Вітродвигун з диференційованим кутом атаки лопатей

Реферат: Вітродвигун з диференційованим кутом атаки лопатей містить лопать і вісь, на якій закріплена лопать з найменшим припустимим зміщенням центра тиску вітру на лопать відносно осі і пересувний важіль. На важелі закріплено зачіп встановленої у вітроколесі пружини, другий зачіп якої закріплено з можливістю переміщення у корпусі вітроколеса, і уявна геометрична вісь якої перетинає уявну геометричну вісь осі лопаті. Ротор вітродвигуна містить поворотні махи лопатей, продовжені з різьбовою поверхнею всередину порожнистої ступиці. Махи оснащені закріпленими на різьбових поверхнях важелями, на які тисне єдиний підпружинений натискний диск, що контактує з важелями через ролики важелів. UA 71575 U (54) ВІТРОДВИГУН З ДИФЕРЕНЦІЙОВАНИМ КУТОМ АТАКИ ЛОПАТЕЙ UA 71575 U UA 71575 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітрових двигунів, а саме до вітрових двигунів з віссю обертання ротора, що збігається з напрямом вітру. Відомим технічним рішенням, яке вибрано як найближчий аналог до запропонованої корисної моделі є горизонтально-осьове вітроколесо (Патент № 82393, МПК F03D7/02, опубл. 10.04.2008, бюл. №7), що містить лопать і вісь, на якій закріплена лопать з найменшим припустимим зміщенням центра тиску вітру на лопать відносно осі і пересувний важіль, на якому закріплено зачіп встановленої у вітроколесі пружини, другий зачіп якої закріплено з можливістю переміщення у корпусі вітроколеса, і уявна геометрична вісь якої перетинає уявну геометричну вісь осі лопаті. Недоліками технічного рішення, що вибрано як найближчий аналог, є складність забезпечення рівномірного натягу пружини на кожній лопаті при окремому регулюванні кожного пружинно-важільного вузла, що може призвести до різної величини повороту лопатей відносно вітру; складність балансування центра ваг вітроколеса при його обертанні та осі його обертання внаслідок переміщення деталей пружинно-важільного, вузла із ступицею значних габаритів. Перелічені фактори можуть призвести до додаткових напружень та вібрацій у конструкції вітроустановки. В основу корисної моделі поставлено задачу, що дозволить створити вітродвигун з диференційованим кутом атаки лопатей, який здатний запобігти критичним напруженням на основні елементи конструкції пристрою при поривах вітру за рахунок наявності механізму зміни кута атаки та продовжувати роботу при достатньо сильних вітрах, крім того збільшити робочу поверхню лопаті для зменшення пускової швидкості вітру ротора. Поставлена задача вирішується тим, що ротор вітродвигуна з диференційованим кутом атаки лопатей містить поворотні махи лопатей, продовжені з різьбовою поверхнею всередину порожнистої ступиці та оснащені закріпленими на різьбових поверхнях важелями, на які тисне єдиний підпружинений натискний диск, що контактує з важелями через ролики важелів. Крім того ротор вітродвигуна має можливість здійснювати регулювання швидкості вітру, при якій одночасно починатиметься зменшення кута атаки всіх лопатей, за допомогою зміни позиції опорного диска, міняючи таким чином зусилля пружини на важелі всіх махів одночасно і однаково через єдиний натискний диск. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показано конструкцію пружинно-важільного механізму повороту лопатей, на фіг. 2 зображено збірне креслення ротора вітродвигуна. Запропонована технічна конструкція корисної моделі (фіг. 2) містить: мах 2 лопаті 8, змонтований в підшипниках 14 цапфи ступиці 1. Ступицю 1 виконано порожнистою. Мах 2 має продовження в порожнину ступиці з різьбовою поверхнею, на якій з допомогою контргайок 9 фіксується важіль 3 маху 2. На протилежному кінці важеля 3 знаходиться ролик 13, що повертається навколо своєї осі 12 на підшипнику. В центральній частині ступиці 1, жорстко із нею та перпендикулярно до площини обертання ротора закріплено вал ступиці 11, що має в порожнині ступиці шліцьову та на передній частині різьбову поверхні. На шліцьовій поверхні надіто натискний диск 6, що має відповідну до шліців вала 11 внутрішню поверхню і має можливість переміщуватись вздовж вала 11 по шліцах. На різьбовій частині вала 11 з допомогою гайок зафіксовано опорний диск 4. Між натискним та опорним дисками змонтовано пружину 5. Під дією пружини натискний диск 6 притискає ролик 13 з важелем до внутрішньої поверхні ступиці 1, утримуючи при цьому лопать 8 у початковій позиції, зі стартовим кутом атаки. Принцип роботи запропонованої корисної моделі полягає в тому, що лопаті можуть змінювати кут атаки диференційовано, в залежності від сили вітру та навантаження генератора. Зміна кута атаки здійснюється за рахунок того, що лопать 8 лобовим боком закріплена на махові 2, який по суті є поворотною віссю (точка О знаходиться на уявній геометричній осі маху) лопаті 8 й початок хорди профілю лопаті (відрізка АВ) - точка А знаходиться близько до цієї осі. А центр тиску вітру на лопать (точка С) зміщено по хорді відносно поворотної осі. На фіг. 1 показано, що при помірній швидкості вітру створюваний на махові 2 силою динамічного тиску повітря на робочу поверхню лопаті 8 крутний момент М лоп зрівноважується крутним моментом створеним силою пружності пружини 5 - Мпр, що тисне на важіль 3 через натискний диск 6 та ролик 13 важеля 3. Коли швидкість вітру зростає збільшується і крутний момент на махові 2 від тиску повітря на лопать 8. У мить коли цей крутний момент переважує момент створений пружиною 5 мах 2 провертається у підшипниках 14, відводячи важелем 3 натискний диск 6 та стискаючи пружину 5 і зменшуючи кут атаки лопаті 8. При зменшенні динамічного тиску вітру лопать 8 моментально повертається у попереднє положення під дією пружини 5. Деталі пружинно-важільного механізму закриваються обтічним ковпаком 7. У разі зростання швидкості 1 UA 71575 U 5 10 вітру понад допустимого значення, або при аварійному вимиканні споживача використовується електродинамічне гальмування електрогенератора. А лопать силою вітру повертається робочою поверхнею в положення, близьке до напрямку вітру, і повітряний потік зривається з лопаті. Використання корисної моделі дозволить створити вітродвигун з диференційованим кутом атаки лопатей, який здатний запобігти критичним напруженням на основні елементи конструкції пристрою при поривах вітру за рахунок наявності механізму зміни кута атаки та продовжувати роботу при достатньо сильних вітрах, крім того збільшити робочу поверхню лопаті для зменшення пускової швидкості вітру ротора. Крім того, застосування такого вітродвигуна дозволить перетворювати енергію вітру в корисну механічну енергію у вітроустановках, при вітрових ситуаціях, характерних для більшості регіонів України. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Вітродвигун з диференційованим кутом атаки лопатей, що містить лопать і вісь, на якій закріплена лопать з найменшим припустимим зміщенням центра тиску вітру на лопать відносно осі і пересувний важіль, на якому закріплено зачіп встановленої у вітроколесі пружини, другий зачіп якої закріплено з можливістю переміщення у корпусі вітроколеса, і уявна геометрична вісь якої перетинає уявну геометричну вісь осі лопаті, який відрізняється тим, що ротор вітродвигуна містить поворотні махи лопатей, продовжені з різьбовою поверхнею всередину порожнистої ступиці та оснащені закріпленими на різьбових поверхнях важелями, на які тисне єдиний підпружинений натискний диск, що контактує з важелями через ролики важелів. 2 UA 71575 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3