Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2030777

ВЕТРОЭЛЕКТРОУСТАНОВКА

Имя изобретателя: Жупахин Анатолий Дмитриевич 
Имя патентообладателя: Жупахин Анатолий Дмитриевич
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1990.11.01 

Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветроэлектроустановка содержит расположенный на фундаменте вертикальный вал 1 с траверсами 14 с установленными на них лопастями 19 со звездочками 20, 21, которые связаны в соотношении 1 : 2 цепной передачей с блоком звездочек 4, 5, соосно размещенном на валу, и электрогенератор. Вертикальный вал с жестко и соосно закрепленными на нем статором 3 электрогенератора и двумя звездочками 4, 5 установлен с возможностью поворота, а траверсы с лопастями и ротором 2 электрогенератора установлены с возможностью вращения на верхнем конце вала, при этом каждая из звездочек вала связана цепью 25 с одной из половин звездочек лопастей.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ветроэлектроэнергетике и касается установок с ветродвигателями, имеющими вертикальную ось вращения.

Известна ветроэлектроустановка (а.с. N 1307081, 1987, Бюл. N 16), содержащая вертикальный вращающийся вал с размещенными на нем по ярусам лопастями, имеющими для повышения КПД возможность разнесения по радиусу от вала и разворота вокруг собственной оси в зависимости от силы и направления ветра на различных высотах по ярусам.

Недостатками такой установки являются сложность определения потоков ветра в общем вихре при вращении лопастей и регулирования последних, а и увеличение трения в опорных подшипниках, особенно в основании вращающегося вала за счет его прогиба при усилении силы ветра.

Известна ветроэлектроустановка (пат. Великобритании N 1486 338, 1977), включающая вращающийся вал с размещенными на нем траверсами с лопастями и втулкой с рулевой лопастью. При этом каждая из звездочек лопасти сообщена со своей звездочкой на втулке и положением рулевой лопасти корректируется положение лопастей ветроэлектроустановки. Соотношение зубьев звездочек 1:2 использовано из ранее известного изобретения.

Недостатками являются ненадежная корректировка положения лопастей рулевой лопастью из-за наличия аэродинамического следа из турбулентных вихрей позади мачты в ветровом потоке (ж. ИР 87/9, с. 8, абз.7), снижение КПД из-за большого числа цепных передач и перекоса подшипника в основании прогнутого по ветру вращающегося вала.

Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) является техническое решение, включающее вращающийся вертикальный вал с лопастями, звездочки которых в соотношении 1:2 сообщены со звездочками, расположенными соосно на валу. Причем звездочки вала не вращаются вместе с валом, а посредством шестерен, втулок и муфт сообщены с центробежным регулятором, который, регулируя положение лопастей в зависимости от изменения скорости ветра или нагрузки на электрогенераторе, стабилизирует скорость вращения лопастей вокруг вала.

Недостатками устройства являются большое количество цепных передач, снижающих КПД установки и сложные и громоздкие металлоконструкции, удерживаю- щие вал от перегиба при ветровой нагрузке, и в то же время резко снижающие полезную площадь лопастей в занятом под ветроустановку пространстве.

Сущностью изобретения является то, что в ветроэлектроустановке, содержащей расположенный на фундаменте вертикальный вал с траверсами с установленными на них лопастями со звездочками, связанными в соотношении 1:2 цепной передачей с блоком звездочек, соосно размещенном на валу, и электрогенератор, вертикальный вал с жестко и соосно закрепленными на нем статором электрогенератора и двумя звездочками установлен с возможностью поворота, а траверсы с лопастями и ротором электрогенератора установлены с возможностью вращения на верхнем конце вала, при этом каждая из звездочек вала связана цепью с одной из половин звездочек лопастей.

На фиг. 1 изображена предлагаемая ветроэлектроустановка, общий вид; на фиг.2 - схема положения лопастей, цепей.

Ветроэлектроустановка (фиг. 1) состоит из вала 1 с закрепленным на нем статором 2, который установлен и внутри ротора 3 электрогенератора. На валу 1 закреплены звездочки 4 и 5 одинакового диаметра и колесо 6е, выполненное совместно с червяком 7, например, в виде червячной пары. Червяк 7 сообщен со штурвалом 8, закрепленным на опорной стойке 9, внутри которой установлен вал 1 с опорой на подшипник 10. Опорная стойка 9 закреплена на фундаменте 11. На верхний торец вала 1 через подшипник 12 и 13 навешена траверса 14, состоящая из верхнего 15 и нижнего 16 коромысла, связанных между собой для жесткости связями 17. На периферии коромысел 15 и 16 в узлах подшипников 18 установлены лопасти 19, на осях вращения лопастей установлены звездочки 20 и 21 удвоенного по отношению к звездочкам 4 и 5 диаметра, которые охвачены планетарно цепью 22 и 23 со звездочками 4 и 5 соответственно. Нижнее коромысло 16 жестко связано с ротором 3 электрогенератора, который для защиты от атмосферных осадков и защиты от тока закрыт кожухом 24. Если на траверсе 14 закреплено несколько пар лопастей, то цепь 25 (см. фиг.2) охватывает планетарно одну из звездочек 4 (или 5) и все звездочки 21 удвоенного диаметра одной половины лопастей 19, другая цепь 26 огибает и планетарно другую звездочку 5 (или 4) и звездочки 21 удвоенного диаметра второй половины лопастей 19. Деление звездочек лопастей пополам произвольное.

При монтаже одну лопасть устанавливают вдоль диаметра круга, а на другом конце диаметра перпендикулярно к нему. В этом положении лопастей звездочки 20 и 21 охватывают цепью, соответственно, со звездочками 4 и 5. Если на ветроэлектроустановке несколько пар лопастей, то каждую последующую лопасть устанавливают с поворотом на угол относительно предыдущей лопасти. Угол конкретной лопасти находят по формуле

n_i - конкретные лопасти - 1, 2, 3 и т.д.

180^о - угол поворота лопасти за один оборот траверсы.

После установки лопастей звездочки фиксируют цепями.

Ветроустановка работает следующим образом. Имея одинаковое соотношение передачи 1:2 между звездочками вала и лопастей, лопасти занимают требуемое положение при переходе от одной позиции к другой всего с двумя цепями при любом количестве лопастей.

Минимальное количество цепей при любом количестве лопастей уменьшает трение и повышает КПД установки.

Перенос подшипника 12 на верхний конец вала и поддерживающего подшипника 13 в основание нижней траверсы существенно влияет на характер вращения ветроэлектроустановки. Сам вал может прогибаться и даже наклонять траверсы с лопастями, но это чуть влияет на трение в подшипнике на верхнем конце вала. Сам вал не вращается и поэтому снижается общая масса вращающихся частей. На вращение не влияет увеличение трения в подшипника в основании вала от прогиба последнего при ветре. Эти преимущества позволяют работать установке при более слабом ветре и повысить КПД.

Регулирование скорости вращения лопастей осуществляют поворотом вала. От прогиба вала подшипник в основании может быть и перекошен, но он не влияет на вращение электрогенератора. Звездочки 4 и 5 закреплены на валу, поэтому положение лопастей не меняется относительно вала, но меняется относительно ветра. Поворотом штурвала 8 уменьшают площадь восприятия ветра правой стороной и увеличивают левую, либо наоборот, что приведет к уменьшению или увеличению разности воспринимаемых от ветра давлений на стороны траверсы и, соответственно, скорости вращения. При этом штурвал может приводиться в движение автоматически известными способами, а направление ветра определяют датчиками, установленными на расстоянии от ветроустановки, исключающими влияние собственных вихрей.

При большом количестве использования ветроэлектроустановок в семейных, фермерских, арендных и хозяйствах других форм собственности может произойти резкое снижение расхода энергии из государственных электросетей, что может являться альтернативной атомной энергетике, приведет к улучшению экологической обстановки в регионах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВЕТРОЭЛЕКТРОУСТАНОВКА, содержащая расположенный на фундаменте вертикальный вал с траверсами с установленными на них лопастями со звездочками, связанными в соотношении 1 : 2 цепной передачей с блоком звездочек, соосно размещенным на валу, и электрогенератор, отличающаяся тем, что вертикальный вал с жестко и соосно закрепленными на нем статором электрогенератора и двумя звездочками установлен с возможностью поворота, а траверсы с лопастями и ротором электрогенератора установлены с возможностью вращения на верхнем конце вала, при этом каждая из звездочек вала связана цепью с одной из половин звездочек лопастей.

Версия для печати
Дата публикации 17.02.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов