КАРУСЕЛЬНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F03D3/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения электроэнергией различных автономных потребителей, в том числе сельскохозяйственных, например животноводческих ферм.

Известен карусельный ветродвигатель (патент №2482327 от 15.06.2009 г.), содержащий вертикальный и трубчатый валы, четыре пары лопастей на махах, упоры, конический редуктор, двух(одно)рядный планетарный ускоритель, муфту-тормоз, муфты (обгона, предохранительные, эластичную), электрогенератор.

Недостатком известного карусельного ветродвигателя при увеличении мощности является необходимость увеличения размера лопастей, в том числе и длины, в свою очередь, для обеспечения их прочности они будут недопустимо тяжелыми, при увеличении длины лопастей число оборотов при одинаковой скорости ветра по сравнению с короткими лопастями уменьшается, в связи с чем возникает необходимость повышения передачи.

Одновременно при увеличении мощности КВД возникает проблема с запуском. При запуске при больших передачах возникают значительные динамические нагрузки на элементы силовой передачи.

Целью изобретения является создание карусельного ветродвигателя повышенной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что карусельный ветродвигатель, включающий: по паре лопастей на махах, установленных в ступицах, которые в свою очередь, закреплены на верхних концах верхних вертикального и трубчатого валов; нижний вертикальный вал; двухрядный планетарный мультипликатор, включающий эпициклы, солнечные шестерни, сателлиты и водилы; муфту-тормоз; муфты обгона, предохранительные и эластичную; трубчатые валы и электрогенератор, отличающийся тем, что содержит: два или более махов с лопастями, равно расположенными вокруг верхних вертикального и трубчатого валов, махи состоят из вала, установленного в ступице с возможностью разворот,а и соединенного с ним кронштейна в виде пространственного каркаса, выполненного из труб с упорами, а лопасти выполнены в виде удлиненной рамы из труб, прикрепленных к кронштейну и затянутых, например, парусиной или брезентом,или тому подобным материалом, а к периферийным углам рамы прикреплены стропы оттяжки, которые другим концом талрепами прикреплены к кронштейну; снабжен тремя муфтами сцепления верхней, средней и нижней и двумя дополнительными коническими мультипликаторами - верхним и нижним, верхний из которых состоит из ведущей, ведомой шестерен и промежуточного блока из двух шестерен; нижние концы верхних вертикального и трубчатого валов через верхнюю муфту обгона и верхнюю муфту сцепления соединены с нижним вертикальным валом и ведущей шестерней верхнего конического мультипликатора, ведомая шестерня которого через трубчатый вал, муфту-тормоз, имеющая три положения, соединена в одном из положений с эпициклом верхнего ряда планетарного мультипликатора; нижний вертикальный вал соединен с водилом верхнего ряда планетарного мультипликатора и далее нижний вал, проходя через центральные отверстия солнечных шестерен планетарного мультипликатора, соединен с одной из частей ведущей половины сдвоенной муфты обгона, а другая часть ведущей половины соединена через среднюю муфту сцепления с солнечной шестерней нижнего ряда планетарного мультипликатора, а ведомая половина сдвоенной муфты обгона через нижнюю муфту сцепления соединена с нижним коническим мультипликатором, ведомая шестерня которого через комбинированную муфту, состоящую из предохранительной, обгона и эластичной частей, соединена с электрогенератором.

Отличающийся тем, что лопасти снабжены стропами-оттяжками, воспринимающими второстепенные и противоположные рабочим нагрузки.

Отличающийся тем, что снабжен предохранительной муфтой, установленной перед верхней муфтой сцепления.

Отличающийся тем, что периферийная часть рамы лопастей снабжена проушинами для заведения монтажных строп.

Отличающийся тем, что выполнен в варианте, когда снабжен конической парой, дифференциалом и насосом, при этом ведущая шестерня конической пары соединена с третьей муфтой сцепления, а ведомая шестерня конической пары соединена с корпусом дифференциала, один из ведомых валов которого соединен с электрогенератором через комбинированную муфту, состоящую из предохранительной, обгона и эластичной муфт, а другой ведомый вал дифференциала через другую такую же комбинированную муфту соединен с насосом.

Отличающийся тем, что каждый ведомый вал дифференциала снабжен своим тормозом.

Отличающийся тем, что электрогенератор снабжен пультом или станцией зарядки аккумуляторов.

Краткое описание чертежей

На чертежах (фиг. 1; 2; 3; 4) схематично изображен карусельный ветродвигатель.

Лопасти 1 (фиг. 1) на махах 2 равномерно распределены вокруг верхних вертикального 3 и трубчатого 4 валов (фиг. 3).

Махи 2 (фиг. 2) состоят из вала 5, установленного с возможностью разворота в ступице 6, соединенного с ним кронштейна (из труб) 7, выполненного в виде пространственного каркаса с упорами 8.

Лопасти 1 (фиг. 2) состоят из удлиненной рамы 9 из труб, прикрепленной к кронштейну 7 и затянутой материалом 10, а к периферийным углам рамы прикреплены стропы оттяжки 11, которые другим концом талрепами 12 прикреплены к кронштейну 7.

Снабжен тремя муфтами сцепления верхней 13, средней 14, нижней 15 (фиг. 3) и двумя верхним 16 и нижним 17 коническими мультипликаторами. Верхний конический мультипликатор 16 состоит из ведущей 18, ведомой 19 шестерен и блока из двух шестерен 20.

Нижними концами верхние вертикальный 3 и трубчатый 4 валы соединены (фиг. 3) через верхнюю муфту обгона 21 и верхнюю муфту сцепления 13 с нижним вертикальным валом 22 и ведущей шестерней 18 верхнего конического мультипликатора 16, ведомая шестерня 19 которого через трубчатый вал 23 и муфту-тормоз 24, которая имеет три положения, одно из положений - соединение с эпициклом 25 верхнего ряда планетарного мультипликатора.

Положения муфты-тормоза 24

Первое - эпициклы верхнего 25 и нижнего 26 рядов застопорены и отключены от ведомой шестерни 19 верхнего конического мультипликатора 16.

Второе - эпицикл 26 нижнего ряда застопорен, а эпицикл 25 верхнего ряда соединен с ведомой шестерней 19 верхнего конического мультипликатора 16.

Третье - эпициклы 25 и 26 сблокированы и соединены с ведомой шестерней 19 верхнего конического мультипликатора 16.

Нижний вертикальный вал 22 соединен с водилом 27 верхнего ряда планетарного мультипликатора и далее вал, проходя через центральные отверстия солнечных шестерен 28 и 29 планетарного мультипликатора, соединен с одной из частей 30 ведущей половины сдвоенной муфты обгона 31, а другая часть 32 ведущей половины соединена через среднюю муфту сцепления 14 с солнечной шестерней 29 нижнего ряда планетарного мультипликатора.

Ведомая половина 33 сдвоенной муфты обгона через нижнюю муфту сцепления 15 соединена с нижним коническим мультипликатором 17, ведомая шестерня 34 которого через комбинированную муфту 35, состоящую из предохранительной 36, обгона 37 и эластичной 38 частей, соединена с электрогенератором 39.

На фиг. 2 показаны дополнительные стропы 40 и проушины 41.

Вариант, изображенный на фиг. 4, отличается наличием конической передачи, включающей ведущую шестерню 42, соединенную с третьей муфтой сцепления 15 и ведомой шестерней 43, закрепленной на корпусе 44 дифференциала, один из ведомых валов 45 которого соединен через комбинированную муфту 35 с электрогенератором 39, а второй ведомый вал 46 дифференциала через другую комбинированную муфту 35 соединен с насосом 47.

Каждый ведомый вал 45 и 46 дифференциала снабжен тормозом 48 электрогенератора и 49 насоса.

Электрогенератор 39 снабжен пультом 50 зарядки аккумуляторов или станцией 51.

Запуск (включение) и работа КВД

Перед запуском:

1) Муфта сцепления верхняя 13 должна быть включена;

2) Муфта сцепления средняя 14 должна быть выключена;

3) Муфта сцепления нижняя 15 (при запуске) включается.

Под воздействием ветрового потока одна из лопастей 1 каждого маха 2 разворачивается, устанавливаясь вдоль воздушного потока.

Связанные с ней: вал 5 разворачивается в отверстии ступицы 6; кронштейн 7; при этом противоположная лопасть 1 в процессе разворота под воздействием ветра доходит до рабочего положения, определяемого одним из упоров 8, дошедшим до ограничивающей поверхности, и устанавливается в рабочее положение и под действием ветра эти лопасти разворачиваются совместно со ступицей 6.

Одновременно эти лопасти разворачиваются совместно со ступицей 6, вращая верхние вертикальный 3 и трубчатый 4 валы, которые передают вращение через верхнюю муфту обгона 21 и верхнюю муфту сцепления 13, которая должна быть включена при запуске и работе, нижнему вертикальному валу 22 и ведущей шестерне 18 верхнего конического мультипликатора 16, ведомая шестерня 19 которого передает вращение на трубчатый вал 23.

Нижний вертикальный вал 22 передает вращение на водило 27 верхнего ряда планетарного мультипликатора и далее вертикальный вал 22 через одну из частей 30 ведущей половины сдвоенной муфты обгона 31. Затем через ведомую половину 33 сдвоенной муфты обгона 31 на муфту сцепления 15, которая при запуске включается, передается вращение через нижний конический мультипликатор 17, комбинированную муфту 35 на электрогенератор 39.

После первоначальной раскрутки электрогенератора 39 включается средняя муфта сцепления 14 и другой поток вращения от водила 27 через двойной планетарный мультипликатор и среднюю муфту сцепления идет к электрогенератору 39 и далее по мере необходимости для доведения числа оборотов электрогенератора до рабочих оборотов, если недостаточно число оборотов, используется муфта-тормоз 24 (см. ее положения) - при переключении увеличивается ступенчато скорость вращения электрогенератора.

При варианте, изображенном на фиг. 4, вращение с нижней муфты сцепления 15 поступает на ведущую шестерню 42 конической пары и далее с ведомой шестерни 43 на корпус 44 дифференциала и с ведомого вала 45 дифференциала через комбинированную муфту 35 на электрогенератор 39, а второй ведомый вал 46 дифференциала через комбинированную муфту 35 передает вращение на насос 47.

При недостатке ветровой мощности или какой-либо необходимости для приведения в действие только электрогенератора или насоса один из них отключается. Электрогенератор 39 отключается тормозом 48, а насос отключается тормозом 49 и тогда с двойной скоростью вращение подается на насос или электрогенератор. При наличии аккумуляторов, предназначенных, например, для аварийного освещения, достаточно пульта подключения 50. При зарядке аккумуляторов, например, транспортных средств или зарядке транспортных средств типа электромобилей, электротракторов или аналогичных машин устанавливается станция зарядки.

Благодаря предполагаемому использованию карусельных ветродвигателей повышенной мощности повышаются энерговозможности автономных хозяйств и при снижении шумности (по причине уменьшения числа оборотов лопастей) возникает более благоприятное воздействие КВД на людей и животных.

Изобретение относится к ветроэнергетике повышенной мощности. Устройство содержит лопасти на махах, установленных в головках, закрепленных на вертикальных валах. Махи выполнены каркасными, а лопасти - рамными. Установка содержит также два конических и двухрядный планетарный ускорители, муфты (обгона, сцепления, предохранительные и эластичная), электрогенератор и насос. Использование изобретения приводит к повышению энерговозможности автономных хозяйств и снижению шума. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Карусельный ветродвигатель, включающий: по паре лопастей на махах, установленных в ступицах, которые в свою очередь закреплены на верхних концах верхних вертикального и трубчатого валов; нижний вертикальный вал, двухрядный планетарный мультипликатор, включающий эпициклы, солнечные шестерни, сателлиты и водилы, муфту-тормоз, муфты обгона, предохранительные и эластичную, трубчатые валы и электрогенератор, отличающийся тем, что содержит два или более махов с лопастями, равно расположенными вокруг верхних вертикального и трубчатого валов, махи состоят из вала, установленного в ступице с возможностью разворота и соединенного с ним кронштейна в виде пространственного каркаса, выполненного из труб с упорами, а лопасти выполнены в виде удлиненной рамы из труб, прикрепленных к кронштейну и затянутых, например, парусиной или брезентом или тому подобным материалом, а к периферийным углам рамы прикреплены стропы оттяжки, воспринимающие рабочие нагрузки, которые другим концом талрепами прикреплены к кронштейну; снабжен тремя муфтами сцепления верхней, средней и нижней и двумя дополнительными коническими мультипликаторами - верхним и нижним, верхний из которых состоит из ведущей, ведомой шестерен и промежуточного блока из двух шестерен; нижние концы верхних вертикального и трубчатого валов через верхнюю муфту обгона и верхнюю муфту сцепления соединены с нижним вертикальным валом и ведущей шестерней верхнего конического мультипликатора, ведомая шестерня которого через трубчатый вал, муфту-тормоз, имеющая три положения, соединена в одном из положений с эпициклом верхнего ряда планетарного мультипликатора; нижний вертикальный вал соединен с водилом верхнего ряда планетарного мультипликатора и далее нижний вал, проходя через центральные отверстия солнечных шестерен планетарного мультипликатора, соединен с одной из частей ведущей половины сдвоенной муфты обгона, а другая часть ведущей половины соединена через среднюю муфту сцепления с солнечной шестерней нижнего ряда планетарного мультипликатора, а ведомая половина сдвоенной муфты обгона через нижнюю муфту сцепления соединена с нижним коническим мультипликатором, ведомая шестерня которого через комбинированную муфту, состоящую из предохранительной, обгона и эластичной частей, соединена с электрогенератором.

2. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что лопасти снабжены стропами-оттяжками, воспринимающими второстепенные и противоположные рабочим нагрузки.

3. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что снабжен предохранительной муфтой, установленной перед верхней муфтой сцепления.

4. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что периферийная часть рамы лопастей снабжена проушинами для заведения монтажных строп.

5. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что выполнен в варианте, когда снабжен конической парой, дифференциалом и насосом, при этом ведущая шестерня конической пары соединена с третьей муфтой сцепления, а ведомая шестерня конической пары соединена с корпусом дифференциала, один из ведомых валов которого соединен с электрогенератором через комбинированную муфту, состоящую из предохранительной, обгона и эластичной муфт, а другой ведомый вал дифференциала через другую такую же комбинированную муфту соединен с насосом.

6. Ветродвигатель по п. 5, отличающийся тем, что каждый ведомый вал дифференциала снабжен своим тормозом.

7. Ветродвигатель по п. 5, отличающийся тем, что электрогенератор снабжен пультом или станцией зарядки аккумуляторов.