Вітроустановка для виробництва тепла

Реферат: Вітроустановка для виробництва тепла включає ротор з маточиною, яка жорстко закріплена на головному валу, теплогенератор, пристрій для відбору тепла, пусковий ротор, закріплений на маточині, та відцентровий регулятор з тягарцями. Теплогенератор виконаний у вигляді насоса об'ємного типу, що жорстко з'єднаний з валом, у напірній магістралі якого послідовно встановлені запобіжний клапан та керований дросель, регулюючий орган якого кінематично зв'язаний з рухомою частиною (чутливим елементом) відцентрового регулятора з тягарцями. Об'ємний насос, запобіжний клапан та керований дросель встановлені у герметичному ребристому баку з робочою рідиною, що в свою чергу вставлений у порожнині пристрою для відбору тепла, залитої теплоносієм, там же встановлений теплообмінник, вхід якого гідравлічно з'єднаний з виходом циркуляційного насоса, а вихід через теплообмінник - зі споживачем отриманої теплоти, крім того, з головним валом за допомогою кінематичного зв'язку з'єднаний циркуляційний насос. UA 90974 U (54) ВІТРОУСТАНОВКА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ТЕПЛА UA 90974 U UA 90974 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітроенергетики та може бути використана для забезпечення споживачів теплотою. Відоме технічне рішення вітродвигуна згідно з А.С. СРСР №1553757 (бюл. №12, 30.03.90 p.), який окрім електроенергії при швидкості вітру вище розрахункової за допомогою відцентрової муфти додатково під'єднує вертикальний вал, що у свою чергу жорстко з'єднаний з механічною мішалкою. Мішалка, таким чином, перемішує робочу рідину і за рахунок тертя нагріває її. Мішалка і порожнина з робочою рідиною розташовані у трубчастій опорі вітродвигуна. Цей пристрій має ряд недоліків. Так, наявність мультиплікатора вимагає постійної перевірки ущільнень та їхню заміну, періодичне доливання та заміну оливи. Пошкодження ущільнень у місці виходу вертикальної тяги з корпусу мультиплікатора призводить до попадання оливи на ґрунт і в воду. Виготовлення мультиплікатора потребує наявності спеціального ливарного та зубонарізного обладнання. Порожнина, в якій розташована мішалка - це опора вітродвигуна. Тому вертикальний вал, що приводить її в дію, потребує додаткових ущільнень. Крім того, доступ до мішалки ускладнений.. Із відомих пристроїв найбільш близьким за технічною суттю є вибрана як найближчий аналог вітроустановка для виробництва теплоти за А.С. СРСР №1252535 (бюл. №31, 23.08.86р). Ця вітроустановка для виробництва теплоти складається з ротора з маточиною, що закріплені на вертикальному валу, регульовану мішалку, датчик тиску та відцентровий регулятор. При цьому на маточині додатково закріплений пусковий ротор Савоніуса. Цьому технічному рішенню притаманні наступні недоліки. По-перше, відоме технічне рішення має значну конструктивну складність, а значить, недостатньо надійне. До його складу входять механічний датчик тиску та відцентровий регулятор з тягарцями, які за допомогою тяг шарнірно з'єднані з датчиком тиску. При цьому сама мішалка виконана у вигляді паралелограмного механізму, ланки якого шарнірно поєднані поміж собою. Така кількість шарнірних з'єднань не надає системі надійності. По-друге, відцентровий механізм доволі потужний, тому, що виконує роль виконавчого механізму механічних гальм. Додатково до збільшення габаритів призводить і той факт, що відцентровий регулятор розташований на тихохідному валу вітроустановки. Він виконаний у вигляді гальмівного диска та взаємодіючих з ним гальмівних колодок, роль яких виконують відцентрові тягарці. По-третє, перераховані вище механізми знаходяться у баку з робочою рідиною, що призводить до ускладнень під час налагодження та ремонту. В основу корисної моделі вітроустановки для виробництва тепла поставлена задача спрощення конструкції, підвищення надійності та створення зручних експлуатаційних умов під час налагодження та ремонту. Поставлена задача вирішується шляхом заміни складного механічного пристрою більш простим гідравлічним. Якщо у відомому технічному рішенні нагрівання робочої рідини виконувалось за рахунок механічного її перемішування, то у запропонованому технічному рішенні генерування тепла відбувається за рахунок нагрівання робочої рідини у дроселі. Адже відомо, що при дросельному регулюванні гідроприводу за допомогою золотника його коефіцієнт корисної дії (ККД) становить лише 27 % (див. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. -Μ.: Машиностроение, 1972. - 376 с. на сторінці 102). Решта 73 % перетворюється у теплоту. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованій вітроустановці для виробництва тепла, що включає ротор з маточиною, яка жорстко закріплена на валу, теплогенератор, пристрій для відбору тепла, пусковий ротор, закріплений на маточині, та відцентровий регулятор з тягарцями, згідно з корисною моделлю, теплогенератор виконаний у вигляді насоса об'ємного типу, що жорстко з'єднаний з валом, у напірній магістралі якого послідовно встановлені запобіжний клапан та керований дросель, регулюючий орган якого кінематично зв'язаний з рухомою частиною (чутливим елементом) відцентрового регулятора з тягарцями, а об'ємний насос, запобіжний клапан та керований дросель встановлені у герметичному ребристому баку з робочою рідиною, що в свою чергу вставлений у порожнині пристрою для відбору тепла, залитої теплоносієм, там же встановлений теплообмінник, вхід якого гідравлічно з'єднаний з виходом циркуляційного насоса, а вихід через теплообмінник - зі споживачем отриманої тепла, крім того, з головним валом за допомогою кінематичного зв'язку з'єднаний циркуляційний насос. При цьому кінематичний зв'язок між головним валом ротора та валом циркуляційного насоса виконаний у вигляді клинопасової передачі. Таким чином, таке технічне рішення дозволяє значно спростити конструкцію та підвищити її надійність тому, що у запропонованій конструкції відсутній механічний датчик тиску та шарнірні 1 UA 90974 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 зв'язки з відцентровим регулятором. Відсутня мішалка у вигляді паралелограмного механізму з її шарнірними зв'язками. Крім того, відцентровий регулятор виконаний менш металоємним завдяки його розташуванню на валу циркуляційного насоса. Він у даному випадку не є виконавчим елементом гальм, а лише чутливим елементом, що здатен керувати розмірами прохідного отвору керованого дроселя, змінюючи його провідність. Це може бути гвинтова пара, що при закручуванні (відкручуванні) змінює опір дроселя, а отже і тепловиділення на ньому тому, що, як зазначалось вище, при дросельному регулюванні гідроприводу за допомогою золотника його коефіцієнт корисної дії становить лише 27 %, решта виділяється у вигляді тепла. Оскільки основними тепловиділяючими елементами є насос та керований дросель, то легко передбачити їх зручний демонтаж у випадку потреби. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де наведені на фіг. 1 загальний вигляд пристрою; на фіг. 2 - вигляд А за фіг. 1: на фіг. 3 - принципова схема пристрою. Вітроустановка для виробництва тепла (див. фіг. 1) складається з ротора 1 з маточиною 2, яка жорстко закріплена на валу 3. З цим же валом жорстко з'єднаний насос об'ємного типу 4 (фіг. 3), наприклад гвинтовий, що розташований у герметичному ребристому баку 5 з робочою рідиною, наприклад мінеральною оливою. Бак 5 у свою чергу розташований у ємності з теплоносієм 6, наприклад, звичайною водою. У напірній магістралі насоса 4 послідовно встановлений керований дросель 7, наприклад гвинтовий або голчастий. Перед керованим дроселем 7 встановлений запобіжний клапан 8. Регулюючий орган керованого дроселя 7, наприклад маховик кінематично з'єднаний, наприклад, за допомогою важільної або зубчатої передачі з рухомою частиною (чутливим елементом) відцентрового регулятора 9 з тягарцями, що встановлений на валу циркуляційного насоса 10. На цьому ж валу 10 жорстко встановлені циркуляційний насос 11 та шків 12, який за допомогою клиноподібного паса 13 кінематично з'єднаний з тихохідним шківом 14, що жорстко встановлений на головному валу 3. У ємності з теплоносієм 6 встановлений теплообмінник 15, вхід якого гідравлічно з'єднаний з виходом циркуляційного насоса 11, а вихід - зі споживачем отриманого тепла 16 (див. фіг. 1), наприклад радіатором водяного опалення. На маточині 2 також жорстко закріплений пусковий ротор Савоніуса 17. Працює вітроустановка для виробництва тепла наступним чином. При достатній швидкості вітру (2,5-3 м/с) на пусковому роторі 17 (фіг. 1) з'являється обертовий момент, під дією якого ротор 1 починає набирати оберти до розрахункової (номінальної) швидкохідності. При цьому обертаються маточина 2, головний вал 3 та вал насоса об'ємного типу 4 (фіг. 3). Насос 4 продукує кількість рідини, що пропорційна обертам ротора 1. Ця рідина, проходячи через керований дросель 7 втрачає значну частину енергії, яка перетворюється у теплоту (див.,наприклад, Свешников В.К., Усов Α.Α. Станочные гидроприводы: Справочник. -Μ: Машиностроение, 1982. - 464с. на сторінці 181). Таким чином робоча рідина у баку 5 буде нагріватися. Щоб забрати отриману теплоту від робочої рідини, бак 5 виконаний з ребрами і розташований у ємності з теплоносієм 6. Теплоносій також нагрівається, отримана таким чином теплота переноситься до споживача 16 за допомогою циркуляційного насоса 11, що приводиться в дію від вала 3 за допомогою клинопасової передачі 14, 13, 12 та вала циркуляційного насоса 11. На цьому ж валу закріплений відцентровий регулятор з тягарцями 9, рухома муфта якого реагує на оберти вала 3. Її положення пропорційне відхиленню обертів ротора від номінального значення, тому під час відхиленні обертів ротора 1 вона може рухатись повздовж вала 11 і, маючи кінематичний зв'язок з регулюючим органом керованого дроселя 7, змінювати його провідність. При збільшенні обертів ротора 1 провідність зменшується і створюється додатковий опір проходження робочої рідини, завдяки чому температура ще більше піднімається. Щоб уникнути недопустимого зростання тиску при збільшенні обертів ротора 1 у напірній магістралі насоса 4 встановлено запобіжний клапан 8, при перетіканні через який робоча рідина додатково нагрівається, тому, що запобіжний клапан - це теж свого роду дросель. Таким чином, крім цього здійснюється регулювання обертів ротора вітроустановки та її потужності тому, що при збільшенні обертів ротора автоматично збільшується навантаження на нього завдяки збільшенню опору керованого дроселя. 55 2 UA 90974 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Вітроустановка для виробництва тепла, що включає ротор з маточиною, яка жорстко закріплена на головному валу, теплогенератор, пристрій для відбору тепла, пусковий ротор, закріплений на маточині, та відцентровий регулятор з тягарцями, яка відрізняється тим, що теплогенератор виконаний у вигляді насоса об'ємного типу, що жорстко з'єднаний з валом, у напірній магістралі якого послідовно встановлені запобіжний клапан та керований дросель, регулюючий орган якого кінематично зв'язаний з рухомою частиною (чутливим елементом) відцентрового регулятора з тягарцями, а об'ємний насос, запобіжний клапан та керований дросель встановлені у герметичному ребристому баку з робочою рідиною, що в свою чергу вставлений у порожнині пристрою для відбору тепла, залитої теплоносієм, там же встановлений теплообмінник, вхід якого гідравлічно з'єднаний з виходом циркуляційного насоса, а вихід через теплообмінник - зі споживачем отриманої теплоти, крім того, з головним валом за допомогою кінематичного зв'язку з'єднаний циркуляційний насос. 2. Вітроустановка для виробництва тепла за п. 1, яка відрізняється тим, що кінематичний зв'язок між головним валом ротора та валом циркуляційного насоса виконаний у вигляді клинопасової передачі. 3 UA 90974 U 4 UA 90974 U Комп’ютерна верстка С. Чулій 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 5