Ветродвигатель Советский патент 1993 года по МПК F03D3/04 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для промышленного и частного использования с целью получения электроэнергии, привода насосов, мельниц и т, д.

Цель изобретения - повышение мощности.

На фиг. 1 показано горизонтальное сечение ветродвигателя; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.

Ветродвигатель состоит из каркаса 1, установленном на горизонтальной платформе 2, ветроколесо с подвижными лопастями, одни концы связаны с вертикальным валом 8, а на других концах укреплены катки 4, взаимодействующие с кольцевой колеей 5, расположенной эксцентрично относительно вала 3, поворотный направляющий аппарат 6, связанный с флюгером 7. Ветродвигатель снабжен дополнительной кольцевой колеей 8 и дополнительным валом 9, а каждая лопасть дополнительным катком 10 и выполнена в виде двух связанных шарниром 11 частей 12, 13, имеющих профили противоположной кривизны, при этом сумма хорд профилей каждой лопасти больше максимального расстояния от вала 3 до кольцевой колеи 5, величина которых определяется из соотношения RB Rnp RK, где RB, Rnp. RK - радиусы соответственно вала, профиля, кольцевой колеи, а дополнительный каток 10 расположен на шарнире 11 и взаимодействует с дополнительной колеей, а дополнительный вал 9 размещен под платформой 2 в центре ее и кинематически связан с вертикальным валом 3 и потребителем.

С наветренной стороны на величину малой оси эксцентриситета, т. е. меньшее расстояние между осью вала 3 и кольцевой колеей 5, по периметру последней установлен отражательный щит 14. С обратной подветренной стороны платформа 3 снабжена двумя параллельными флюгерными стабилизаторами 15 с успокоительными пластинами 16 между ними. Над частями лопастей 12,13 с соответствующими устройствами их жесткие закреплено горизонтальное перекрытие 17, выполненное ответно платфор- ме 2, т. е. с теми же колеями 15 и 8 с узлом установки вала 3. Снизу платформа 2 соосно с кольцевой колеей 5 снабжена дополнительным валом 9, на котором размещена катушка (муфта) 18 с верхним зубчатым колесом 19 находящимся в зацеплении с зубчатым колесом 20 вала 3, и нижним, в частности коническим зубчатым колесом 21 находящимся в зацеплении с зубчатым колесом 22 генератора 23 электрической энергии. Вал 3 может быть снабжен известными

тормозными устройствами ручного или с центробежным механизмом регулирования скорости, а также зубчатое колесо 21 может быть соединено с иным другим механизмом

использования механической энергии, например, с приводом мельницы или насоса. С наветренной стороны на платформе 2 могут быть установлены направляющий аппарат в виде жестко или шарнирно

закрепленных створок 24 на конце отражательного щита 14 и 25 в плоскости противоположно стабилизатору 15. В случае шарнирной их установки они снабжаются ограничительными упорами 26 и лебедками

5 27, связанными с ними тросами 28.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Под действием ветра флюгерные стабилизаторы 1.5 устанавливаются по ветру и

0 разворачивают за собой платформу 2, которая поворачивается по оси дополнительного вала 9, обкатываясь на катках на основании вокруг него. При этом при всех дальнейших поворотах при изменении на5 правления ветра его шестерня 19 находится в постоянном контакте с шестерней 20, так как их взаимное положение не изменяется. Воздушный поток набегает между раскрытыми створками 24 и 25, и направляется

0 на части лопастей 12, 13. G наветренной стороны на частях лопастей 12, 13 ветровой воздушный поток создает повышенное давление, а за ними между стабилизаторами 15 пониженное давление части лопастей 12 и

5 13 на своих катках 4 и 10 обкатываются в кольцевых колеях 5 и 8,происходит поворот вала 3. После прохождения частей лопастей 12, 13 большой оси эксцентриситета по кольцевым колеям 5, 8 начинается сближе0 ние из концов. Части лопастей 12 и 13 складываются на шарнирах 11 в виде колена и таким образом выходят на малые оси эксцентриситета. Далее за счет инерционных сил, вихревого потока воздуха и тянущей

5 силы поворота вала 3, вращающего таким же образом другими частями лопаток 12, 13, происходят малые оси эксцентриситета и зону отражательного щита 14. Вновь попадают в воздушный поток между створками

0 24, 25 и подхватываются им. .раскрываются в шарнирах 11 и далее совершают работу описанным образом. Вращаясь, вал 3 через шестерни (зубчатые колеса) 20. 19 и 21 приводят в работу генератор 23, который выда5 ет электрическую энергию или иной потребитель механической энергии.

Возможные боковые порывы ветра, действуя на стабилизаторы 15. могут приводить в колебательное движение платформу 2. но так как последняя совершает колебательное

движение вокруг дополнительного вала 9, эти колебания обкатывают зубчатое колесо 20 вала 3 вокруг зубчатого колеса 19 и тем самым исключаются толчки на потребитель его механической энергии. При этом успокоительные пластины 16 находясь в изолированном пространстве от ветра между стабилизаторами 15, демпфируют колебания платформы 2.

Посредством лебедок 27 с ручным или дистанционным приводом тросами 28 возможна установка створок 24 и 25 от максимального их раскрытия вплоть до полного закрытия их проходного просвета в зависимости от скорости ветра от слабого до штормового. Крайние положения створок 24, 25 фиксируются ограничительными упорами 26. При штормовом ветре створки 24, 25 частично или полностью закрывают, чем частичное или полностью снимают ветровую нагрузку с ветроколеса.

Таким образом, предложенный ветродвигатель обеспечивает -более высокую устойчивость в ветровых условиях, обладает меньшей парусностью и меньшим рабочим пространством,17 A-d

Формула изобретения Ветродвигатель, содержащий размещенное в каркасе, установленном на платформе, ветроколесо с подвижными лопастями, одни концы которых связаны с вертикальным валом, а на других концах укреплены катки, взаимодействующие с кольцевой колеей, расположенной эксцентрично с валом, поворотный направляющий

аппарат, связанный с флюгером, отлича- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения мощности, он снабжен дополнительной кольцевой колеей и дополнительным валом, а каждая лопасть - дополнительным катком

и выполнена в виде дзух связанных шарнир- но частей, имеющих профили противоположной кривизны, при этом сумма хорд профилей каждой лопасти больше максимального расстояния от вала до кольцевой

колеи, профили имеют радиусы, величина которых определяется из соотношения RB Rnp RK радиусы соответственно вала, профиля, кольцевой колеи, дополнительный каток расположен на шарнире и

взаимодействует с дополнительной колеей, а дополнительный вал размещен под платформой в центре ее и кинематически связан с вертикальным валом и потребителем.

Использование: для получения электроэнергии. Сущность: под действием ветра флфгерные стабилизаторы 15 устанавливаются по ветру и разворачивают за собой платформу 2, которая поворачивается по оси дополнительного вала 9. При всех поворотах при изменении направления ветра шестерня 19 находится в постоянном контакте с шестерней 20. Воздушный поток набегает между раскрытыми створками 24, 25 и направляется на части лопастей 12, 13. С наветренной стороны на частях лопастей 12, 13 ветровой воздушный поток создает повышенное давление, а за ними между стабилизаторами 15 - пониженное давление. Части лопастей 12, 13 на своих катках 4, 10 обкатываются в кольцевых колеях 5 и 8, происходит поворот вала 3. После прохождения частей лопастей 12, 13 большой оси эксцентриситета по кольцевым колеям 5, 8 начинается сближение их концов, они складываются на шарнирах 11 в виде колена и выходят на минимальное расстояние от оси вала 3 до колеи 5 и колеи 8. За счет инерционных сил, вихревого потока воздуха и тянущей силы поворота вала 3, вращаемого таким же образом частями лопаток 12,13 проходят минимальное расстояние от оси вала 3 до колеи 5 и колеи 8 и зону отражательного щита 14. Вновь попадают в воздушный поток между створками 24 и 25, подхватываются или раскрываются в шарнирах 11 и рабочий цикл повторяется. 2 ил. Е