Вітродвигун

1. Вітродвигун, що містить нерухому опору, вітроколесо і перетворювач вітрової енергії, який виконано у вигляді теплогенератора з рідинним теплоносієм, споряджено вхідним і вихідним патрубками і з'єднано з вітроколесом, який відрізняється тим, що теплогенератор виконано у вигляді рідинного насоса, з'єднаного з теплоперетворювачем. 2. Вітродвигун за п. 1, який відрізняється тим, що рідинний насос виконано з декількох блоків, кожний із яких має окремий вихідний патрубок і споряджено регулятором протікання теплоносія по блоках рідинного насоса. 3. Вітродвигун за п. 2, який відрізняється тим, що теплогенератор споряджено ємністю, яку з'єднано з теплоперетворювачем і з рідинним насосом. Пропонуємий пристрій відноситься до вітроенергетики, а саме до вітродвигунів, які орієнтовано на забезпечення теплом індивідуальних споживачів. Відомо вітродвигун (патент SU 1787206 A3, MKB 5 F 03 D 1/00, БВ №1, 07,01.1993), який включає нерухому опору, вітроколесо і перетворювач вітрової енергії, який з'єднано з вітроколесом, при цьому перетворювач вітрової енергії виконано у вигляді електричного генератора. Він має просту і надійну конструкцію, вироблений ним електричний струм можливо використовувати для живлення електричних нагрівачів. Головним недоліком вітродвигуна є його відносно велика вартість. Ознаками даного аналога, що збігаються з суттєвими ознаками пристрою, який заявляється, є: наявність нерухомої опори, вітроколеса і перетворювача вітрової енергії, який з'єднано з вітроколесом. Головними причинами, що перешкоджають одержанню в даному аналогу технічного результату, очікуваного від пристрою, який заявляється, є виконання перетворювача вітрової енергії у вигля ді електричного генератора, який має велику вартість по відношенню до інших частин вітродвигуна. До того ж, для отримання тепла споживачу потрібно придбати ще й електричний нагрівач. Відомо вітродвигун (патент Росії №2209340, дата публікації 02.09.2003), який включає нерухому опору, вітроколесо і перетворювач вітрової енергії, який з'єднано з вітроколесом, виконано у вигляді теплогенератора з рідинним теплоносієм і споряджено вхідним і вихідним патрубками, які з'єднано зі змійовиком, а також сушильну камеру де розміщено змійовик. При використанні цього вітродвигуна для опалення помешкання потрібно лише з'єднати його вхідний і вихідний патрубки з існуючою системою опалення споживача без її переробки. У цьому вітродвигуні нема електричного генератора, тому у порівнянні з попереднім вітродвигуном він буде дешевше, але його теплогенератор має складну конструкцію бо поєднує декілька циклів перетворення механічної енергії у теплову. До того ж вітродвигун повинен мати механізм утримання швидкості обертання вітроколеса у межах робочого діапазону, а теплогенератор не забезпе (19) UA (11) 86628 (13) (21) a200700829 (22) 26.01.2007 (24) 12.05.2009 (46) 12.05.2009, Бюл.№ 9, 2009 р. (72) ГОЛУБЕНКО МИКОЛА СТЕПАНОВИЧ, UA, ДОВГАЛЮК СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, UA, КАДАЦЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ЛЕОНІДОВИЧ, UA, НОВИКОВ ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ, UA, ФЕЛЬДМАН ОЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ, UA (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКЕТЕХНОЛОГІЧНЕ БЮРО "КОНКОРД", UA (56) RU 2209340 C1, 7 F03D 9/00, 27.07.2003 SU 1064039 A, 3 F03D 9/00, 30.12.1983 SU 1188366 A, 4 F03D 9/00, 30.10.1985 SU 1346848 A1, 4 F03D 9/00, 23.10.1987 UA 79485 C2, 8 F03D 1/00, F03D 9/00, 25.06.2007 US 4143522, 2 F25B 13/00, 13.03.1979 C2 1 3 чує великий коефіцієнт корисної дії (ККД) при змінах швидкості вітру, що разом підвищує вартість і собівартість виробленої ним теплової енергії. У даному пристрої ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками пристрою, який заявляється, є: наявність нерухомої опори, вітроколеса і перетворювача вітрової енергії, який виконано у вигляді теплогенератора з рідинним теплоносієм, споряджено вхідним і вихідним патрубками і з'єднано з вітроколесом. Головними причинами, що перешкоджають одержанню у розглянутому вітродвигуні технічного результату, очікуваного від пристрою, який заявляється, є складність конструкції і низький ККД теплогенератора, а також необхідність мати механізм підтримки швидкості обертання вітроколеса у межах робочого діапазону.. Таким чином, обидва аналоги мають те ж призначення, що і пристрій, який заявляється, однак другий аналог (вітродвигун по патенту №2209340) по сукупності ознак, що збігаються з суттєвими ознаками пристрою, який заявляється, більш близький до нього, тому його прийнято за прототип. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення відомого вітродвигуна шляхом спрощення його конструкції, для підвищення надійності і зменшення його вартості, а також шляхом використання теплогенератора для підтримання швидкості обертання вітроколеса у межах робочого діапазону, забезпечення при цьому високого ККД теплогенератора і виключення із складу вітродвигуна механізму регулювання швидкості обертання вітроколеса. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому вітроелектричному агрегаті, який містить нерухому опору, вітроколесо і перетворювач вітрової енергії, який виконано у вигляді теплогенератора з рідинним теплоносієм, споряджено вхідним і вихідним патрубками і з'єднано з вітроколесом, згідно з винаходом теплогенератор виконано у вигляді рідинного насосу, з'єднаного з теплоперетворювачем, при цьому у переважному варіанті рідинний насос виконано з декількох блоків, кожний із яких має окремий вихідний патрубок, і споряджено регулятором протікання теплоносія по блоках насосу, а теплогенератор споряджено ємністю, яку з'єднано з теплоперетворювачем і з рідинним насосом. Виконання теплогенератора у вигляді рідинного насосу, з'єднаного з теплоперетворювачем, дозволяє спростити конструкцію теплогенератора, надає можливість використовувати теплогенератор для підтримки швидкості обертання вітроколеса вітродвигуна у межах робочого діапазону і збільшити функціональні можливості вітродвигуна. Спрощення конструкції теплогенератора і вітродвигуна вцілому призводе до зменшення його вартості і підвищення надійності. Виконання рідинного насосу з декількох блоків, кожний із яких має окремий вихідний патрубок і його спорядження регулятором протікання теплоносія по блоках насосу дозволяє підтримувати швидкість обертання вітроколеса у межах робочого діапазону при значних змінах швидкості вітру і забезпечує при цьому високий ККД теплогенера 86628 4 тора, що зменшує собівартість теплової енергії. Спорядження теплогенератора ємністю і її з'єднання з теплоперетворювачем і рідинним насосом дозволяє забезпечити нагрів теплоносія до найбільшої температури при малій швидкості вітру, що збільшує функціональні можливості вітродвигуна. Таким чином, сукупність зазначених вище ознак дозволяє зберегти усі переваги прототипу і одночасно зменшити вартість пропонуємого вітродвигуна, собівартість теплової енергії, яку він виробляє, збільшити його надійність і спростити обслуговування. Для більш докладного роз'яснення роботи пристрою, що заявляється, нижче представлені креслення і опис цього пристрою. На Фіг.1 зображено загальний вигляд переважного варіанту вітродвигуна. На Фіг.2 - поперечний перетин відцентрового рідинного насосу теплогенератора. На Фіг.3 - загальний вигляд варіанту виконання вітродвигуна з поршневим рідинним насосом. На Фіг.4 - вітродвигун з вертикальною віссю обертання. Вітродвигун містить нерухому опору 1 (Фіг.1), підшипниковий вузол, поворотну головку 3 з вітроколесом 4 і аеродинамічною пластиною 5, відцентровий рідинний насос 6, який з'єднано зубчастими колесами 7, 8 з вітроколесом, теплоперетворювач 9, ємність 10, температурний клапан 11 і труби 12, 13 для приєднання до теплової мережі споживача. Відцентровий рідинний насос (Фіг.2) виконано з декількох блоків 14, 15, 16 різної потужності з вихідними патрубками 17, 18, 19 і споряджено регулятором протікання теплоносія 20, який розміщено на вхідному патрубку насосу 21. Робота вітродвигуна здійснюється таким чином. Під дією вітру відбувається обертання вітроколеса 4 (Фіг.1), яке за допомогою зубчастої передачі 7, 8 обертає вал відцентрового насосу 6 у який по трубі 12 подається теплоносій. Відцентровий насос 6 підвищує тиск теплоносія і подає його у теплоперетворювач 9, де відбувається нагрів теплоносія. При достатній температурі теплоносія температурний клапан 11 направляє його у трубу 13, по якій він потрапляє до споживача. При недостатній температурі теплоносія температурний клапан 11 направляє його у ємність 10, звідки теплоносій знову потрапляє у відцентровий насос 6, при цьому регулятор протікання теплоносія 20 припиняє подачу теплоносія із труби 12 у насос 6, а температурний клапан 11 припиняє подачу теплоносія у трубу 13. Збільшення об'єму теплоносія при його нагріванні компенсується за рахунок стискування повітря у ємності 10. Після кількох проходжень теплоносія через теплоперетворювач 9 і його нагріву до необхідної температури теплоносій знову подається у трубу 13. При малій швидкості вітру регулятор протікання теплоносія 20 обмежує подачу теплоносія у відцентровий насос 6 і він потрапляє лише у його менший (нижній) блок насосу 14 (Фіг.2), тому рухомі елементи інших блоків обертаються без опору і не гальмують вітроколесо вітродвигуна. При зростанні швидкості вітру регулятор протікання теплоносія 20 збільшує подачу теплоносія у 5 відцентровий насос 6. Рівень теплоносія у насосі збільшується і він потрапляє у наступний блок 15 відцентрового насосу, що призводить до зростання гідравлічного опору у насосі і, відповідно, до зростання моменту гальмування вітроколеса. Таким чином, змінюючи подачу теплоносія у відцентровий насос 6 регулятор протікання теплоносія 20 підтримує постійну швидкість обертання вітроколеса, що забезпечує великий ККД теплогенератора незалежно від змін швидкості вітру. При зменшенні швидкості вітру зменшується кількість блоків відцентрового насосу 6 у які регулятор протікання теплоносія 20 подає теплоносій і, відповідно, підтримується необхідна швидкість обертання вітроколеса. Таким чином, виконання насосу з декількох блоків і наявність регулятора протікання теплоносія по них дозволяє відмовитись від інших механізмів регулювання швидкості обертання вітроколеса, що суттєво спрощує конструкцію вітродвигуна. При змінах напрямку вітру аеродинамічна пластина 5 обертає поворотну головку 3 і весь час спрямовує вітроколесо 4 на вітер. Конструкція вітродвигуна дозволяє легко пристосовувати його до конкретних умов використання. Так, наприклад, для вітродвигунів малої потужності можливо суттєве спрощення конструкції 86628 6 вітродвигуна і зменшення його вартості шляхом використання у теплогенераторі поршневого рідинного насосу 22 (Фіг.3), який з'єднано з шатуном 23 кривошипного механізму 24 вітроколеса 4. При цьому на трубі 12 встановлено зворотний клапан 25. У потужних вітродвигунах, де суттєве значення має ККД теплоперетворювача, конструкція пропонуємого вітродвигуна дозволяє використовувати декілька теплоперетворювачів, кожний з яких приєднано до окремого блоку насосу, що дозволить забезпечити високий ККД у кожному блоці теплоперетворювача. Слід зазначити, що у всіх варіантах виконання вітродвигуна ємність 10 призначена для компенсування збільшення об'єму теплоносія при збільшенні його температури або для компенсування змін об'єму теплоносія у теплогенераторі при використанні поршневого насосу, що забезпечує можливість багаторазового нагріву теплоносія у теплоперетворювачі до його подачі споживачу. При збільшенні внутрішнього об'єму ємності 10 її також можна використовувати для накопичування і зберігання нагрітого теплоносія. Спрощена конструкція пропонуємого вітродвигуна також сприяє його швидкому виготовленню і використанню. 7 86628 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 86628 Підписне 10 Тираж 28 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