Ветроэлектрический агрегат Советский патент 1985 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветротехнике и может быть использовано в ветродвигателях с вертикальной осью вращения для обеспечения электроэнергией различных потребителей.

Известен ветроагрегат, содержащий опору и установленное на ней ветроколесо с вертикальной осью вращения, причем на валу ветроколеса закреплены горизонтальные консоли, на концах которых с помощью щарниров установлены лопасти 1.

Однако такой ветроагрегат не имеет устройства для запуска в работу при часто повторяющихся малых скоростях ветра, оснащен сложным регулятором для ограничения частоты вращения ветроколеса.

Известен также ветроэлектрический агрегат, содержащий опору, установленный на ней вертикальный вал с консолями, закрепленные на них при помощи щарниров лопасти, пусковой ротор Савониуса и генератор с цепью возбуждения 2.

Недостатками этого ветроэлектрического агрегата являются наличие высокого вертикального вала, утяжеляющего конструкцию и возбул дающего нежелательные аэродинамические возмущения, и повыщенная опасность работы «вразнос из-за того, что при сильном ветре сброс мощности будет происходить лищь за счет уменьщения ометаемой поверхности ветроколеса.

Цель изобретения - уменьшение металлоемкости и повыщение надежности работы ветроэлектрического агрегата.

Указанная цель достигается тем, что в ветроэлектрическом агрегате, содержащем опору, установленный на ней вертикальный вал с консолями, закрепленные на них при помощи шарниров лопасти, пусковой ротор Савониуса и генератор с цепью возбуждения, оси щарниров расположены под углом к горизонтальной плоскости, вал выполнен полым, и в его полости установлена подпружиненная штанга, на верхнем конце которой закреплены тяги, соединенные с лопастя.ми, а на нижнем - кулачок, и ротор Савониуса жестко закреплен на верхнем конце щтанги, а опора снабжена концевым выключателем, взаимодействующим с кулачком и электрически связанным с цепью возбуждения генератора.

Кроме того, лопасти и тяги имеют симметричные профили, а консоли - несимметричные с криволинейными поверхностями,, обращенными выпуклыми сторонами вверх.

На фиг. 1 изображен ветроэлектрический агрегат, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1.

Ветроэлектрический агрегат содержит опору 1, установленный на ней вертикальный вал 2 с консолями 3, закрепленные на них при помощи шарниров 4 лопасти 5 вертколеса, пусковой ротор 6 Савониуса . и генератор 7 с цепью возбуждения (элементы электрической схемы не показаны). Оси щарниров 4 расположены под углом а к горизонтальной плоскости, вал 2 выполнен полым, и в его полости установлена подпружиненная пружиной 8 щтанга 9, на верхнем конце которой закреплены тяги

10, соединенные с лопастями 5, а на нижнем - кулачок 11. Ротор 6 Савониуса жестко закреплен на верхнем конце щтанги 9, а опора 1 снабжена концевым выключателем 12, взаимодействующим с кулачком 11

j и электрически связанным с цепью возбуждения генератора 7.

Лопасти 5 и тяги 10 имеют симметричные профили, а консоли 3 - симметричные с криволинейными поверхностями, обращенными выпуклыми сторонами вверх.

0 В нижней части вала 2 жестко закреплено коническое зубчатое колесо 13, входящее в зацепление с конической шестерней

14,закрепленной на валу мультипликатора

15.Последний через муфту соединен с гене5 ратором 7.

Генератор 7 содержит на своем валу тормоз 16.

В качестве лопастей 5 возможно использование лопастей от вертолета Ми-4 с симметричным профилем NACA-230.

0 Ветроэлектрический агрегат работает следующим образом.

При наличии ветра достаточной силы на роторе 6 Савониуса (см. фиг. 1) образуется движущий момент, который приводит во вращение щтангу 9 с валом 2 и консоли 3 с лопастями 5. При этом на лопастях 5 возникает аэродинамическая сила, создающая момент, направленный в сторону первоначального вращения, и ветроколесо с лопастями 5 продолжает разгоняться до тех пор, пока центробежные силы на лопастях 5 не превысят по величине усилие, развиваемое предварительной сжатой пружиной 8. Лопасти 5 при этом несколько отклонятся наружу и щтанга 9 переместится вверх и через профилированную поверхность кулачка 11 и концевой выключатель 12 произведет подключение обмотки возбуждения генератора 7. Вращение на генератор 7 будет передаваться через коническое зубчатое колесо 13, шестерню 14

П и мультипликатор 15.

На консолях 3 образуется подъемная аэродинамическая сила, компенсирующая вес ротора агрегата и тем самым разгружающая подщипники опоры 1 вала 2. На тягах 10 образуется также аэродинамическая сила, которая, как и у лопастей 5, будет создавать некоторый дополнительный момент, компенсирующий трение в подшипниках и в зацеплении.

1. ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ, содержащий опору, установленный на ней вертикальный вал с консолями, закрепленные на них при помощи шарниров лопасти, пусковой ротор Савониуса и генератор с цепью возбуждения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости и повышения надежности работы, оси шарниров расположены под углом к горизонтальной плоскости, вал выполнен полым, и в его полости установлена подпружиненная щтанга, на верхнем конце которой закреплены тяги, соединенные с лопастями, а на нижнем - кулачок, и ротор Савониуса жестко закреплен на верхнем конце щтанги, а, опора снабжена концевым выключателем, взаимодействующим с кулачком и электрически связанным с цепью возбуждения генератора. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что лопасти и тяги имеют симметричные профили, а консоли - несимметричные с криволинейными поверхностями, обращенными выпуклыми сторонами вверх. со оо (;о