Присадибна вітротеплова установка

1. Присадибна вітротеплова установка, що містить поворотну головку з вітроколесом на горизонтальному валу, механізм для установки вітроколеса на вітер, механізм повороту головки, конічний редуктор, які встановлені на вершині ґратчастої вежі, вертикальний вал, з'єднаний кінематично через конічний редуктор з горизонтальним валом вітроколеса, яка відрізняється тим, що додатково містить індукційний перетворювач механічної енергії в теплоту, який складається з дискових магнітопроводів з зубчастою будовою (19) UA (11) 61502 5 3 нізм повороту головки, конічний редуктор, які встановлені на вершині ґратчастої вежі, вертикальний трансмісійний вал, з'єднаний кінематично через конічний редуктор з горизонтальним валом вітроколеса [Пат. 54512 Україна, МПК F03D1/06, опубл. 10.11.2010, бюл. № 21]. Недоліком відомої присадибної вітроустановки є неможливість безпосереднього перетворення механічної енергії в теплоту, що знижує її к.к.д., її продуктивність та економічність при обігріві сільськогосподарських споруд. В основу корисної моделі поставлена технічна задача вдосконалення присадибної вітротеплової установки, в якій шляхом модифікації забезпечується безпосереднє перетворення механічної енергії в теплоту, дія якого заснована на збудженні вихрових струмів в металевому дисковому роторі, що обертається між співвісно установленими дисковими магнітопроводами з зубчастою будовою прилеглих поверхонь. За рахунок цього збільшується к.к.д. присадибної вітротеплової установки, а отже її продуктивність та економічність. Поставлена задача вирішується тим, що присадибна вітротеплова установка, що містить поворотну головку з вітроколесом на горизонтальному валу, механізм установки вітроколеса на вітер, механізм повороту головки, на якому закріплений конічний редуктор, встановлені на вершині ґратчастої вежі, вертикальний трансмісійний вал, з'єднаний кінематично через конічний редуктор з горизонтальним валом вітроколеса, згідно з корисної моделлю, додатково містить індукційний перетворювач, складається з дискових магнітопроводів з зубчастою будовою прилеглих поверхонь і індукційними обмотками збудження в кільцевих канавках, металевого дискового ротора, розташованого співвісно з дисковими магнітопроводами в ємності з теплоакумулюючою рідиною з можливістю вільного обертання між ними, з'єднаного кінематично з вертикальним валом. В інших конкретних формах виконання: - металевий дисковий ротор виконаний із маловуглецевої сталі з високою магнітною проникністю і покритий з обох боків шаром матеріалу з високою електропровідністю; - ємність з теплоакумулюючою рідиною виконана циліндричною, а на ободі металевого дискового ротора симетрично розташовані лопаті під кутом до спільної вертикальної осі з робочим зусиллям в напрямку до вихідного патрубка. Таким чином, запропонована корисна модель забезпечує безпосереднє перетворення механічної енергії в теплоту за рахунок збудження вихрових струмів. Виконання внутрішньої частини металевого дискового ротора із маловуглецевої сталі зменшує магнітний опір кола намагнічування, а отже зменшує необхідний струм намагнічування і потужність джерела збудження. Покриття сталевого дискового ротора з обох боків шаром матеріалу з високою електропровідністю усуває його залипання, сприяє збільшенню вихрових струмів в поверхневій частині дискового ротора і більш інтенсивній тепловіддачі. 61502 4 Виконання ємності з теплоакумулюючою рідиною циліндричною, і розташування на ободі дискового ротора лопатей під кутом до спільної вертикальної осі з робочим зусиллям в напрямку до вихідного патрубка забезпечує додаткове переміщення теплоакумулюючої рідини і її тепловіддачу, що сприяє швидшому обігріву об'єкта. Технічна суть і принцип роботи запропонованої присадибної вітротеплової установки пояснюється графічним матеріалом: на фіг. 1 подана схема будови присадибної вітротеплової установки (ВТУ); на фіг. 2 - загальний вигляд поворотного круга в зборі; на фіг. 3 - переріз А-А поворотного круга (збільшений для наочності); на фіг.4 - загальний вигляд індукційного перетворювача; на фіг. 5 - загальний вигляд металевого дискового ротора. Присадибна ВТУ містить поворотну головку 1 з вітроколесом 2 на горизонтальному валу 3, хвіст 4, жорстко закріплений на кінці хвостової ферми 5 для установки вітроколеса 2 на вітер, встановлені на вершині ґратчастої вежі 6, горизонтальний вал 3 вітроколеса 2 через конічну пару шестерень 7, 8 і вертикальний трансмісійний вал 9, з'єднаний кінематично з вихідним валом 10 індукційного перетворювача 11. Лопаті 12 закріплені на маточині 13, жорстко з'єднаній з горизонтальним валом 3 вітроколеса 2. Головка 1 закріплена на поворотному крузі 14, що складається із нижнього кільця 15 і верхнього поворотного кільця 16, між якими вільно встановлені кульки 17, нижнє кільце 15 жорстко закріплене на вершині ґратчастої вежі 6, а на верхньому, поворотному в горизонтальній площині, кільці 16 закріплений конічний редуктор з конічною парою шестерень 7, 8. На вихідному валу 10 індукційного перетворювача 11 жорстко закріплений металевий дисковий ротор 18 з можливістю вільного обертання між нерухомими, співвісно розташованими дисковими магнітопроводами 19, 20 з зубчастою будовою прилеглих дзеркально розташованих торцевих поверхонь. Індукційні обмотки 21 розташовані в кільцевій канавці 22 зубчастого торця кожного магнітопроводу 19, 20. Металевий дисковий ротор 18 виконаний із маловуглецевої сталі з високою магнітною проникливістю, покритий з обох боків шаром матеріалу з високою електропровідністю і оснащений радіальними лопатями 23. Магнітопроводи 19,20 і дисковий ротор 18 установлені співвісно і поміщені в циліндричний резервуар 24 з вхідним 25 та вихідним 26 патрубками. Резервуар 24 виготовлений із немагнітного матеріалу, наприклад із термопластика, і заповнений рідиною. Радіальні лопаті 23 розташовані симетрично на ободі металевого дискового ротора 18 під кутом до спільної вертикальної осі з робочим зусиллям в напрямку до вихідного патрубка 26. В прилеглих торцях дискових магнітопроводів 19, 20 виконані радіальні пази 27 з постійним кроком і шириною утворених радіальних зубців 28, рівною ширині пазів 27. Зубчасті поверхні прилеглих торців нижнього 19 і верхнього 20 магнітопроводів розташовані дзеркально (тобто зуб проти 5 зуба, а паз проти паза), а їхні індукційні обмотки 21 збуджені постійним струмом в одному напрямку. Дискові магнітопроводи 19, 20 закріплені в циліндричному резервуарі 24 на опорах 29. Радіальноупорний підшипник 30 забезпечує фіксований зазор між прилеглими торцями магнітопроводів 19, 20 більший товщини металевого дискового ротора 18, як вежа 6 використана нижня частина опори ЛЕП-154 кВ. Поворотний механізм в вигляді поворотного круга 14 взятий від двовісного автотракторного причепа, наприклад причепа 2ПТС-6 [Потапов Г.П. Погрузочно-транспортные машины для животноводства: Справочник.- М.: Агропромиздат, 1990.- С. 153-154], а конічний редуктор з конічною парою шестерень 7, 8 - від мобільного кормороздавача РММ-5,0 [Раздатчик кормов РММ-5,0. Инструкция по сборке и эксплуатации.- К.: Реклама. С. 11-12]. Пристрій працює таким чином. Від вітрового потоку вітроколесо 2 зі своїми лопатями 12, закріпленими на маточині 13, разом з горизонтальним валом 3 обертається і передає обертовий момент через кінематично з'єднані конічну пару шестерень 7, 8, вертикальний трансмісійний вал 9 і вихідний вал 10 індукційного перетворювача 11 на дисковий ротор 18. При зміні напряму вітру хвіст 4 разом з хвостовою фермою 5 повертає головку 1, закріплену на верхньому поворотному кільці 16 поворотного круга 14, чим установлює вітроколесо 2 на вітер. Дискові магнітопроводи 19, 20 намагнічуються магнітним полем збудження в одному напрямі. Із-за зубчастої будови торців магнітопроводів 19, 20 магнітний потік в зазорі буде неоднорідним. Більша його частина замикатиметься через зубці 28, а менша - через пази 27 магнітопроводів 19, 20. Таким чином, металевий 61502 6 дисковий ротор 18, покритий з обох боків шаром матеріалу з високою електропровідністю, при обертанні буде переміщатися в неоднорідному магнітному полі. Радіальні лопаті 23 на ободі металевого дискового ротора 18 збільшують його тепловіддачу і створюють примусову циркуляцію нагрітої рідини. Магнітна індукція в зазорі між магнітопроводами 19, 20 матиме пилковиглядний вигляд: між зубцями 28 максимальне значення B  max, a між пазами 27 - мінімальне значення B  min. Таким чином, при обертанні в неоднорідному магнітному полі індукція в дисковому роторі 18 пульсує, не змінюючи знака від B  max до B  min. Її можна представити в вигляді двох складових: змінної, з амплітудою В  ~ =0,5 (B  max-B  min), і постійної, рівної В   =0,5 (B  max+B  min). Змінна складова магнітного поля індукує в дисковому роторі 18, а переважно у зовнішньому покритті із матеріалу з високою електропровідністю, е.р.с. і вихрові струми частотою f=Zn, де Z - кількість зубців на кожному магнітопроводі індуктора; n - частота обертання дискового -1 ротора, с . Вихрові струми за законом Джоуля-Ленца нагрівають дисковий ротор 18, переважно його поверхню, а від нього нагрівається рідина в ємності 24, яка може використовуватися для обігріву споруд, парників та теплиць. Постійна складова магнітного потоку ніяких е.р.с. не індукує, тому ця частина магнітного потоку не приймає участі в перетворенні енергії вітру в теплоту. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 61502 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601