Вітроагрегат

Вітроагрегат, який містить опору з гідравлічним циліндром і поворотну головку з вітроколесом, котру кінематично з єднано зі штоком гідравлічного циліндра, при цьому ємкості гідравлічного циліндра з'єднано трубопроводом, у котрому розміщено дросель, який відрізняється тим, що його оснащено рухомим елементом з флюгерною пластиною, котрий шарнірно установлено на поворотній головці, і гідравлічним клапаном, який розміщено у трубопроводі, котрий з'єднує ємкості гідравлічного циліндра, при цьому опору виконано нерухомою, а рухомий елемент кінематично з'єднано з гідравлічним клапаном Пристрій відноситься до вітроенергетичного устаткування, а саме, до вітроагрегатів і призначається для зменшення навантажень на його агрегати, а також для підвищення безпеки експлуатації вітроагрегату і спрощення його технічного обслуговування Відомо вітроагрегат, який включає нерухому опору і розміщену на ній поворотну головку з вітроколесом, котру з'єднано рухомим стержнем з флюгерною пластиною, при цьому стержень розміщено з протилежного від вітроколеса боку головки і додатково з'єднано пружиною з поворотною головкою, яка має аеродинамічний елемент, котрий розміщено за межами вітроколеса Він має простий і надійний механізм орієнтації поворотної головки відносно напрямку вітру (дивись, наприклад, "Е М Фатеев, Ветродвигатели и Ветроустановки, ОГИЗ - СЕЛЬХОЗГИЗ, Москва, 1948г", стор 183, мал 100 або стор 193, мал 111), але цей механізм не обмежує швидкість повороту головки і тому при швидкій ЗМІНІ напрямку вітру на її механізми діють значні навантаження (особливо на лопаті вітроколеса) Гідравлічний циліндр обмежує швидкість повороту головки і в той же час дозволяє їй вільно рухатися Головним недоліком цього пристрою є відсутність фіксації поворотної головки під час її точної орієнтації на вітер, що приводе до постійних и коливань під дією лопатей, котрі попадають у зону повітря за опорою або незрівноваженного вітроколеса, Найбільш близьким по технічній суті до пропонуємого пристрою є вітроагрегат (ас 1198244, СРСР, МКВ F 03D 11/00, БВ №46, 1985), який містить нерухому опору з гідравлічним циліндром і поворотну головку з вітроколесом, котру кінематично з'єднано з штоком гідравлічного циліндру, при цьому ємкості гідравлічного циліндру з'єднано трубопроводом у котрому розміщено дросель q котре обертається і, ВІДПОВІДНО, ДО ПОСТІЙНИХ ЦИК ЛІЧНИХ навантажень на механізми вітроагрегату До того ж, при частих незначних змінах напрямку вітру також відбуваються рухи поворотної головки для забезпечення її орієнтації на вітер, що сприяє збільшенню виробки електроенергії але приводе до зростання вартості вітроагрегату внаслідок використовування більш міцних елементів і механізмів В основу винаходу поставлено завдання зменшення навантажень на елементи вітроагрегату шляхом забезпечення фіксації його поворотної головки або вітроколеса при незначних змінах напрямку або швидкості вітру у положеннях, котрі забезпечують необхідну (у межах визначеного діапазону) швидкість обертання вітроколеса, а також підвищення безпеки експлуатації вітроагрегату і спрощення його технічного обслуговування Поставлене завдання вирішується тим, що вітроагрегат, який містить нерухому опору з гідравлічним циліндром і поворотну головку з вітроколесом, котру кінематичне з'єднано з штоком гідравлічного циліндру і при цьому ємкості гідравлічного циліндру з'єднано трубопроводом у котрому розміщено дросель, споряджено рухомим еле (О (О 46146 флюгерною пластиною 8, котрий з допомогою шарніру 9 установлено на поворотній головці 3, дросель 10 (фіг 2) і гідравлічний клапан 11, які розміщено у трубопроводі 12, котрий з'єднує ємкості 13,14 гідравлічного циліндру 2, при цьому рухомий елемент 7 кінематичне з'єднано з гідравлічним клапаном 11 У даному прикладі конструктивного виконання пропонуємого пристрою рухомий елемент 7 з'єднано з гідравлічним клапаном 11 за допомогою троса 15, котрий розміщено у гнучкому елементі 16, і важіля 17 Другий варіант (фіг 5) пропонуємого вітроагрегату конструктивно відрізняється лише тим, що крім вказанних елементів додатково має пружину 18 і вісь 19 навколо якої має можливість обертатися вітроколесо 4 Робота пристрою здійснюється наступним чином У обох варіантах під дією вітру вітроколесо 4 (фіг 1, фіг 5) обертається і приводить у дію механізми, які виробляють електричний струм (якщо вітроагрегат використовується для отримання електричного струму), котрий передається споживачу по кабелю, який розміщено в опорі 1 У першому варіанті вітроагрегату (фиг 1), для забезпечення постійної швидкості обертання вітроколеса 4 при змінах напрямку вітру відбувається поворот головки 3 навколо вертикальної осі, а при змінах швидкості вітру - поворот лопатей вітроколеса 4 (для спрощення опису) На фіг 1 і фіг 2 (на фіг 2 вигляд згори) зображено вітроагрегат у той момент коли вітроколесо 4 точно зорієнтовано на вітер і тому флюгерна пластина 8 і аеродинамічний елемент 5 розміщено уздовж напрямку вітру (паралельно одне одному і, у Наявність гідравлічного клапана дозволяє у даній конструкції, ще й і у одній площині), при цьобудь-який час зафіксувати шток гідравлічного циму поворотну головку 3 зафіксовано штоком 6 гідліндру і з'єднану з ним поворотну головку, що підравлічного циліндру 2 (внаслідок того, що гідраввищує безпеку експлуатації вітроагрегату і спролічний клапан 11 перекрив у ньому рух щує його технічне обслуговування гальмувальної рідини) Для роз'яснення роботи пропонуємого пристрою опис має креслення на яких схематично При змінах напрямку вітру флюгерна пластина зображено загальний вигляд двох (із багатьох мо8 весь час повертає рухомий елемент 7 (фіг 3) жливих) варіантів його конструктивного виконання, уздовж напрямку вітру, котрий у свою чергу за докотрі відрізняються тим, що у першому варіанті помогою тросу 15 рухає важіль 17 гідравлічного відхилення вітроколеса відбувається тільки навкоклапану 11, але гідравлічний клапан 11 виконано ло вертикальної осі, а у другому - навколо горизотаким чином, що він розфіксовує шток 6 (дозволяє нтальної і вертикальної осей Слід зауважити, що перетікати гальмувальній рідині по трубопроводу пристрій забезпечує фіксацію поворотної головки 12) і, ВІДПОВІДНО, поворотну головку 3 лише при при її відхиленні навкруги будь-якої осі, а вказані значних відхиленнях важіля 17 (у будь-який бік) і, варианти його виконання розглядаються для ВІДПОВІДНО, рухомого елементу 7 і напрямку вітру спрощення опису Після розфіксацм поворотної головки 3, вона під дією аеродинамічного елементу 5 орієнтується на На фіг 1 показано перший варіант конструктивітер, при цьому гальмувальна рідина перетікає із вного виконання вітроагрегату, на фіг 2, фіг 3 і однієї ємкості 13 гідравлічного циліндру 2 у другу фіг 4 - вигляд згори на вітроагрегат, котрий зобра14 по трубопроводу 12, у котрому розміщено дрожено на фіг1, при різних положеннях поворотної сель 10 і тому рух штока 6 і поворотної головки З головки і рухомого елемента, на фіг 5 -другий вавідбувається з обмеженою швидкістю Після заверіант конструктивного виконання вітроагрегату, на ршення орієнтації поворотної головки 3 (фіг 4), фіг 6 - вигляд вітроагрегату, котрий зображено на коли аеродинамічний елемент 5 розміщується узфіг 3, з відхиленим після зростання швидкості вітдовж' напрямку вітру і, ВІДПОВІДНО, паралельно ру рухомим елементом і на фіг 7 - вигляд того ж флюгерній пластині 8, поворотна головка 3 знову вітроагрегату з відхиленою після зростання швидфіксується кості вітру поворотною головкою Пропонуємий вітроагрегат (фиг 1) містить неСлід зазначити, що термін "значні відхилення" рухому опору 1 з гідравлічним циліндром 2 і првоозначає такі відхилення рухомого елементу 7 або ротну головку 3 з вітроколесом 4 і аеродинамічним напрямку вітру, котрі перебільшують визначений елементом 5, котру кінематичне з'єднано з штоком для них діапазон у межах якого рух поворотної 6 гідравлічного циліндру 2, рухомий елемент 7 з головки 3 вважається недоцільним ментом з флюгерною пластиною, який шарнірно установлено на поворотній головці і гідравлічним клапаном, котрий розміщено у трубопроводі, який з'єднує ємкості гідравлічного циліндру, при цьому рухомий елемент кінематичне з'єднано з гідравлічним клапаном Суть винаходу міститься в дальшому Вітроагрегат споряджено рухомим елементом з флюгерною пластиною, котрий установлено шарнірно на поворотній головці і кінематичне з'єднано з іншими елементами вітроагрегату таким чином, що при ЗМІНІ напрямку або швидкості вітру він обертається в такому напрямку і на такий кут, на котрі повинна обернутися при цих змінах вітру поворотна головка, щоб оберти вітроколеса залишалися постійними Його рухи відбуваються незалежно від рухів поворотної головки (навіть якщо її лишити можливості рухатися) і значно швидче (внаслідок меншої ваги) При цьому поворотну головку кінематичне з'єднано з штоком гідравлічного циліндру, а рухомий елемент з гідравлічним клапаном таким чином, що коли після зміни напрямку або сили вітру поворотна головка займає нове потрібне для забезпечення постійних обертів вітроколеса положення, то гідравлічний клапан (під дією рухомого елемента) перекриває рух рідини у гідравлічному циліндрі і таким чином фіксує його шток і, ВІДПОВІДНО, поворотну головку При ЗМІНІ напрямку вітру або його швидкості рухомий елемент змінює своє положення, але розфіксовує поворотну головку тільки при змінах вітру, котрі виходять за межі визначеного діапазону, а потім, після переміщення, знову фіксує и Для технічного обслуговування вітроагрегату треба зупинити вітроколесо 4 і при потребі зафіксувати важіль 17 у положенні коли гідравлічний клапан 11 перекриє рух гальмувальної рідини в трубопроводі 12 гідравлічного циліндру 2, що виключає рух поворотної головки 3 і таким чином підвищує безпеку експлуатації вітроагрегату і спрощує технічне обслуговування У другому варіанті вітроагрегату (фіг 5) поворотна головка 3 постійно (для спрощення опису) орієнтується на вітер аеродинамічним елементом 5, а для забезпечення постійної швидкості обертання вітроколеса 4 відбувається його поворот навколо горизонтальної осі 19 На фіг 5 вітроагрегат зображено у положенні коли поворотну головку 3 точно зорієнтовано на вітер і тому аеродинамічний елемент 5 розміщено уздовж напрямку вітру, вітер має найменшу швидкість (у межах робочого діапазону) і вітроколесо 4 обертається, при цьому вітроколесо 4 (для виключення його руху навколо осі 19) зафіксовано штоком 6 гідроциліндру 2 (внаслідок того, що гідравлічний клапан 11 перекрив у ньому рух гальмувальної рідини), флюгерну пластину 8 (під дією пружини 18) розміщено поперек напрямку вітру (паралельно вітроколесу 4) При змінах швидкості вітру флюгерна пластина 8 (під ЙОГО ДІЄЮ) весь час рухає елемент 7 (фіг б) на котрому и закріплено, при цьому вона кожний раз (завдяки особливості кінематичного механізму, який з'єднує рухомий елемент 7 з поворотною головкою 3) займає відносно напрямку вітру таке положення, яке повинно займати вітроколесо 4, щоб швидкість його обертання не змінювалася Мається на увазі, що вітроколесо 4 повинно бути розміщено паралельно флюгерній пластині 8 Конструкція згаданного кінематичного механізму суттєвого значення (для пропонуємого пристрою) не має, тому и не зображено Розфікса 46146 ція вітроколеса 3 відбувається лише при значних відхиленнях рухомого елемента 7 (у будь-який бік) від паралельного з вітроколесом 4 положення і, ВІДПОВІДНО, значних змінах швидкості вітру Термін "значні відхилення" тут також означає відхилення за межі визначеного діапазону Після розфіксаци вітроколеса 4 (внаслідок значної зміни швидкості вітру) воно починає рухатися навколо горизонтальної осі Слід зазначити, що рух вітроколеса 4 відбувається внаслідок дії двох сил - сили (F) з котрою вітер діє на неї, і сили пружини, котру розмішено усередині поворотної головки 3 (для спрощення опису не зображено) і виконано таким чином, що при розміщенні вітроколеса 4 у положення, яке забезпечує при будь-якій швидкості вітру (у межах робочого діапазону) постійну швидкість його обертання, сила пружини урівноважує силу F і зупиняє рух вітроколеса 4 тому напрямок його руху залежить від того зростає швидкість вітру чи зменшується На фіг 6 зображено вітроагрегат у момент зростання швидкості вітру, тому вітроколесо 4 почне рухатися угору і зупинеться' у положенні, зображенному на фіг 7, коли воно знову розміститься паралельно флюгерній пластині 8 рухомого елементу 7 і, ВІДПОВІДНО, зафіксується При змінах напрямку вітру аеродинамічний елемент 5 орієнтує поворотну головку 3 на вітер Під час технічного обслуговування можливо фіксувати вітроколесо 4 з допомогою гідравлічного клапана 11 Таким чином, пропонуємий пристрій (у порівнянні з прототипом) забезпечує зменшення навантажень на механізми вітроагрегату, підвищення безпеки його експлуатації, спрощення технічного обслуговування і збільшення часу роботи без технічного обслуговування ФІГ. 1 46146 4 Фіг. 2 Фіг. З Фіг. 4 10 46146 Фіг. 5 8 Фіг. 6 11 46146 Фіг. 7 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12