Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2273766

КОНИЧЕСКИЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕТРЯКА

Имя изобретателя: Гданский Николай Иванович (RU); Мальцевский Владислав Васильевич 
Имя патентообладателя: Московский государственный университет инженерной экологии
Адрес для переписки: 105066, Москва, ул. Старая Басманная, 21/4, Проректору по научной работе А.В. Каталымову
Дата начала действия патента: 2004.11.10 

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для применения в местностях с невысокими скоростями ветра. Технический результат заключается в повышении надежности конструкции за счет обеспечения автоматической ориентации лопастей относительно ветрового потока и предохранении ветродвигателя от перегрузок при буревых ветрах. Конический ветродвигатель содержит в неподвижном корпусе вращающуюся раму, на которой с возможностью поворота установлен поворотный вал и валы лопастей, причем поворотный вал и валы лопастей связаны передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1. На поворотном валу жестко закреплен флюгер, валы лопастей установлены на вращающейся раме наклонно, передача от валов лопастей к поворотному валу выполнена зубчатой через паразитные колеса, половина зубчатых колес, помещенных на поворотном валу, снабжены ступицами, установлены на нем с возможностью поворота на 180° и имеют продольную прорезь в ступице, при этом поворотный вал выполнен полым с профилированной прорезью и шлицами в нижней части, внутри него установлен шток с пальцем, входящим в профилированную прорезь и прорезь ступицы звездочки, а на обратном конце штока установлена с возможностью поворота шлицевая втулка со стопором, входящая в шлицы поворотного вала, причем в неподвижном корпусе установлен привод поступательного движения с подвижным исполнительным элементом, с которым с возможностью относительного поворота связан конец штока.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для применения в местностях с невысокими скоростями ветра. Данная конструкция позволяет повысить общую надежность ветродвигателя.

Известен ветряной агрегат, в котором на центральном валу установлен каркас с вертикально расположенными лопастями, которые могут вращаться вокруг своих осей и связаны зубчатыми передачами с ведущей шестерней, жестко соединенной с флюгером, нагруженным в сторону зацепления, причем соотношение зубчатой передачи от флюгера к лопастям составляет 1:2.

Основными недостатками известного ветряного агрегата являются: использование зубчатых передач довольно сложной конструкции и дискретный характер срабатывания механизма, предохраняющего агрегат от буревых ветров. Дискретный характер срабатывания предохраняющего механизма приводит к тому, что остановка агрегата и ориентация его лопастей по ветру должны выполняться при достижении максимально возможной скорости ветра и, соответственно, максимальных оборотах каркаса с лопастями.

Наиболее близкой по совокупности признаков является ветроэлектроустановка - Патент РФ №2030777, кл. F 03 D 3/02, 7/06, 1995, содержащая в неподвижном корпусе вращающуюся раму, на которой с возможностью поворота установлен поворотный вал и валы лопастей, причем поворотный вал и валы лопастей связаны передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1. Ориентация по ветру поворотного вала с блоком звездочек осуществляется через дополнительный передаточный механизм при помощи дополнительных устройств, учитывающих направление ветра.

Основными недостатками данной конструкции являются:

1) необходимость в дополнительном устройстве, обеспечивающем ориентацию установки по ветру,

2) отсутствие механизма, предохраняющего ее от буревых ветров.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции за счет обеспечения автоматической ориентации лопастей относительно ветрового потока и предохранения ветродвигателя от перегрузок при буревых ветрах.

Поставленная задача достигается тем, что в коническом ветродвигателе, содержащем в неподвижном корпусе вращающуюся раму, на которой с возможностью поворота установлен поворотный вал и валы лопастей, причем поворотный вал и валы лопастей связаны передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1, согласно изобретению на поворотном валу жестко закреплен флюгер, валы лопастей установлены на вращающейся раме наклонно, передача от валов лопастей к поворотному валу выполнена зубчатой через паразитные колеса, половина зубчатых колес, помещенных на поворотном валу, снабжены ступицами, установлены на нем с возможностью поворота на 180° и имеют продольную прорезь в ступице, при этом поворотный вал выполнен полым с профилированной прорезью и шлицами в нижней части, внутри него установлен шток с пальцем, входящим в профилированную прорезь и прорезь ступицы звездочки, а на обратном конце штока установлена с возможностью поворота шлицевая втулка со стопором, входящая в шлицы поворотного вала, причем в неподвижном корпусе установлен привод поступательного движения с подвижным исполнительным элементом, с которым с возможностью относительного поворота связан конец штока.

	На фиг.1 дан поперечный разрез конструкции, на фиг.2 - вид А-А, на фиг.3 - разрез Б-Б, на фиг.4 - вид ветродвигателя сверху при рабочем положении ветродвигателя, на фиг.5 - вид ветродвигателя сверху при остановленном положении ветродвигателя. В неподвижном корпусе 1 установлен с возможностью вращения вал 2 рамы ветродвигателя 3. Внутри вала 2 в подшипниках установлен вал флюгера 4. На валу флюгера 4 жестко закреплены флюгер 5 и неподвижное зубчатое колесо 6. и на валу флюгера 4 с возможностью вращения установлен верхний корпус 7, с возможностью поворота на 180° - поворотное зубчатое колесо 8, имеющее на ступице продольную прорезь 9. Внутри вала флюгера 4 помещен шток 10, снабженный пальцем 11, входящим в винтовую прорезь 12 вала флюгера 4. На раме 3 в подшипниках 13 и 14 установлены на валах 15 лопасти 16 и 17. На валах 15 и жестко закреплены зубчатые колеса 18 и 19, входящие в закрепления с паразитными колесами 20 и 21. Паразитные колеса 20 входят в зацепление с неподвижным колесом 6, жестко установленном на валу флюгера 4, а паразитные колеса 21 входят в зацепление с поворотным колесом 8, установленном на валу флюгера 4. В корпусе 1 установлены конечные выключатели 22, 23 и мотор-редуктор 24, на выходном валу которого установлен винт 25 с гайкой 26, у которой за счет выступов 27, входящих в прорези корпуса, заблокировано вращение вокруг оси. Корпус гайки 26 через подшипники 28 связан со штоком 10. На штоке 10 с возможностью поворота установлена шлицевая втулка, шлицы 29 которой входят в шлицы вала флюгера 4. и на шлицевой втулке жестко закреплен стопорный элемент 30. На корпусе 1 установлен датчик 31 скорости ветра.

Функционирование ветродвигателя показано на примере четырехлопастной конструкции.

В рабочем положении при скорости ветра , не превышающей критическую _кр(_кр), рама 3 ветродвигателя (фиг.4) вращается за счет разности лобового сопротивления лопастей набегающему ветровому потоку против часовой стрелки с некоторой угловой скоростью . Шток 10 находится в крайнем нижнем положении. Его палец 11 через винтовую прорезь 12 поворотного вала 4 и продольную прорезь 9 в ступице удерживает поворотное зубчатое колесо 8 в положении, при котором лопасти 16 и 17 ветродвигателя поворачиваются относительно корпуса с угловой скоростью /2, занимая наиболее выгодное положение по отношению к ветровому потоку. Ориентацию звездочек 6 и 8, установленных на поворотном валу 4, по отношению к ветровому потоку обеспечивает флюгер 5.

При превышении скорости ветра критической величины _кр (>_кр) по сигналу от датчика скорости ветра 31 включается мотор-редуктор 24, перемещая при помощи гайки 26 шток 10 вверх внутри поворотного вала 4 до тех пор, пока питающая цепь мотор-редуктора 24 не разомкнется конечным выключателем 22. При этом осуществляются два действия:

1) палец 11 штока 10 через винтовую прорезь 12 поворотного вала 4 и продольную прорезь 9 в ступице разворачивает поворотное колесо 8 на 180°, разворачивая через зубчатую передачу лопасти 17 на 90° по ходу движения (на фиг.5 штриховыми линиями показано положение лопастей 17 при рабочем положении ветродвигателя),

2) вал 2 поворотной рамы 4 ветродвигателя фиксируется относительно поворотного вала 4 при помощи стопора 27, упирающегося в замок, выполненный в стенке поворотного вала 4.

При этом лопасти ветродвигателя занимают постоянные симметричные положения по отношению к направлению ветрового потока, что обеспечивает значительное снижение аэродинамического сопротивления всей конструкции. Наклоны их средних линий (пунктирные линии) к ветровому потоку составляет ±22,5°.

При уменьшении скорости ниже критического значения по сигналу от датчика скорости ветра 31 реверсируется мотор-редуктор 24, опуская при помощи гайки 26 шток 10 вниз до тех пор, пока питающая цепь мотор-редуктора 24 не разомкнется конечным выключателем 23. При этом:

1) размыкается связь вала 2 и поворотной рамы 3 ветродвигателя с поворотным валом 4,

2) палец 11 штока 10 через винтовую прорезь 12 поворотного вала 4 и продольную прорезь 9 в ступице реверсирует поворотное колесо 8 на 180°, поворачивая через зубчатую передачу лопасти 17 на 90° против движения (на фиг.5 штриховыми линиями показано положение лопастей 17 при рабочем положении ветродвигателя), лопасти 17 возвращаются в рабочее состояние, после чего ветродвигатель начинает обычное функционирование.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Конический ветродвигатель, содержащий в неподвижном корпусе вращающуюся раму, на которой с возможностью поворота установлен поворотный вал и валы лопастей, причем поворотный вал и валы лопастей связаны передачами с постоянным отношением угловых скоростей 2:1, отличающийся тем, что на поворотном валу жестко закреплен флюгер, валы лопастей установлены на вращающейся раме наклонно, передача от валов лопастей к поворотному валу выполнена зубчатой через паразитные колеса, половина зубчатых колес, помещенных на поворотном валу, снабжены ступицами, установлены на нем с возможностью поворота на 180° и имеют продольную прорезь в ступице, при этом поворотный вал выполнен полым с профилированной прорезью и шлицами в нижней части, внутри него установлен шток с пальцем, входящим в профилированную прорезь и прорезь ступицы звездочки, а на обратном конце штока установлена с возможностью поворота шлицевая втулка со стопором, входящая в шлицы поворотного вала, причем в неподвижном корпусе установлен привод поступательного движения с подвижным исполнительным элементом, с которым с возможностью относительного поворота связан конец штока.

Версия для печати
Дата публикации 31.01.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов