| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2231681
Ветродвігатель для вітряків
Ім'я винахідника: Цибакін Ю.В. (RU); Боровиков С.Н. (RU); Толмачов В.Н. (RU); Савчук А.Д. (RU)
Ім'я патентовласника: Військовий інженерно-технічний університет
Адреса для листування: 191123, Санкт-Петербург, вул. Захаріївська, 22, ВІТУ, бюро з винахідництва і патентної роботі
Дата початку дії патенту: 2003.02.25
Винахід відноситься до екологічно чистої вітроенергетики і може бути використано для вироблення електроенергії або виконання механічної роботи. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності вітродвигуна і його екологічної безпеки. Вітродвигун містить конструкційний каркас з опорними підшипниковими вузлами вертикального вала, кінематично пов'язаного зі споживачем механічної енергії, забезпеченим розбірним чохлом; жорстко встановлене на валу порожнисте ветроколесо з двох горизонтальних дисків з лопатями, регулювальний пристрій обмеження потоку повітря. Порожній направляючий апарат, що охоплює вітроколесо, встановлений на валу (з можливістю обертання і флюгування), відповідно, на нижньому і верхньому підшипниках. Вертикальні стінки полого направляючого апарату утворюють конфузорной (вхідний) і діффузорний (на виході) канали для потоку повітря, що проходить. У конфузорно каналі встановлено вхідні напрямні лопатки, а в дифузорному каналі - вихідні направляючі лопатки. На вході конфузорно каналу встановлена захисна сітка, укріплена по його периметру (по площі входу в конфузорной канал полого направляючого апарату).
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до екологічно чистої вітроенергетиці, зокрема до вітродвигуна, які мають вертикальну вісь обертання, і може бути використано для вироблення електроенергії або виконання механічної роботи, наприклад, для створення електростанцій в місцях, де відсутня електроенергія і переважають постійні вітри.
Відомий вітродвигун [1], який містить конструкційний каркас з опорними підшипниками вертикального вала, на якому з можливістю обертання встановлений порожнистий направляючий апарат з бічними стінками, що утворюють конфузорно-діффузорний канал, і розташоване усередині полого направляючого апарату, жорстко встановлене на валу вітроколесо з лопатями.
Недоліками аналога є:
- Великий аеродинамічний опір вітроколеса;
- Низький ефект флюгування полого направляючого апарату з одного увігнутою стінкою;
- Неможливість автоматичного регулювання потужності вітродвигуна і його захисту від перевантажень при поривах вітру, ураганах і т. Д.
Прототипом запропонованого винаходу є вітродвигун [2], який містить конструкційний каркас з опорними підшипниковими вузлами вертикального вала, кінематично пов'язаного зі споживачем механічної енергії, жорстко встановлене на валу порожнисте ветроколесо, що складається з двох горизонтальних дисків з лопатями, порожнистий опукло-увігнутий направляючий апарат, встановлений на валу з можливістю обертання і флюгування і містить внутрішню профільну перегородку, що охоплює вітроколесо і утворить конфузорно-діффузорний канал з вертикальними стінками, регулювальний пристрій обмеження потоку повітря.
Недоліками прототипу є:
- Виникають на вході і виході вітроколеса завихрення повітря, які значно знижують ефективність перетворення енергії надходить потоку повітря в крутний момент вала вітроколеса;
- Можливі травми (і загибель) птахів, які потрапляють між ветроколесом і порожнистим напрямних апаратом.
Зазначені недоліки ставлять завдання підвищення ефективності перетворення енергії вітру і, отже, підвищення потужності вітродвигуна, а й виключення травм і загибелі птахів.
Зазначена задача досягається ніжеопісиваемие ветродвігателем, що містить конструкційний каркас з опорними підшипниковими вузлами вертикального вала, кінематично пов'язаного зі споживачем механічної енергії, жорстко встановлене на валу порожнисте ветроколесо з двох горизонтальних дисків з лопатями, порожнистий опукло-увігнутий направляючий апарат, встановлений з можливістю обертання і флюгування і що містить внутрішню профільну перегородку, що охоплює вітроколесо і утворить конфузорно-діффузорний канал з вертикальними стінками, регулювальний пристрій обмеження потоку повітря, додатково в конфузорно і дифузорному каналах полого опукло-увігнутого направляючого апарату встановлені направляючі (аеродинамічні) лопатки і на вході конфузорно каналу встановлена сітка, укріплена по його периметру.
Установка (монтаж) в конфузорно і дифузорному каналах полого опукло-увігнутого направляючого апарату напрямних (аеродинамічних) лопаток необхідна для зменшення завихрень повітря, що виникають на вході і виході вітроколеса, значно знижують ефективність перетворення енергії надходить потоку повітря в крутний момент вала вітроколеса.
Установка (монтаж) на вході конфузорно каналу сітки, укріпленої по його периметру, необхідна для виключення можливих травм (і загибелі) птахів, які потрапляють між ветроколесом і порожнистим напрямних апаратом.
Виконання вітродвигуна в сукупності з вищевикладеними ознаками (ознаками формули винаходу) є новим для вітродвигунів і, отже, відповідає критерію "новизна".
Вищенаведена сукупність відмінних ознак не відома на даному рівні розвитку техніки і не випливає з загальновідомих правил конструювання вітродвигунів і їх допоміжного обладнання, що доводить відповідність критерію "винахідницький рівень".
Конструктивна реалізація вітродвигуна з вказаною сукупністю суттєвих ознак не представляє ніяких конструктивно-технічних і технологічних труднощів, звідки слід відповідність критерію "промислова придатність".
На фіг.1 представлений схематичний вид вітродвигуна спереду з розрізом по Б-Б.
На фіг.2 представлений схематичний розріз по А-А вітродвигуна (на фіг.1, вид зверху).
Вітродвигун містить (див. Фіг.1 і 2) конструкційний каркас, розташований на підставі 1 (бетонній плиті, грунті і так далі). Конструкційний каркас складається з вертикальних стійок 2, верхньої поперечини 3, розтяжок 4 і опорних підшипникових вузлів, відповідно, нижнього 5, розташованого на підставі 1, і верхнього 6 - в центрі поперечини 3. В опорних підшипникових вузлах 5 і 6 встановлений вертикальний вал 7, кінематично пов'язаний пасової 8, ланцюгової або інший передачею зі споживачем механічної енергії 9, наприклад, електрогенератором з редуктором. На валу 7 встановлено вітроколесо 10, що складається з жорстко закріплених на валу 7 відповідно верхнього та нижнього горизонтальних дисків, по периферії яких і між ними нерухомо і рівномірно встановлені лопаті. Порожній направляючий апарат 11, що охоплює вітроколесо 10, встановлений на валу 7 (з можливістю обертання і флюгування), відповідно, на нижньому 12 і верхньому 13 підшипниках. Вертикальні стінки полого направляючого апарату 11 утворюють конфузорной (вхідний) і діффузорний (на виході) канали для потоку повітря, що проходить. У конфузорно каналі встановлено вхідні напрямні лопатки 16, а в діфузорном каналі - вихідні направляючі лопатки 17. На вході конфузорно каналу встановлена сітка (захисна) 18, укріплена по його периметру (по площі входу в конфузорной канал полого направляючого апарату 11). Розміри осередків сітки 18 можуть бути порівнянні з лінійним зазором між ветроколесом 10 і порожнистим напрямних апаратом 11. Сітка переважно повинна бути виконана з тонкого міцного матеріалу, наприклад, з сталевого дроту, покритої антикорозійним покриттям. Сітка повинна володіти малим аеродинамічним опором проходить через неї потоку повітря.
Вітродвигун працює наступним чином. Потік рухається повітря, набігаючи на порожнистий направляючий апарат 11, завдяки його увігнуто-опуклого виконання і використання ефекту флюгування, автоматично повертає апарат 11 конфузорно каналом (з заставленими в ньому вхідними лопатками 16, захисною сіткою 18) проти потоку і в такому положенні стійко утримується до тих пір, поки вітер не змінить свого напрямку. Потік вхідного повітря стискається в конфузорно каналі без завихрень, завдяки проходженню через вхідні лопатки, при цьому відбувається збільшення швидкості потоку повітря і направлення його на лопаті вітроколеса 10. Вітроколесо 10 отримує обертовий момент, який через вал 7 і кінематичний зв'язок 8 передається споживачеві механічної енергії 9 (електрогенератори з редуктором). З вітроколеса 10 потік повітря потрапляє в діффузорний канал з встановленими вихідними лопатками 17, між якими він розширюється без завихрень і додаткової втрати енергії і швидкості (швидкість потоку при цьому поступово падає) і виходить з апарату 11. При сильному вітрі (або при сильних поривах вітру ) "спрацьовує" регулювальний пристрій обмеження потоку повітря (таке ж, як у прототипу, на фіг.1 і 2 не показано), яке повертає порожній направляючий апарат в сторону обертання вітроколеса 10, при цьому потік повітря, що надходить в конфузорной канал і, відповідно , на вітроколесо 10, зменшується і швидкість його обертання падає. При сильному постійному вітрі може наступити стійке рівноважний стан апарату 11 під деяким кутом до напрямку вітру, коли сили тертя автоматичного відцентрового регулятора будуть врівноважені аеродинамічній силою флюгування апарату 11.
При обслуговуванні вітродвигуна і його ремонті, для забезпечення нерухомості вітроколеса 10 досить розгорнути апарат 11 його опуклою стінкою проти напрямку вітру і зафіксувати його в такому положенні будь-яким способом (наприклад, за допомогою додаткових розтяжок).
Потужність електрогенератора вітродвигуна може становити від 5 до 100 кВт, в залежності від розмірів (габаритів) вітродвигуна. Установка вітроколеса вітродвигуна краща на висотах не менше 10-12 м.
Техніко-економічне перевага винаходу полягає в тому, що встановлені (вмонтовані) в конфузорно і дифузорному каналах полого опукло-увігнутого направляючого апарату напрямні (аеродинамічні) лопатки дозволяють зменшити завихрення повітря, що виникають на вході і виході вітроколеса. При цьому усуваються витрати енергії на вихреобразование і значно підвищується ефективність перетворення енергії надходить потоку повітря в крутний момент вала вітроколеса. А установка (монтаж) на вході конфузорно каналу (укріпленої по його периметру) захисної сітки дозволяє виключити можливі травми (і загибель) птахів, які можуть потрапити між ветроколесом і порожнистим напрямних апаратом.
ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
1. Патент Російської Федерації №2039308, кл. F 03 D 3/02, 09.07.95 р, бюл. №19.
2. Патент Російської Федерації №2166665, кл. F 03 D 3/02, 10.05.2001 р, бюл. №13 - прототип.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Вітродвигун, що містить конструкційний каркас з опорними підшипниковими вузлами вертикального вала, кінематично пов'язаного зі споживачем механічної енергії, жорстко встановлене на валу порожнисте ветроколесо з двох горизонтальних дисків з лопатями, порожнистий опукло-увігнутий направляючий апарат, встановлений з можливістю обертання і флюгування і містить внутрішню профільну перегородку , що охоплює вітроколесо і утворить конфузорно-діффузорний канал з вертикальними стінками, регулювальний пристрій обмеження потоку повітря, що відрізняється тим, що в конфузорно і дифузорному каналах полого опукло-увігнутого направляючого апарату встановлені направляючі (аеродинамічні) лопатки і на вході конфузорно каналу встановлена сітка, укріплена по його периметру.
Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.