Роторний вітродвигун

MnK6 F03D3/04 РОТОРНИЙ ВІТРОДВИГУН Винахід відноситься до області вітроенергетики та стосується роторних вітродвигунів з вертикальною віссю обертання і направляючим апаратом, Відома вітроустаноБка, що включає два розташованих одно над другим соосно вітроколеса зустрічного обертання та направляючий апарат, що відхиляє вітровий потік від лопаток, які рухаються проти напряму вітру, при цьому направляючий апарат розташований на поворотній рамці, що має ту саму вісь обертання, що й вітроколесо та флюгер, а вітродвигун має суцільний та трубчатий вали, встановлені один у другому (див. Заявку ФРН №3832851, МКВ F03D3/02, опубл, 27.07.1989 p.). Недо ліком відомого технічного рішення є складність та громіздкість вітроустановки, що знижує її надійність. Низька надійність вітроустановки також обумовлена відсутністю захисту її від дуже сильних та бурених вітрів. Відома вітроустановка, що має вертикально розташуваний ротор та направляючий апарат у вигляді кільця з жорстко закріпленими до нього пластинами, встановленого соосво ротору з можливістю його поворота, а також флюгер, по сигналу і від якого електродвигун через редуктор встановлює поворотне кільце разом з направляючими пластинами у положення, що забезпечує найбільш ефективну роботу вітродвигуна (див. Патент Канади №1229796, МКВ F03D3/00, НКВ 170-7, опубл. 5.09.1998 р.)Недоліком відомого технічного рішення є складність, громіздкість, низька надійність та висока вартість вітроустановки з системою управління. Найбільш близьким технічним рішенням-прототипом є роторний вітродвигун, що включає вертикально розташований ротор, кінематично зв'язаний з споживачем енергії, та направляючий апарат, виконаний у вигляді флюгера, екрануючої обічайки, що має поворотний тдпружинений дуговий щиток (див. А.С. СРСР №1467248, МКВ F03D 3/04, Б.В. 11,1989 р.). рішення є складність 2 Недоліком відомого вітродвигуна. технічного Неможливість встановлення верхньої опори ротора в такій конструкції змушує встановлювати ротор та направляючий апарат з флюгером консольно на приводний вал, що ускладнює його конструкцію і знижує надійність. Захист від сильних та буревих вітрів тільки за рахунок встановлення гальма знижує надійність та безпеку роботи, ускладнює конструкцію. Екрануюча обічайка відводить вітровий потік від робочої сторони ротора, що знижує ККД вітродвигуна. В основу винаходу покладено задачу створити такий роторний вітродвигун, в якому нове розташування пластин і направляючого апарату дозволило би спростити розміщення опор ротору і направляючого апарату і за рахунок цього спростити конструкцію вітроагрегату в цілому та підвищити його надійність і безпеку роботи. Поставлена задача виконується тим, що роторний вітродвигун, що включає вертикально розташований ротор, кінематично зв'язаний з споживачем енергії» стійку, направляючий апарат з пластинами, згідно винаходу, має направляючий апарат, виконаний у вигляді шарнірно встановлених на стійці з можливістю поворота направляючих пластин, кожна з яких виконана з можливістю взаємодії з упорами, а довжина кожної пластини не менше відстані між шарнірами сусідних пластин, і за рахунок чого досягається технічний результат. Шарніри пластин виконані на опорах верхнього підшипника ротора у вигляді знімальних штирів, встановлених на стійці. Упори пластин можуть бути також виконані на тягах, шарнірно зв'язаних з важелем, встановленим соосно ротору з приводом через самогальмуючу передачу. Використання пластин по новому, раніше невідомому призначенню для захисту ротора від дуже сильних та буревих вітрів дозволяє підвищити безпеку та надійність вітродвигуна, спростити його конструкцію за рахунок спрощення або усунення гальмового пристрою. з На фіг.1 зображений роторний вітродвигун, загальний вигляд; на фігX - те саме, вид зверху; на фіг.З- розріз по АА згідно фіг.1; на фіг.4 та 5 - розріз по ББ згідно фіг. 1 у прикладах виконання направляючого апарата з різним числом направляючих пластин, наприклад 5 (фіг.4) та 3 (фіг.5). Роторний вітродвигун має вертикально розташований ротор 1 (фіг.1, 2), виконаний, наприклад, у вигляд і в ітро коле са Савон іуса, кінематично чер ез клиноремінну передачу 2 зв'язаний з споживачем енергії 3. Ротор має також стійку 4 та направляючий апарат 5. Направляючий апарат виконай у вигляді направляючих пластин б, 7, 8, 9, встановлдених за допомогою шарнірів 10, 11, 12, 13 з можливістю поворота пластин відносно стійки 4. Кожна направляюча пластина виконана з можливістю взаємодії з упорами 14, 15, 16. Довжина а кожної пластини повинна бути не менше відстані р між шарнірами сусідніх пластин, наприклад, між шарнірами 10 та 11, 11 та 12 і. Т.і. Шарніри 10, I I , 12, 13 можуть бути виконані на опорах 17, 18, 19, 20 вірхнього підшипника 21 ротора 1. Упори 15 та 16 можуть бути виконані у вигляді знімальних штирів (див. фіг.2, 4, 5), встановлених на стійці 4. Упори 14 та 15 можуть бути також виконані у вигляді (див. фіг.1 та 3) гайок з контргайками 22 і 23, встановлених на тягах 24, які шарнірами 25 зв'язані з важелем 26, встановленим соосно ротору 1 з приводом через самогальмуючу передачу 27. Упори 22 та 23 виконані з можливістю взаємодії з направляючою 28, яка шарнірно з'єднана з направляючою пластиною (наприклад 9, див. фіг.1). Вітродвигун також може мати гальмо 29. У ін ших приклада х виконання вітродвигун має (див. фіг. 4) направляючі пластини ЗО, 31, 32, 33, 34, закріплені на шарнірах 35, 36, 37, 38, 39 до стійки 4, або (див. фіг.5) направляючі пластини 40,41,42, встановлені на шарнірах 43,44,45. 4 На фІг.2, 4, 5 стрілками Б, Г, Д, Е, Є( Ж, И, К, Л, М показані характерні напрями вітрового потоку, під дією якого направляючі пластини можуть займати положення І чи II, де жирно позначені положення пластин відповідно вітровому потоку, направленому по стрілці В. Пластини також можуть встановлюватись у положення III. Через самогальмуючу передачу 27 важіль 26 (див. фіг.З) може встановляватись у два крайніх IV та V, а також у проміжні поло ження. Ротор 1 може встановлюватись у характерні положення VI або VII (див. фіг.2, 4) чи VI, VII або VIII (див. фіг.5). Як вітродвигун може бути в икористано колесо Савоніуса, ротор з профільованими вкртикальними лопастями, комбіновані ротори та ін. П ри використанні ротора у вигляді вітроколеса Савоніуса ротор складається з декількох секцій, розвернутих одна відносно другої. Як споживач-пер створювач 3 енергії може використовуватись електрогенератор, насос або ін. З метою усунення або зменшення ударів при повороті пластин у випадку зміни напряму вітрового потоку упори 14 та 15 можуть мати пружні елементи, а між гайками 22, 23 та направляючою 28 встановлені пружні прокладки або пружини. При роботі вітродвигуна направляючі пластини 6....,9 (див. фіг.2), 20......34 (фіг.4), 40,...,42 (фіг.5) встановлюють у положення між упорами 14 та 15 (мал.2, 4, 5), або через самогальмуючу передачу 27 (фіг. t та 3) важіль 26 встановлюють у положення IV, завдяки чому пластини вітром встановлюються в положення І або II, після чого відключають гальмо 29. У випадку напряму вітрового потока по стрілці В (фіг,2, 4, 5) направляючі пластини 6, 7, ЗО, 31, 32, 40, 41 встановлюються у положення II до контакту з знімальними упорами 15 або гайками з контргайками 23 (фіг.З), а пластини 8, 9, 33. 34, 42 (фіг.2, 4, 5) встановлюються у положення І до контакту з упорами 14 чи гайками з контргайками 22 (фіг.З). Направляючі пластини 6, 30, 40 (фіг.2, 4, 5) перекривають набігаючу на робочу частину ротора 1 (див. положення ротора VI) і по ним вітровий потік направляється на робочу частину ротора 1, збільшуючи розвинуту вітродвигуном 5 потужність та пусковий момент. Вітровий потік пластинами 9» 34 направляється на робочу частину ро тора 1, додатково збільшуючи потужність та пусковий момент ? І І вітродвигуна. Частина вітрового потока, огинаючи справа по фіг.2, 4, 5 пластини 6. 7, . 31, 32, 41, закручується на їх виході і тим самим додатково підвищує ефективність вітродвигуна. Ротор вітродвигуна через клиноремінну передачу 2 передає обертальний момент споживачу 3 енергії (фіг.1). Аналогічно працює вітродвигун при напрямі вітрового потоку по стрілках Д, Є, И (фіг.2), Д, Є ,И„ Л (фіг.4), Д, Є (фіг.5). При напрямі вітрового потоку по стрілці Г направляючі пластини 7, 8, З ї , 32, 41 встановлюються вітровим потоком у положення II, а пластини 6. 9, ЗО, 33, 34, 40, 4 2 - у положення І. Вітровий потік, потрапляючи під гострим кутом на пластини 6, 30, 40, направляється ними на робочу частину ротора І (див. положення VII ротора), збільшуючи потужність та пусковий момент вітродвигуна. Одночасно частина неробочої ділянки ротора на його переферії , де момент опору найбільший, перекривається пластинами 7 та 31 і потік направляється по опуклій поверхні набігаючої чистини ротора до його робочої ділянки, що також покращує характеристики вітродвигуна. Вітровий потік, огинаючи пластини 7. 8, 31, 32, 41 справа, закручується на їх кінцях, додатково підвищуючі ефективність вітродвигуна. Аналогічно проходить робота вітродвигуна при напрямі вітрового потока по стрілкам Е, Ж, И (фіг.2), Е, Ж, И, М (фіг.4), Е, Ж (фіг.5). Якщо виникає необхідність зняги з вітродвигуна лише частину виробляємо! ний потужності, через самогальмуючу передачу 27 (див. фіг.1, 3), важіль 26 встановлюється у відповідне проміжне положення між його крайніми положеннями IV та V (фіг.З), і далі робота вітродвигуна протікає, як було описано вище. При прогнозі дуже сильного або буревого вітру оператор виймає зі стійки 4 знімальні упори 15 (фіг.2, 4, 5), повертає пластини у положення НІ і встановлює ці упори у положення 16, захищаючі ротор 1 від вітру. Ця сама задача може бути роз'язана шляхом поворота через самогальмуючу передачу 27 (фіг.З) важеля 26 у положення V, 6 після чого ротор 1 може бути зафіксований гальмом 29. Установлення гальма є обов'язковим тільки при виконанні вітродвигуна по фіг.5, де ротор попередньо бажано встановити в положення VIII, бо в цьому випадку повністю закрити ротор від повітряного потоку пластинами немає можливості. Таким чином, пропоноване технічне рішення порівняно з прототипом дозволяє підвищити надійність роботи та спростити конструкцію вітродвигуна за рахунок обладнання його простим направляючим апаратом, що забезпечує можливість безхонсольного встановлення ротора. Напрям вітрового потоку зразу по двом пластинам у робочу частину ротора при шарнірному закріпленні направляючих пластин на опорах ротора дозволяє порівняно простими методами розв'язати поставлену у даному технічному рішенні задачу. Роторній Зі Автори: -[хно 0/1. Лисен-со 3 n Бус лов В. Таурит т . г Лщу--с ТЇ.Г. Роторний ЗітрМагуи' • і in тв іЧ 0.M V Автори: Фіг. 2 Іисен-со Буслов З Таурит ф PowapHUil Ьіт 21 25. 24 2Ъ 25 гч 2Ъ 28 22 22 28 23 24 \ 25