| 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 RU2030777
Вітроелектроустановка
Ім'я винахідника: Жупахін Анатолій Дмитрович
Ім'я патентовласника: Жупахін Анатолій Дмитрович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1990.11.01
Використання: вітроенергетика. Суть винаходу: Вітроелектроустановка містить розташований на фундаменті вертикальний вал 1 з траверсами 14 до встановлених на них лопатями 19 із зірочками 20, 21, які пов'язані в співвідношенні 1: 2 ланцюговою передачею з блоком зірочок 4, 5, співвісно розміщеному на валу, і електрогенератор. Вертикальний вал з жорстко і соосно закріпленими на ньому статором 3 електрогенератора і двома зірочками 4, 5 встановлений з можливістю повороту, а траверси з лопатями і ротором 2 електрогенератора встановлені з можливістю обертання на верхньому кінці вала, при цьому кожна з зірочок вала пов'язана ланцюгом 25 з однією з половин зірочок лопатей.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до ветроелектроенергетіке і стосується установок з вітродвигуна, що мають вертикальну вісь обертання.
Відома Вітроелектроустановка (а.с. N 1307081, 1987, Бюл. N 16), що містить вертикальний вал, що обертається з розміщеними на ньому по ярусах лопатями, що мають для підвищення ККД можливість рознесення по радіусу від валу і розвороту навколо власної осі в залежності від сили і напрямку вітру на різних висотах по ярусах.
Недоліками такої установки є складність визначення потоків вітру в загальному вихорі при обертанні лопатей і регулювання останніх, а й збільшення тертя в опорних підшипниках, особливо в підставі обертового вала за рахунок його прогину при посиленні сили вітру.
Відома Вітроелектроустановка (пат. Великобританії N 1486 338, 1977), що включає обертовий вал з розміщеними на ньому траверсами з лопатями і втулкою з рульовою лопаттю. При цьому кожна з зірочок лопаті повідомлена зі своєю зірочкою на втулці і положенням рульової лопаті коригується положення лопатей вітроелектроустановки. Співвідношення зубів зірочок 1: 2 використано з раніше відомого винаходу.
Недоліками є ненадійна коректування положення лопатей рульової лопаттю через наявність аеродинамічного сліду з турбулентних вихорів позаду щогли в вітровому потоці (ж. ІР 87/9, с. 8, абз.7), зниження ККД через великої кількості ланцюгових передач і перекосу підшипника в підставі прогнутися за вітром обертового вала.
Найбільш близьким за сукупністю ознак (прототипом) є технічне рішення, що включає обертається вертикальний вал з лопатями, зірочки яких у співвідношенні 1: 2 повідомлені із зірочками, розташованими співвісно на валу. Причому зірочки вала не обертаються разом з валом, а за допомогою шестерень, втулок і муфт повідомлені з відцентровим регулятором, який, регулюючи положення лопатей в залежності від зміни швидкості вітру або навантаження на електрогенераторі, стабілізує швидкість обертання лопатей навколо валу.
Недоліками пристрою є велика кількість ланцюгових передач, що знижують ККД установки і складні і громіздкі металоконструкції, удержіваю- щие вал від перегину при вітровому навантаженню, і в той же час різко знижують корисну площу лопатей в зайнятому під вітроустановку просторі.
Сутністю винаходу є те, що в Вітроелектроустановка, що містить розташований на фундаменті вертикальний вал з траверсами з установленими на них лопатями із зірочками, пов'язаними в співвідношенні 1: 2 ланцюговою передачею з блоком зірочок, соосно розміщеному на валу, і електрогенератор, вертикальний вал з жорстко і співвісно закріпленими на ньому статором електрогенератора і двома зірочками встановлений з можливістю повороту, а траверси з лопатями і ротором електрогенератора встановлені з можливістю обертання на верхньому кінці вала, при цьому кожна з зірочок вала пов'язана ланцюгом з однією з половин зірочок лопатей.
 |  |
На фіг. 1 зображена пропонована Вітроелектроустановка, загальний вигляд; на фіг.2 - схема положення лопатей, ланцюгів.
Вітроелектроустановка (фіг. 1) складається з вала 1 із закріпленим на ньому статором 2, який встановлений і всередині ротора 3 електрогенератора. На валу 1 закріплені зірочки 4 і 5 однакового діаметра і колесо 6е, виконане спільно з черв'яком 7, наприклад, у вигляді черв'ячної пари. Черв'як 7 повідомлений зі штурвалом 8, закріпленим на опорній стійці 9, всередині якої встановлений вал 1 з опорою на підшипник 10. Опорна стійка 9 закріплена на фундаменті 11. На верхній торець вала 1 через підшипник 12 і 13 навешена траверса 14, що складається з верхнього 15 і нижнього 16 коромисла, пов'язаних між собою для жорсткості зв'язками 17. на периферії коромисел 15 і 16 в вузлах підшипників 18 встановлені лопаті 19, на осях обертання лопатей встановлені зірочки 20 і 21 подвоєного по відношенню до зірочкам 4 і 5 діаметру, які охоплені планетарно ланцюгом 22 і 23 із зірочками 4 і 5 відповідно. Нижня коромисло 16 жорстко пов'язано з ротором 3 електрогенератора, який для захисту від атмосферних опадів та захисту від струму закритий кожухом 24. Якщо на траверсі 14 закріплено кілька пар лопатей, то ланцюг 25 (див. Фіг.2) охоплює планетарно одну з зірочок 4 ( або 5) і все зірочки 21 подвоєного діаметра однієї половини лопатей 19, друге коло 26 огинає і планетарно іншу зірочку 5 (або 4) і зірочки 21 подвоєного діаметра другої половини лопатей 19. Розподіл зірочок лопатей навпіл довільне.
При монтажі одну лопать встановлюють вздовж діаметра кола, а на іншому кінці діаметра перпендикулярно до нього. У цьому положенні лопатей зірочки 20 і 21 охоплюють ланцюгом, відповідно, із зірочками 4 і 5. Якщо на Вітроелектроустановка кілька пар лопатей, то кожну наступну лопать встановлюють з поворотом на кут 
щодо попередньої лопаті. кут конкретної лопаті знаходять за формулою
n i - конкретні лопаті - 1, 2, 3 і т.д.
180 про - кут повороту лопаті за один оборот траверси.
Після установки лопатей зірочки фіксують ланцюгами.
Ветроустановка працює наступним чином. Маючи однакове співвідношення передачі 1: 2 між зірочками валу і лопатей, лопаті займають необхідне положення при переході від однієї позиції до іншої за все з двома ланцюгами при будь-якій кількості лопатей.
Мінімальна кількість ланцюгів при будь-якій кількості лопатей зменшує тертя і підвищує ККД установки.
Перенесення підшипника 12 на верхній кінець вала і підтримує підшипника 13 в основу нижньої траверси істотно впливає на характер обертання вітроелектроустановки. Сам вал може прогинатися і навіть нахиляти траверси з лопатями, але це трохи впливає на тертя в підшипнику на верхньому кінці вала. Сам вал не обертається і тому знижується загальна маса обертових частин. На обертання не впливає збільшення тертя в підшипника в підставі вала від прогину останнього при вітрі. Ці переваги дозволяють працювати установці при більш слабкому вітрі і підвищити ККД.
Регулювання швидкості обертання лопатей здійснюють поворотом вала. Від прогину вала підшипник в підставі може бути і перекошений, але він не впливає на обертання електрогенератора. Зірочки 4 і 5 закріплені на валу, тому положення лопатей не змінюється щодо валу, але змінюється відносно вітру. Поворотом штурвала 8 зменшують площу сприйняття вітру правим боком і збільшують ліву, або навпаки, що призведе до зменшення або збільшення різниці сприймаються від вітру тисків на боку траверси і, відповідно, швидкості обертання. При цьому штурвал може приводитися в рух автоматично відомими способами, а напрямок вітру визначають датчиками, встановленими на відстані від вітроустановки, що виключають вплив власних вихорів.
При великій кількості використання вітроелектроустановок в сімейних, фермерських, орендних та господарствах інших форм власності може статися різке зниження витрати енергії з державних електромереж, що може бути альтернативною атомній енергетиці, призведе до поліпшення екологічної обстановки в регіонах.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Вітроелектроустановка, що містить розташований на фундаменті вертикальний вал з траверсами з установленими на них лопатями із зірочками, пов'язаними в співвідношенні 1: 2 ланцюговою передачею з блоком зірочок, соосно розміщеним на валу, і електрогенератор, що відрізняється тим, що вертикальний вал з жорстко і соосно закріпленими на ньому статором електрогенератора і двома зірочками встановлений з можливістю повороту, а траверси з лопатями і ротором електрогенератора встановлені з можливістю обертання на верхньому кінці вала, при цьому кожна з зірочок вала пов'язана ланцюгом з однією з половин зірочок лопатей.
Версія для друку
Дата публікації 17.02.2007гг
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.