Вітродвигун

1 Вітродвигун, що містить горизонтальний вал, установлене на валу вітроколесо з розкладними лопатями, кожна із яких виконана з двох частин, який відрізняється тим, що вітроколесо складається із концентрично розташованих ободів, жорстко з'єднаних між собою і з валом, в ободах виконані отвори, в яких радіально установлені осі парами, у кожній парі паралельно одна одній, при цьому кожна пара осей має механізм повороту кожної осі у взаємно протилежних напрямках, а вздовж кожної осі у просторі між ЗОВНІШНІМ і близьким до нього ободами закріплена одна із частин лопаті 2 Вітродвигун за п 1, який відрізняється тим, що кожна з частин лопаті виконана у вигляді сектора бокової площини вітроколеса 3 Вітродвигун за п 1, який відрізняється тим, що між кожною парою радіальних осей є зазор Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використаний для автономного енергозабезпечення ВІДОМІ вітродвигуни барабанного типу (див , наприклад, Фатєєв Е М "Вітродвигуни та їх застосування у сільському господарстві", 3 вид , М , Маш вид , 1962р , 247с), в яких енергія вітру використовується недостатньо ефективно З опису до авт св СРСР №1476170, F03fl1/02, дата публікації 30 04 89р. відомий вітродвигун, який має поворотну головку, закріплений на ній кіль для орієнтації на вітер, горизонтальний вал та лопатеві вітроколеса на останньому Вітроколеса обладнанні махами, на кінцях яких установлені лопаті, виконані у вигляді розкладних шарнірних пластин Пластини мають дволанкову підпору, ланки якої закріплені на пластинах і зв'язані між собою Пластини, які направлені гострим кутом до вітрового потоку, спираються на підпори і зменшують поверхню, що обдувається вітром Таким чином підвищується ККД вітродвигуна Більш близьким рішенням до заявляемого є вітродвигун, відомий з опису до авт св СРСР №1703852, F03fl1/02, дата публікації 07 01 92р Вітродвигун має горизонтальний вал та установлений на ньому, перпендикулярно осі вала хрещатий стержневий каркас, на кінцях якого шарнірно установлені лопаті, виконані у вигляді двох розкладних частин з випуклим профілем і задани ми параметрами У даній конструкції лопаті, які переміщаються проти потоку, закриваються, приймають обтічну каплевидну форму, яка чинить мінімальний опір обертанню вітроколеса Однак, у відомих конструкціях лопаті складаються і розкладаються енергією вітру та своєю масою Отже, при їх складанні, а також переміщенні у складеному стані неминуча їх взаємодія із зустрічним вітровим потоком, котру потрібно подолати Тому частина енергії вітру, яка сприймається розкритими лопатями, витрачається на подолання зустрічного вітрового потоку лопатями, які рухаються проти нього Таким чином енергія вітру використовується недостатньо ефективно Крім зазначеного, відсутність у відомих конструкціях регульованого кута примусового закриття - розкриття лопатей звужує діапазон їх застосування, зокрема, при великій швидкості вітру використовувати їх неможливо у зв'язку з тим,що неможливо зафіксувати малий кут розкриття лопатей для зменшення їх площі взаємодії з вітровим потоком В основу винаходу поставлено задачу підвищити ефективність використання енергії вітру шляхом зменшення взаємодії лопатей із зустрічним вітровим потоком під час обертання вітроколеса (21)2001064455 (22) 2 6 0 6 2 0 0 1 (24)17 06 2002 1 CO о 47037 Поставлена задача вирішується тим, що у вітродвигуні, який містить горизонтальний вал, установлене на останньому вітроколесо з розкладними лопатями, кожна із яких виконана з двох частин, вітроколесо складається із концентрично розташованих ободів, жорстко з'єднаних між собою і з валом, в ободах виконані отвори, в яких радіально установлені ВІСІ парами, у кожній парі паралельно одна одній, при цьому кожна пара осей має механізм повороту кожної осі у взаємопротилежних напрямках, а у вздовж кожної осі у просторі між ЗОВНІШНІМ і близьким до нього ободами закріплена одна із частин лопаті При цьому кожна із частин лопаті виконана у вигляді сектора бокової площини вітроколеса, а між кожною парою радіальних осей є зазор Оскільки частини лопатей виконані у вигляді сектора бокової площини вітроколеса, у нижній його половині вони розміщуються паралельно один одному і утворюють бокові площини останнього, закриті ЗОВНІШНІМ ободом від вітру Таким чином, вони не сприймають дії зустрічного вітрового потоку при обертанні вітроколеса, що виключає затрати енергії вітру на подолання вітрового потоку Отже у заявляемому рішенні енергія вітру використовується з високою ефективністю на обертання лопатей, які знаходяться у верхній половині вітроколеса, що в остаточному підсумку підвищує потужність вітродвигуна при тих же габаритах Окрім того, у заявляємій конструкції шляхом регулювання кута примусового закриття - розкриття лопатей від 0 до 180° стало можливим зменшити чи збільшити площину лопатей, які сприймають вітровий потік Так, наприклад, при слабкому вітрі, порядка 5м/сек, лопаті, які сприймають вітровий потік, розкриті повністю на 180° При збільшенні швидкості вітру вказаний кут може бути установлений меншої величини, а у випадку великої швидкості вітру, лопаті, що його сприймають, можуть бути повністю закритими Вітроколесо обертатися не буде Вищенаведене підтверджує можливість ефективного застосування заявляемої конструкції вітродвигуна при різних швидкостях вітру На кресленнях показані фіг 1 - вигляд спереду , розріз А-А фіг 2, фіг 2 - вигляд зверху фіг 1, фіг 3 - розріз Б-Б фіг 1, фіг 4 - розріз В-В фіг 1, фіг 5 - розріз Г-Г фіг 3,положення II, фіг 6 - розріз Д-Д фіг 3,положення II Вітродвигун складається з вітроколеса 1, що містить ЗОВНІШНІЙ обод 2, проміжний обод 3, внутрішній обод 4, та горизонтального вала 5, жорстко з'єднаних між собою тримальними стояками 6 В ободах 2,3 і 4 вітроколеса 1 виконані отвори, в яких радіально установлені ВІСІ 7, 8 парами, у кожній парі паралельно одна одній і з зазором між ними, з можливістю обертання у взаємопротилежних напрямках Уздовж кожної із осей у просторі між ЗОВНІШНІМ і проміжним ободами закріплена одна із частин 9, 10 лопаті, яка має можливість шляхом повороту осі повернуться на необхідний кут, але не більш, як 90° Кожна із частин 9, 10 лопаті виконана у вигляді сектора бокової площини вітроколеса і у закритому стані їх сукупністю утворюються дві паралельні бокові площини вітроколеса 1 між ЗОВНІШНІМ 2 і проміжним 3 ободами КІНЦІ осей 7 і 8, між проміжним ободом 3 і внутрішнім ободом 4 спряжені з шестерними механізмами 11 обертання (фіг 1) секторів 9 і 10 При цьому ВІСІ 7 жорстко з'єднані з блок - шестернями 12, що знаходяться своїм більшим діаметром у зачеплені з шестернями 13, такого ж діаметру, котрі жорстко з'єднані з осями 8 (фіг 5) На шестернях 13 жорстко закріплені важелі 14 з роликами 15, що обертаються на осях 16, а над шестернями 13 на осях 8 з можливістю вільного обертання розміщені шестерні 17 з жорстко закріпленими на них важелями 18 з роликами 19, що обертаються на осях 20 Шестерні 17 знаходяться у зачіплені з допомогою паразитних шестерень 21 з меншими діаметром блок - шестернями 12 (фіг 3, 6) Важелі 14, 18 у своїх крайніх положеннях розташовані під кутом один до одного в 90° і постійно взаємодіють роликами 15 з торцем копіювального кільця 22, що має западину 23, а роликами 19 з торцем копіювального кільцях 24, що має виступ 25 і більшого діаметру по зрівнянню з кільцем 22 (фіг 3, 5, 6) Копіювальні кільця 22 і 24 установлені СПІВВІСно валу 5 і з можливістю тільки осьового переміщення в необхідних границях Передаточні шестерні, важелі з роликами і копіювальні кільця утворюють механізм повороту кожної осі 7, 8 у взаємопротилежних напрямках Вал 5 вітроколеса 1 розміщений у ПІДЧІПНИКОвих опорах 26 на поворотній платформі 27, яка установлена з можливістю обертання за допомогою роликових опор 28 на основі 29 (фіг 1, 2) Вал 5 вітроколеса 1 може бути установлений і на опорах на заданій висоті На поворотній платформі 27 розміщенні редуктор ЗО і споживач виробленої енергії, у даному випадку електрогенератор 31 У одній площині з вітроколесом 1 (за ним по напрямку вітру) жорстко закріплений кіль 32, який забезпечує установку вітроколеса 1 відносно направлення вітрового потоку Енергія, яку виробляє вітродвигун, знімається за допомогою струмозйомника Вітродвигун працює слідуючим чином Вітроколесо 1 за допомогою кіля 32, на який діє сила вітрового потоку, повертається разом з платформою 27 на м роликових опорах 28 і установлюється паралельно напрямку дії вітрового потоку В цей час сектора 9 і 10, у даній конструкції їх шість пар, крім двох пар верхньої половини вітроколеса, які знаходяться в положеннях, позначених II і III (фіг 3, 4), складені і знаходяться в його паралельних площинах між ЗОВНІШНІМ 2 і проміжним З ободами Сектори 9 і 10 верхньої половини вітроколеса 1 у положенні, позначеному II, повністю розкриті, а в положенні, позначеному III, знаходяться на стадії початку закриття (фіг 1 - 6) Під ДІЄЮ СИЛИ вітрового потоку на розкриті сек 47037 тора 9 і 10 і на ті, що знаходяться на стадії початку закриття, вітроколесо 1 повертається При цьому сектора 9 і 10, що знаходяться у складеному стані в площинах вітроколеса 1, не заважають його обертанню, так як не сприймають у цьому положенні ніяких сил опору, що забезпечує підвищену ефективність використання енергії вітрового потоку Окрім того, вітровий потік, що проходить у зазор між радіальними осями 7 і 8 розкритих секторів 9 і 10 з підвищеною швидкістю, створює деяке розрідження за указаними секторами, що полегшує обертання вітроколеса і підвищує таким чином ефективність використання енергії вітрового потоку У подальшому обертанні вітроколеса 1 слідуюча пара секторів 9 і 10 з положення, позначеного І переміщується в положення, позначене II (фіг З, 4) При цьому ролик 19 взаємодіє з виступом 25 копіювального кільця 24 і шляхом важеля 18 повертає по годинниковій стрільці жорстко з'єднану з ним і установлену з можливістю вільного обертання на радіальній ВІСІ 8 шестерню 17, яка через паразитну шестерню 21 повертає також по годинниковій стрільці блок - шестерню 12 по її меншому діаметру, жорстко з'єднану з радіальною віссю 7, а б л о к - шестерня 12 повертає напроти годинникової стрілки шестерню 13, яка знаходиться у зачеплені з нею по більшому діаметру і жорстко з'єднана з радіальною віссю 8 Таким чином радіальна вісь 7 з поворотним сектором 9 повертається по годинниковій стрільці на 90°, а радіальна вісь 8 з поворотним сектором 10 повертається напроти годинникової стрілки також на 90° І сектора 9 і 10 в положенні, позначеному II (фіг 3, 4), розкриваються з утворенням кута між ними в 180° і створюють максимальну площу, яка сприймає силу вітрового потоку При цьому жорстко з'єднаний з шестернею 13 важіль 14 з роликом 15 на ВІСІ 16 також повертається напроти годинникової стрілки і заходить у западину 23 торця копіювального кільця 22 (фіг З, 5, 6,) У розкритому стані (положення, позначене II) (фіг 3, 4) сектора 9 і 10 знаходяться до моменту підходу ролика 15 у кінець западини 23 торця копіювального кільця 22 і припинення взаємодії ролика 19 з виступом 25 торця копіювального кільця 24 до наступу положення, позначеного III (фіг 3) При подальшому повертанні вітроколеса 1 ролик 15 набігає на стінку западини 23 торця копіювального кільця 22 і повертає важіль 14 і жорстко з'єднану з ним шестерню 13, яка також жорстко з'єднана з радіальною віссю 8, по годинниковій стрільці Шестерня 13 повертає напроти годинникової стрілки б л о к - шестерню 12, що знаходиться з нею у зачеплені по більшому діаметру і жорстко з'єднана з радіальною віссю 7 Остання разом з сектором 9 повертається напроти годинникової стрілки, а вісь 8 з сектором 10 повертається по годинниковій стрільці Таким чином, сектори 9 і 10 при переході з положення, позначеного III, в положення, позначене IV, закриваються, утворюючи частину бокових площин вітроколеса 1 При цьому блок - шестерня 12, що знаходиться у зачеплені своїм меншим діаметром з паразитною шестернею 2 1 , за допомогою останньої повертає шестерню 17, яка установлена з можливістю вільного обертання на радіальній осі 8, напроти годинникової стрілки Разом з шестернею 17 напроти годинникової стрілки повертається жорстко з'єднаний з нею важіль 18 з роликом 19 в зону його взаємодії з виступом 25 копіювального кільця 24 при вході кожного механізму повороту 11 із положення, позначеного І, в положення, позначене II (фіг 3), а ролик 15, виходить у цей час із западини 23 на площину торця копіювального кільця 22, фіксує сектора 9 і 10 у закритому стані Далі описані цикли повторюються Переміщенням копіювального кільця 24 з виступом 25 уздовж осі від вітроколеса 1 і закриттям западини 23 копіювального кільця 22 здійснюється зменшення кута розкриття секторів 9 і 10 від 180° до 0° таким чином - зупинка вітродвигуна 47037 47037 10 11 47037 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12