Известно применение в ветродвигателях передачи с коническими шкивами или барабанами. В предлагаемом регулирующем устройстве для ветродвигателей применены два двуконусных шкива или барабана, причем один из них закреплен на ведущем валу, а другой (ведомый) выполнен составным и одна часть его закреплена на валу, несущем рабочие шкивы для механизмов, требующих постоянного числа оборотов, а другая часть закреплена на пропущенном через первый вал трубчатом валу, несущем механизм для частей, не требующих постоянного числа оборотов. Этот вал несет также два шкива для ремней, перекинутых через ведущие шкивы первого барабана и смещаемых двумя рычагами, из которых один поворачивается центробежным регулятором, установленным на ведущем валу, и воздействует на другой рычаг.
На чертеже фиг. 1 изображает вид устройства спереди с частичным разрезом; фиг. 2 - разрез части устройства с валом, несущим ведомый барабан; фиг. 3 и 4 - приспособление для облегчения перехода ремня е одного барабана на другой; фиг. 5 - приспособление для воздействия муфты центробежного регулятора на рычажную передачу к устройству для захвата ремней; фиг. 6 - приспособление для сохранения положения роликов в вертикальной плоскости в устройстве для захвата ремней.
Предлагаемое регулирующее приспособление для ветродвигателей (фиг. 1) состоит из двуконусного барабана 2, жестко насаживаемого на вертикальный вал 1, и двух таких же барабанов 3 и 4. Барабан 4 жестко насажен на валу 5, а барабан 3 закреплен на трубчатом валу 6, могущем вместе с барабаном 3 свободно вращаться вокруг вала 5. Вал 5 поставлен в подшипники 7 и 8, привернутые к брускам 9 и 10, которые укреплены к башне ветродвигателя. На свободно выдающихся концах вала 5 насажены на шпонках рабочие шкивы 11, 12. На нижнем конце трубчатого вала 6 также насажен на шпонке рабочий шкив 13; на трубчатом валу 6 еще надеты два холостых шкива 14, 15, могущие свободно вращаться вокруг этого вала. От соскальзывания вниз по валу означенные шкивы удерживаются установочным кольцом 16, жестко закрепленным помощью стопорных болтов на валу 6. Со шкивов 14, 15 идут ремни 17, 18 на нижнюю цилиндрическую часть барабана 2. Эти ремни могут перемещаться вверх и обратно помощью рычагов 19 и 20. Конец рычага 20, снабженный парой роликов 43, между которыми заведен ремень, может переметаться в вертикальном направлении; при этом самый рычаг поворачивается вокруг оси, укрепленной в неподвижной опоре 21. Под воздействием на другой его конец центробежного регулятора, через посредство рычажной передачи 22, 23, рычаг 20 может поворачиваться вокруг оси, закрепленной в неподвижной опоре 24 на конце, обращенном к центробежному регулятору. Этот рычаг имеет вилку или овальное кольцо 25, в котором укреплены два пальца с роликами 27, входящими в выточку в нижней муфте 26 центробежного регулятора. Другой конец рычага 22 шарнирно соединен помощью серьги 23 с концом рычага 20. Конец рычага 19, снабженный роликами 43, может подниматься вверх; при этом самый рычаг 19 поворачивается вокруг оси, укрепленной в неподвижной опоре 28. Подъем рычага 19 начинает происходить после того, как рычаг 20 при своем подъеме (от центробежного регулятора) из положения I займет положение II, и конец рычага 20, распложенный вправо от опоры 21, нажмет на правый конец рычага 19. При дальнейшем перемещении рычага 20 до положения III рычаг 19 будет, в свою очередь, подниматься до положения IV. При обратном перемещении рычага 20, когда левое его плечо пойдет вниз, а правое вверх, рычаг 19, под действием собственного веса, также будет опускаться до тех пор, пока не упрется укрепленной на нижней стороне его подкладкой 29 в упор 30, жестко закрепленный на башне.
Действие приспособления заключается в следующем. Когда нет ветра и ветродвигатель стоит неподвижно, то ремни 17 и 18 находятся в самом нижнем положении, т.е. с нижней цилиндрической части барабана 2 идут на холостые шкивы 14 и 15, и следовательно, нагрузка выключена. Когда при появлении ветра ветродвигатель начнет вращаться и передавать вращение на вертикальный вал 1, то шары укрепленного на последнем центробежного регулятора начнут подниматься и вместе с ними начнет подниматься муфта 26 регулятора; левое плечо рычага 22, заведенное овальным кольцом с роликами в проточку муфты 26, тоже начнет подниматься, а правое плечо этого рычага будет перемещаться вниз и перемещать серьгу 23, которая, будучи связана шарнирно с правым концом рычага 20, будет перемешать последний вниз; левый же конец рычага 20 будет перемещаться кверху. В виду того, что ремень 17 заведен между парой роликов 43, вместе с ним будет перемещаться кверху и ремень 18 и, следовательно с холостого шкива 15 перейдет на конический барабан 3, который начнет вращаться. Так как барабан 3 жестко насажен на трубчатом валу 6, то он будет передавать вращение через этот вал рабочему шкиву 13, тоже жестко закрепленному на валу 6.
Со шкива 13 вращение можно передать на механизмы, не требующие постоянства числа оборотов. Таким образом происходит автоматическое включение нагрузки на ветродвигатель. С увеличением скорости ветра увеличивается и число оборотов ветродвигателя, и чем больше это число, тем выше будут подниматься шары и муфта центробежного регулятора, и через рычажную передачу 22, 23 левый конец рычага 20 все выше будет перемещать по барабанам 2 и 3 ремень 18, отчего число оборотов шкива 3, а следовательно, и шкива 13 будет быстро увеличиваться, а в соответствии с этим увеличением будет увеличиваться и отдаваемая ветродвигателем работа, т.е. с возрастанием развиваемой ветродвигателем мощности будет автоматически возрастать и нагрузка. Это возрастание числа оборотов на барабане 3 будет продолжаться до тех пор, пока рычаг 20 не займет положения II; ремень 18 при этом будет находиться на наибольшем диаметре барабана 2 и на наименьшем диаметре барабана 3. При дальнейшем увеличении числа оборотов ветродвигателя и вертикального вала 1 левый конец рычага 20 начнет подниматься еще выше и переведет ремень 18 на барабан 4, который имеет обратную, чем барабан 3, конусность, т.е. кверху не сужается, а расширяется; барабан же 2 на этой высоте начинает соответственно убывать в диаметре. При перемещении левого конца рычага 20 из положения II в положение III, соответствующее максимальному числу оборотов ветродвигателя, на барабане 4 возрастания числа оборотов наблюдаться не будет, так как здесь мы будем иметь дело с замедляющей передачей из конических барабанов 2 и 4 если и число оборотов на валу 1 и будет возрастать, то на валу 5, жестко соединенном с барабаном 4, оно при всяком положении рычага 20 будет все время оставаться постоянным благодаря соответствующему уменьшению передаточного числа. С рабочих шкивов 11 и 12 вращение можно передать на механизмы, для которых необходимо постоянное число оборотов. При переходе ремня 18 с барабана 3 на барабан 4 вращение барабана 3 при наличии только одного ремня 18 прекратилось бы, но рычаг 20, находясь в это время в положении, близком к положению II, своим правым концом нажмет на правый конец рычага 19, который от этого нажатия начнет подниматься и помощью такой же вилки с роликами, как на рычаге 20, переведет ремень 17 с холостого шкива 14 на шкив 15 и далее на барабан 3. По мере возрастания числа оборотов ветродвигателя рычаг 20 будет подниматься все выше и выше до положения III и его правый конец, надавливая на правый конец рычага 19, будет его переводить вверх по барабану 3 до положения IV, соответствующего максимальному числу оборотов и максимальной мощности ветродвигателя.
В виду того, что в ветродвигателе нарастание числа оборотов происходит пропорционально скорости ветра, а возрастание мощности, развиваемой ветродвигателем, происходит пропорционально кубу скорости ветра, то обычный центробежный регулятор будет не совсем правильно реагировать на колебание мощности ветродвигателя и не будет в состоянии надлежащим образом переводить рычаги и устанавливать величину нагрузки в соответствии с имеющейся в каждый определенный момент на ветродвигателе мощностью. Для того, чтобы центробежный регулятор вполне правильно воздействовал на рычаги и устанавливал таким образом нагрузку в соответствии с развиваемой мощностью, левое плечо рычага 22 удлинено и на него надет груз 31, могущий передвигаться вдоль этого плеча. Передвижение груза происходит благодаря наличию укрепленного в грузе пальца 32 с роликом 33, заведенным в фасонный прорез, сделанный в неподвижной пластине 35′, неподвижно укрепленной на башне ветродвигателя (фиг. 5). Кривизна и наклон прореза подбираются экспериментальным путем. При подъеме центробежным регулятором левого плела рычага 22 ролик 32 груза 31 катится по фигурному вырезу и таким образом устанавливает груз вдоль рычага 22 дальше или ближе к центробежному регулятору и, в зависимости от положения груза 31, подъем 26 муфты регулятора или облегчается, когда груз придвигается к центробежному регулятору, или затрудняется при отдалении груза 31. Совместным воздействием на центробежный регулятор, с одной стороны, числа оборотов и соответствующим образом перемещающегося груза, с другой стороны, заставляют центробежный регулятор устанавливать величину нагрузки в соответствии с увеличениями и уменьшениями мощности, развиваемой ветродвигателем при различных колебаниях скорости ветра.
Переход ремня 18 с барабана 3 на барабан 4 может затрудниться из-за того, что ветродвигателю придется вести двойную нагрузку: одну - с машин, соединенных с барабаном 3, другую - с машин, соединенных с барабаном 4; в силу этого обстоятельства, когда ремень 18 не сошел еще полностью с барабана 3, но уже значительно переместился на барабан 4, он начинает вести сразу оба барабана, благодаря чему ветродвигатель перегружается и начинает сбавлять число оборотов. От уменьшения числа оборотов шары и муфта 26 центробежного регулятора начнут опускаться и это вызовет немедленное перемещение ремня 18 вниз вместо желаемого подъема этого ремня; ремень, спустившись вниз и очутившись только на барабане 3, освободит ветродвигатель от перегрузки, отчего число оборотов ветродвигателя снова начнет возрастать; это вызовет новый подъем регулятора и ремня, после чего ремень начнет вращать снова оба барабана 3 и 4, ветродвигатель опять перегрузится, сбавит число оборотов, ремень несколько спустится и т.д. Это явление будет продолжаться до резкого усиления ветра, когда развиваемая ветродвигателем мощность резко возрастет и он в состоянии будет вести две нагрузки; только после этого ремень 18 наконец сможет перейти совсем на барабан 4, и центробежный регулятор будет в состоянии установить надлежащую нагрузку.
Для предотвращения описанного нежелательного явления между шкивами 3 и 4 введены холостой шкив 34. Этот шкив в нижней своей части жестко соединен с верхней половиной конической ступицы 35, которая своим конусом входит в нижнюю половину муфты 36, в свою очередь жестко соединенную с верхней частью барабана 3. Верхняя половина ступицы 35 имеет фланец 44, которым она присоединена к нижней поверхности шкива 34. Между фланцем и нижней половиной муфты 36 имеется круговой зазор, в который заведен конец специальной неподвижной опоры 37, укрепленной жестко к бруску 10. К этой опоре крепится шарниром 45 (фиг. 3) стальной пластинчатый рычаг, также заведенный одним концом в круговой зазор, другой же конец его, немного выступающий из зазора наружу, разрезан на две части 38, 39, соединенные между собой шарниром 40. Этот шарнир позволяет части 39 поворачиваться вокруг оси шарнира только вниз; вверх же она поворачиваться не может, так как имеет отогнутое под прямым углом упорное плечо 46, которое, если пластинку 39 поднимать вверх, упрется в такое же плечо 47 на пластинке 38; чтобы правый конец пластинки 39 не опускался под действием собственного веса, шарнир 40 снабжен пружиной 41, поддерживающей части 38, 39 (фиг. 3 и 4) с прижатыми друг к другу упорными плечами 46 и 47.
Действие этого устройства, облегчающего переход ремня 18 с барабана 3 на барабан 4, заключается в следующем: при перемещении левого конца рычага 20 в положение II, когда он переместит ремень в верхнюю часть барабана 3, этот конец рычага, задев за часть 38, пластинчатого рычага, при дальнейшем подъеме начнет поднимать также и эту часть 38 которая, поворачиваясь вокруг шарнира 45 вверх, надавит на фланец 44 верхней половины конической ступицы 35 и при дальнейшем подъеме рычага 20 начнет поднимать эту половину ступицы 35 вверх; последняя, расклинясь, т.е. выйдя из сцепления с нижней половиной муфты 36, позволит шкиву 34 свободно вращаться вокруг вала 5 вхолостую. Это освобождение от нагрузки немедленно отзовется на ветродвигателе и он начнет повышать число оборотов, что заставит шары центробежного регулятора быстро подняться вверх, а регулятор, воздействуя через систему рычагов на ремень, быстро переведет его с барабана 3 на шкив 34 и с последнего на барабан 4, причем часть 38 повернется настолько, что соскочит с левого конца рычага 20 и освободится от воздействия последнего. При уменьшении же мощности ветродвигателя рычаг 20 начнет переводить ремень 18 с барабана 4 на шкив 34. Последний, под действием собственного веса и пружины 42 (фиг. 2), конической ступицей 35 заклинится в муфте 36 и поэтому будет сцеплен с барабаном 3, когда ремень 18 начнет сходить с барабана 4 на шкив 34. Ветродвигатель в это время, вследствие сцепления шкива 34 с барабаном 3, начнет вести двойную нагрузку, а потому перегрузится и число оборотов его понизится еще больше, а это понижение, в свою очередь, ускорит опускание шаров и муфты 26 центробежного регулятора, отчего ремень переведется с барабана 4 на шкив 34 и на барабан 3. При этом переводе левый конец рычага 20, опускаясь, заденет за часть 38, которая не сможет воспрепятствовать опусканию рычага 20, так как часть 39 (фиг. 4) на шарнире 40 повернется вниз и пропустит конец рычага, слабое же сопротивление пружинки при этом будет легко преодолено. Взаимное расположение роликов 43 при всяком положении рычагов 19, 20 все время остается перпендикулярным по отношению к ремню, так как ролики находятся все время на одной вертикали (фиг. 6). Ролики 43 вращаются вокруг осей 48 (фиг. 6), укрепленных на планке 49 соединенной шарниром с рычагом 20. От концов этой планки идут параллельные тяги 50, 50 шарнирного параллелограма, укрепленные другими концами к неподвижным точкам 51, 52 опор 21 или 28, и, при всяком положении рычага планка 49 все время будет устанавливаться тягами 50,50 в строго вертикальное положение, и следовательно, перекашивания расположения роликов по отношению к ремню наблюдаться не будет.
1. Регулирующее устройство для ветродвигателей с применением конических шкивов или барабанов, отличающееся тем, что шкивы или барабаны 2 и 3, 4 выполнены двуконусными и из них шкив или барабан 2 закреплен на ведущем валу 1 ветродвигателя, а ведомый шкивом 2 барабан 3, 4 выполнен со ставным, причем часть 4 его закреплена на валу 5, несущем рабочие шкивы 11, 12 для механизмов, требующих постоянного числа оборотов, а часть 3 закреплена на трубчатом валу 6, пропускающем вал 5 и несущем рабочий шкив 13 для механизмов, не требующих постоянного числа оборотов, и холостые шкивы 14, 15 для ремней 17, 18, перекинутых через ведущие шкивы барабана 2 и смещаемых рычагами 19, 20, из коих рычаг 20 поворачивается при посредстве соответствующей рычажной передачи 22, 23 центробежным регулятором, установленным на валу 1, и воздействует на рычаг 19.
2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что между шкивами или барабанами 3, 4 помещен холостой шкив 34, сцепляемый с барабаном 3 посредством конической ступицы 35, смещаемой рычагом 20 при помощи составного, пластинчатого рычага, части 38, 39 коего связаны шарнирно и снабжены упорными плечами для ограничения поворота части 39 рычага, прижимаемой пружиной 41 к части 38, для ограничения поворота которой применена неподвижная опора 37.
3. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что с целью изменения силы воздействия муфты центробежного регулятора на рычаг 20, связанный серьгою 23 с рычагом 22, на последнем установлен груз 31, смещаемый фигурным вырезом неподвижной пластины 351 (фиг. 3).
4. Применение в устройстве по п. 1 для захвата ремней 17, 18 на рычагах 19, 20 роликов 43, связанных шарнирным параллелограмом 49, 50, 50, 51, 52 (фиг. 6) с целью сохранения их положения в вертикальной плоскости.
