Ветродвигатель Советский патент 1992 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, касается устройств для преобразования энергии движущегося потока в механическую или электрическую энергию и является усовершенствованием ветродвигателя по авт.св. СССР № 1242636.

Известен ветродвигатель, содержащий установленное на полом валу ветроколесо со ступицей, регулятор мощности, включающий подпружиненные тормозные элементы, расположенные на ветроколесе и кинематически связанные между собой при помощи конических шестерен, установленные в полости вала торсион и валик с поперечными осями, одни концы которых жестко соединены между собой, а другие - соответственно с валом и ступицей.

Недостатками такого ветродвигателя являются ненадежное регулирование скорости его вращения, возможность обледенения и недостаточно высокий КПД.

Цель изобретения - повышение надежности регулирования и скорости вращения, устранение возможности обледенения и увеличение КПД.

На фиг. 1 схематично изображен ветродвигатель в разрезе; на фиг. 2 - парусный регулятор мощности; на фиг. 3 - тормозной элемент (поперечный разрез).

Ветродвигатель содержит полый вал 1, установленное на нем ветроколесо со ступицей 2, закрепленное на ней лопастями 3, и регулятор мощности, включающий подпружиненные пружиной 4 тормозные элеменVI

О

о

СП

ел

ю

ты 5, расположенные на ветроколесе и кинематически связанные между собой при помощи конических шестерен 6, взаимодействующих с зубчатым колесом 7, соосно установленные в полости вала 1 торсион 8 и валик 9 с поперечными осями 10, одни торцы которых жестко соединены между собой, а другие - соответственно с валом 1 и ступицей 2, причем последняя выполнена полой, каждая коническая шестерня 6 установлена на поперечной оси. а зубчатое колесо 7 закреплено на валу 1 и совместно с коническими шестернями 6 размещено в полости ступицы 2, причем в вертикальном расположении вала лопасти 3 закреплены ступицей 2 при помощи радиальных кронштейнов, на которых размещены тормозные элементы 5. Ветроколесо снабжено кольцом 11. жестко закрепленным на периферии лопастей 3, водонепроницаемыми парусами 12, шайбами 13, связанными при помощи упругих нитей 14 с парусами 12, и дополнительными пружинами 15. одни концы которых соединены с шайбами 13, а другие - с кольцом 11, при этом паруса 12 и шайбы 13 размещены на кольце 11. Каждый тормозной элемент 5 снабжен жестко закрепленными на нем пьезогенераторами 16, торцы которого расположены по обе стороны плоскости тормозного элемента 5, и упругой подковообразной электропроводящей пластиной 17, установленной с возможностью контактирования с торцами пьезогенератора 16. Кроме этого, парус 12 обращен со стороны пружины 15 в сторону вращения ветродвигателя и в номинальном режиме работы ветродвигателя находится в убранном положении.

Ветродвигатель работает следующим образом.

При скорости ветра выше расчетной возрастает крутящий момент, передаваемый валом 1 и валиком 9 к нагрузке, что приводит к скручиванию торсибна 8 и взаимному повороту вала 1 и валика 9 относительно друг друга. Шестерня 6 при этом, окатывая колесо 7, поворачивается вокруг оси 10, а вместе с конической шестерней 6 поворачивается тормозной элемент 5, который при этом тормозится в потоке ветра и приводит к торможению ветроколеса, что1 снижает его мощность. При ослаблении ветра пружина 4 и торсион 8 возвращают систему в исходное положение.

Одновременно при скорости ветра выше расчетной возрастает прямо пропорционально скорости вращения ветроколеса сила сопротивления воздушной среды, которая действует на парус 12, тем самым раскрывая его до наступления равновесия с противодействующей упругой силой пружины 15. При большей скорости ветра парус 12 больше раскрывается, увеличивая площадь сопротивления воздушной среде, ветроко- лесо тормозится и снижается его мощность. При ослаблении ветра пружина 15 и парус

12 возвращаются в исходное состояние, возобновляя номинальный режим работы.

На тормозной элемент 5 в процессе регулировки скорости вращения ветроколеса действует знакопеременная сила, которая,

в свою очередь, непосредственно действует на электропроводящую пластину 17 и через нее на пьезогенераторы 16. Пьезогенерато- ры 16 вырабатывают заряды, которые, замыкаясь через электропроводящую

пластину 17, образуют электрический ток и нагревают ее, тем самым нагревая тормозной элемент 5 и другие элементы ветродвигателя. Электропроводящая пластина 17 усиливает действие механической силы на

пьезогенераторы16.

Формула изобретения 1. Ветродвигатель по авт.св. № 1242636. отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулирования скорости вращения ветроколеса, ветроколесо снабжено кольцом, жестко закрепленным на периферии лопастей, водонепроницаемыми парусами, шайбами,, связанными при помощи упругих нитей с парусами и дополнительными пружинами, одни концы которых соединены с шайбами, а другие - с кольцом, при этом паруса и шайбы размещены Из кольце. ,2. Ветродвигатель по п. 1,отл ича ю- щ и и с я ,тем, что, с целью устранения

возможности обледенения и увеличения КПД, каждый тормозной элемент снабжен жестко закрепленными на нем пьезогене- ратором, торцы которого расположены по обе стороны плоскости тормозного элемента, и упругой подковообразной элект0 ропроводящей пластиной, установленной с возможностью контактирования с торцами пьезогенератора.

Qtof

it

12

15

Использование: преобразование энергии движущегося потока в механическую или электрическую энергию. Сущность изобретения: при скорости ветра выше расчетной валик и полый вал, на котором установлено ветроколесо со ступицей, передают возрастающий крутящий момент к нагрузке, что приводит к скручиванию торсио- на, расположенного в полости вала. При этом коническая шестерня поворачивается вокруг оси и поворачивает тормозной элемент. Одновременно при скорости ветра вы- ше расчетной сила сопротивления воздушной среды действует на парус и раскрывает его до наступления равновесия с противодействующей упругой пружиной, один конец которой связан с кольцом, а другой - с шайбой, связанной при помощи упругих нитей с парусом. При уменьшении скорости ветра пружины, торсион и парус возвращаются в исходное состояние и возобновляют номинальный режим работы ветродвигателей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё

№.J