Вітроенергетична установка

Реферат: Вітроенергетична установка містить розміщений у вертикальній опорі вертикальний вал і жорстко закріплені на поворотному горизонтальному валу пари лопатей з противагою, зафіксованих у взаємно перпендикулярних площинах, із зміщенням центральної осі кожної лопаті відносно осі обертання. Установка виконана з окремих взаємозамінних горизонтальних модулів, розташованих один над одним на вертикальному валу. Кожний модуль забезпечений розміщеним в центрі горизонтального поворотного вала в окремому корпусі механізмом обертання, який виконаний у вигляді двостороннього упору та обмежуючого амортизатора. Противага закріплена безпосередньо на лопаті з боку меншої площини від зміщеної центральної осі. UA 119124 U (12) UA 119124 U UA 119124 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вітроенергетики, а саме до вітродвигунів з вертикальною віссю обертання, і може бути використана як в стаціонарних, так і в рухомих системах, що використовують енергію вітру. Відомий вітродвигун з вертикальною віссю обертання (деклараційний патент на винахід України № 35051, МПК 6 F 03 D 3/00, пріор. 03.08.99, опубл. 15.03.2001, бюл. № 2), який містить вертикальний вал, до якого приєднані радіальні махи, з відхиленням униз на гострий кут від горизонтальної площини, забезпечені упорами та лопаті, шарнірно з'єднані з махами з можливістю обертання навколо махів. Недоліками даного пристрою є швидкий знос лопатей за рахунок постійного контакту з упорами, сильний шум при роботі, лопаті не взаємодіють між собою. Відоме вітроколесо (Патент Росії № 2105190, МПК 6 F 03 D 7/06, приор. 09.01.96, опубл. 20.02.98), що включає лопаті і нерухому вісь, додатково містить рухомі осі, закріплені на нерухомій осі і фіксатори, жорстко встановлені на кожній лопаті і рухомій осі з можливістю обертання лапаті на кут від 0 до 90° відносно цієї осі. Недоліками даного пристрою є швидке зношування деталей конструкції, а саме фіксаторів і лопатей, фіксатори чинять опір зустрічному потоку повітря, що знижує ККД пристрою. При фіксації в горизонтальному або вертикальному положенні лопаті створюють сильний шум. Найбільш близьким до заявленого є вітроенергетична установка (Деклараційний патент на винахід України № 60494, МПК 7 F 03 D 3/00, приор. 17.10.2002, опубл. 15.10.2003, бюл. № 10), що містить прямовисний вал із упорами і горизонтально встановлені в ньому дві пари лопатей і хрестоподібно розміщеними один над одним поворотними махами, причому лопаті кожної пари закріплені із поворотним махом у взаємно перпендикулярних площині зі зміщенням центральної осі лопаті відносно осі поворотного маху. Кожна лопать обладнана противагою з елементами відштовхування, встановленими з можливістю взаємодії з упорами, в яких встановлені постійні магніти. Недоліками даного пристрою є складність конструкції, присутність шуму, швидке зношування фіксаторів та упорів, можливість виходу з ладу фіксаторів і упорів під дією негоди (налипання снігу, ожеледиця і таке інше). В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення вітроенергетичної установки шляхом модифікації механізму обертання та горизонтальних валів з лопатями забезпечити створення надійної, довговічної та безшумної в роботі установки, простої у виготовленні та обслуговуванні, з високим ККД. Поставлена задача вирішується тим, що в вітроенергетичній установці, яка містить розміщений у вертикальній опорі вертикальний вал і жорстко закріплені на горизонтальному поворотному валу пари лопатей з противагою, зафіксованих у взаємно перпендикулярних площинах, із зміщенням центральної осі кожної лопаті відносно осі обертання, згідно з корисною моделлю, установка виконана з окремих взаємозамінних горизонтальних модулів, розташованих один над одним на вертикальному валу, кожний модуль забезпечений розміщеним в центрі горизонтального поворотного вала в окремому корпусі механізмом обертання, який виконаний у вигляді двостороннього упору та обмежуючого амортизатора, а противага закріплена безпосередньо на лопаті з боку меншої площини від зміщеної центральної осі. В іншій конкретній формі виконання установка виконана з двох або більше окремих модулів, горизонтальні поворотні вали яких розміщені один до одного під кутом від 45 до 90. В іншій конкретній формі виконання двосторонній упор виконаний у вигляді сектора, який розміщений на¼ діаметра горизонтального поворотного вала. В іншій конкретній формі виконання обмежуючий амортизатор виконаний із гуми або її синтетичних замінників у вигляді паралелепіпеда, основа якого з боку горизонтального поворотного вала має заглиблення у вигляді півкола, радіус якого дорівнює радіусу вала. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає у наступному. Виконання установки з двох або більше окремих модулів, горизонтальні поворотні вали яких розміщені один до одного під кутом від 45° до 90°, спрощує виготовлення та обслуговування установки. Установка може набиратись з будь-якої кількості модулів, що дозволяє отримувати установки з різним ККД в залежності від потреб користувача. Механізм обертання забезпечує обмеження обертання горизонтального поворотного вала при контакті двостороннього упору з обмежуючим амортизатором, що виключає швидке зношування лопатей та самої конструкції в цілому, забезпечує безшумну роботу пристрою. 1 UA 119124 U 5 10 15 20 25 30 35 Розміщення механізму обертання кожного модуля в окремому корпусі дозволяє виключити вплив зовнішніх факторів, а саме - снігу, дощу, ожеледиці, на механізм обертання, що забезпечує надійність і довговічність даної конструкції. Виконання двостороннього упору у вигляді сектора, який розміщений на ¼ діаметра горизонтального поворотного вала, обмежує обертання його на кут 90° для кожної лопаті модуля, що забезпечує стабільну і надійну роботу установки за будь-яких природних умов та спрощує виготовлення установки. Закріплення противаги безпосередньо на лопатях з боку меншої площини від зміщеної центральної осі збільшує відцентрову силу обертаючого моменту, що в свою чергу забезпечує збільшення ККД установки. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображений загальний вигляд установки, на фіг. 2 - зображення механізму обертання в розрізі по осі А-А, фіг. 3 - зображення двостороннього упору в розрізі по осі Б-Б. Установка містить вертикальний вал з опорою 1, окремі корпуси 2 (модуль І та II), горизонтальні поворотні вали 3, лопаті 4 і 5 з противагами 6, двосторонній упор 7 (фіг. 2, фіг. 3), обмежуючий амортизатор 8, кришка 9. Установка працює таким чином. В стані спокою, при відсутності повітряного потоку, вертикальний вал з опорою 1 не обертається. При появі вітру лопать 4 під тиском вітряного потоку, завдяки обмежуючому амортизатору 8 і одній з сторін двостороннього упору 7 фіксується в положенні, перпендикулярному потоку вітру. В той же час, протилежна лопать 5, при зустрічі з повітряним потоком, приймає положення ребром до нього, а саме горизонтальне положення. Далі лопать 5, обернувшись на 180 навколо вертикальної осі фіксується як раніше лопать 4 в положенні, що перпендикулярне потоку вітру, завдяки обмежуючому амортизатору 8 і другої сторони упору 7. При цьому горизонтальне положення займає лопать 4. Таким чином виникає обертовий момент і починає обертатись вертикальна вісь з опорою 1. В разі сильних поривів вітру, штормовій погоді збільшується тиск на лопать 4 або 5 (в залежності від того, яка з них в даний час займає вертикальне положення), тим самим збільшується тиск упору 7 на обмежуючий амортизатор 8, при цьому починає зменшуватись площина контакту поверхні вертикально розміщеної лопаті 4 з потоком вітру і збільшується площина контакту горизонтально розміщеної лопаті 5, яка гальмує обертання вертикальної осі з опорою 1. При цьому зменшується обертовий момент і як наслідок - швидкість обертання вала. Вітроенергетична установка компактна, легко збирається і розбирається, зручна в транспортуванні, може знайти застосування в приватних оселях, на сільськогосподарських підприємствах, на невеликих плавучих судах - яхтах, катерах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Вітроенергетична установка, яка містить розміщений у вертикальній опорі вертикальний вал і жорстко закріплені на поворотному горизонтальному валу пари лопатей з противагою, зафіксованих у взаємно перпендикулярних площинах, із зміщенням центральної осі кожної лопаті відносно осі обертання, яка відрізняється тим, що установка виконана з окремих взаємозамінних горизонтальних модулів, розташованих один над одним на вертикальному валу, кожний модуль забезпечений розміщеним в центрі горизонтального поворотного вала в окремому корпусі механізмом обертання, який виконаний у вигляді двостороннього упору та обмежуючого амортизатора, а противага закріплена безпосередньо на лопаті з боку меншої площини від зміщеної центральної осі. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що установка виконана з двох або більше окремих модулів, горизонтальні поворотні вали яких розміщені один до одного під кутом від 45° до 90°. 3. Установка за будь-яким з пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що двосторонній упор виконаний у вигляді сектора, який розміщений на ¼ діаметра горизонтального поворотного вала. 4. Установка за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що обмежуючий амортизатор виконаний із гуми або її синтетичних замінників у вигляді паралелепіпеда, основа якого з боку горизонтального поворотного вала має заглиблення у вигляді півкола, радіус якого дорівнює радіусу вала. 2 UA 119124 U 3 UA 119124 U 4 UA 119124 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5