (Авт. св. СССР №1746054) содержит вертикальный вал, выполненный из верхнего и нижнего валов, четыре пары лопастей на махах, перпендикулярных вертикальному валу, упоры и конический редуктор, ведущая шестерня которого закреплена на вертикальном валу, а боковые шестерни установлены на подшипниках в корпусе, при этом вертикальный вал выполнен из верхнего и нижнего валов и соединен с генератором.

Недостатком известного ветродвигателя является невозможность создания комбинаций, необходимых при изменении характера ветра.

Цель изобретения: повышение прочности отдельных элементов, повышение КПД, возможность иметь варианты по мощности в зависимости от характера ветра и защита от перегрузок.

Поставленная цель достигается тем, что карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, выполненный из верхнего и нижнего валов, четыре пары лопастей на махах, перпендикулярных вертикальному валу, упоры и конический редуктор, ведущая шестерня которого закреплена на вертикальном валу, а боковые шестерни установлены на подшипниках в корпусе, при этом вертикальный вал выполнен из верхнего и нижнего валов и соединен с генератором; снабжен оголовком, вращаемым лопастями и установленным в подшипниках на вертикальном валу, также двухрядным планетарным ускорителем, причем ведомая шестерня редуктора соединена с эпициклом первого ряда планетарного ускорителя, вертикальный вал соединен с водилом первого ряда ускорителя, солнечная шестерня которого соединена с водилом второго ряда ускорителя, солнечная шестерня которого выполнена за одно целое с нижним валом, соединена через эластичную муфту с генератором, при этом двухрядный планетарный ускоритель снабжен трехходовым переключателем эпициклов; махи выполнены в виде двухсторонних рам; махи размещены в плоскости, проходящей через ось вертикального вала; махи размещены в плоскости эксцентричной (вне) оси вертикального вала; лопасти установлены на вертикальных осях, на концах махов или на вертикальных боковых элементах рам махов, снабженных ограничителями разворота лопастей, при этом лопасти выполнены с высотой, обеспечивающей упор на махе; на каждой раме махов установлено несколько лопастей; оголовок выполнен комбинированным из отдельных моноблоков, содержащих по одному маху, а между моноблоками установлены поводковые шайбы; на торцевых поверхностях моноблоков нарезаны зубцы; оголовок выполнен трубчатым; вертикальный вал или нижний моноблок соединены с трещеткой; между оголовком и вертикальным валом установлена предохранительная муфта; наверху оголовка установлена заглушка.

На чертеже (Фиг.1а и 1б) схематично изображен карусельный ветродвигатель (общий вид): содержит вертикальный вал, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 валов, четыре пары лопастей 3 на махах 4, упоры 5, конический редуктор, состоящий из ведущей 6, боковых 7 шестерен, установленных на подшипниках 8 в корпусе 9 и ведущей шестерни 10, соединенной с эпициклом 11 (верхнего ряда двухрядного планетарного ускорителя), вертикальный вал 1 соединен с водилом 12 первого ряда ускорителя, солнечная шестерня 13 которого соединена с водилом 14 второго ряда ускорителя, включающего эпицикл 15, солнечная шестерня 16 которого выполнена за одно целое с валом 2, соединена через эластичную муфту 17 с генератором 18; двухрядный планетарный ускоритель снабжен трехходовым переключателем эпициклов 19; махи 4 выполнены в виде двухсторонних рам, закрепленных соосно или эксцентрично (вне) оси вала (фиг.2 и фиг.3) на оголовке 20, установленном на подшипниках 21 на валу 1; лопасти 3 установлены на вертикальных осях или на вертикальных боковых элементах рамы махов 4.

На махах 4 закреплены ограничители поворота 22; на каждой раме махов 4 может быть установлено несколько лопастей 3 (см. фиг.2). Оголовок 20 может быть выполнен комбинированным из отдельных моноблоков 23, содержащих по одному маху 4, между моноблоками установлены поводковые шайбы 24 (фиг.1б) или на торцах моноблоков 23 вместо поводковых шайб могут быть нарезаны зубцы 25; оголовок 20 может быть выполнен трубчатым 26 (фиг.1а); вертикальный вал 1 или нижний моноблок соединены с трещоткой 27 (фиг 1б); между оголовком 20 и вертикальным валом 1 установлена предохранительная муфта 28 (фиг.1а); наверху оголовка 20 установлена заглушка 29.

Карусельный ветродвигатель работает следующим образом. Воздушный поток (ветер) воздействует на лопасти 3 (на одну из каждой пары лопастей), разворачивает их до упора в верхней и нижний элемент махов 4. А противоположные лопасти 3 занимают в это время положение вдоль потока воздуха. Воздушный поток, воздействующий на поверхность лопастей, дошедших до упора в махи 4, создает крутящий момент, под действием которого через оголовок 20 и предохранительную муфту 28 передает вращение на вертикальный вал 1 и делится на два потока. Один с ведущей конической шестерни 6, боковых 7 поступает на ведомую 10, изменив направление вращения на противоположное и далее на эпицикл 11 первого ряда планетарного ускорителя. Второй поток с вертикального вала поступает на водило 12. Суммарный поток поступает с солнечной шестерни 13 первого ряда на водило 14 второго ряда. Суммарное вращение солнечной шестерни 16 второго ряда через эластичную муфту 17 поступает на генератор. Переключатель 19 реализует три варианта включения. Первый вариант - когда эпицикл 11 первого ряда соединен с ведомой шестерней 10, а эпицикл 15 второго ряда заторможен. Второй вариант - когда оба эпицикла 11 и 15 сблокированы и движение на них поступает с ведомой шестерни 10. Третий вариант - когда оба эпицикла 11 и 15 заторможены и вращение с ведомой шестерни на них не поступает.

Благодаря предлагаемому исполнению карусельного ветродвигателя повышается его надежность, увеличивается КПД, эффективность работы в различных режимах ветровой нагрузки.

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет при малой скорости ветра получить необходимую скорость вращения потребителя механической энергии, например электрогенератора. Карусельный ветродвигатель содержит вертикальный вал, выполненный из верхнего и нижнего валов, четыре пары лопастей на махах, перпендикулярных вертикальному валу, упоры и конический редуктор. Ведущая шестерня редуктора закреплена на вертикальном валу, а боковые шестерни установлены на подшипниках в корпусе. Вертикальный вал выполнен из верхнего и нижнего валов и соединен с генератором. Ветродвигатель снабжен оголовком, вращаемым лопастями и установленным в подшипниках на вертикальном валу, а также двухрядным планетарным ускорителем. Ведомая шестерня редуктора соединена с эпициклом первого ряда планетарного ускорителя, вертикальный вал соединен с водилом первого ряда ускорителя, солнечная шестерня которого соединена с водилом второго ряда ускорителя, солнечная шестерня которого, выполненная за одно целое с нижним валом, соединена через эластичную муфту с генератором. Двухрядный планетарный ускоритель снабжен трехходовым переключателем эпициклов. Благодаря предлагаемому исполнению карусельного ветродвигателя повышается его надежность, увеличивается КПД, эффективность работы в различных режимах ветровой нагрузки и возможность применения в походных условиях. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, выполненный из верхнего и нижнего валов, четыре пары лопастей на махах, перпендикулярных вертикальному валу, упоры и конический редуктор, ведущая шестерня которого закреплена на вертикальном валу, а боковые шестерни установлены на подшипниках в корпусе, при этом вертикальный вал выполнен из верхнего и нижнего валов и соединен с генератором, отличающийся тем, что он снабжен оголовком, вращаемым лопастями и установленным в подшипниках на вертикальном валу, а также двухрядным планетарным ускорителем, причем ведомая шестерня редуктора соединена с эпициклом первого ряда планетарного ускорителя, вертикальный вал соединен с водилом первого ряда ускорителя, солнечная шестерня которого соединена с водилом второго ряда ускорителя, солнечная шестерня которого, выполненная за одно целое с нижним валом, соединена через эластичную муфту с генератором, при этом двухрядный планетарный ускоритель снабжен трехходовым переключателем эпициклов.

2. Карусельный ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что махи выполнены в виде двухсторонних рам.

3. Карусельный ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что махи размещены в плоскости, проходящей через ось вертикального вала.

4. Карусельный ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что махи размещены в плоскости, эксцентричной (вне) оси вертикального вала.

5. Карусельный ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что лопасти установлены на вертикальных осях на концах махов или на вертикальных боковых элементах рам махов, снабженных ограничителями разворота лопастей, при этом лопасти выполнены высотой, обеспечивающей упор на махе.

6. Карусельный ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что на каждой раме махов установлено несколько лопастей.

7. Карусельный ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, оголовок выполнен комбинированным из отдельных моноблоков, содержащих по одному маху, а между моноблоками установлены поводковые шайбы.

8. Карусельный ветродвигатель по п.5, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях моноблоков нарезаны зубцы.

9. Карусельный ветродвигатель по пп.1 и 7 отличающийся тем, что оголовок выполнен трубчатым.

10. Карусельный ветродвигатель по п.7, отличающийся тем, что вертикальный вал или нижний моноблок соединен с трещоткой.

11. Карусельный ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что между оголовком и вертикальным валом установлена предохранительная муфта.

12. Карусельный ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что наверху оголовка установлена заглушка.