| 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 RU2153599
Ветродвігатель для вітряків
Ім'я винахідника: Алієв А.С.
Ім'я патентовласника: Дагестанський державний університет
Адреса для листування: 367025, Республіка Дагестан, г.Махачкала, вул. М. Гаджиєва 43 "А", ДГУ, відділ інтелектуальної власності
Дата початку дії патенту: 1999.01.18
Винахід відноситься до пристроїв для перетворення енергії текучого середовища і може бути використано в Вітроелектрогенератор. Технічний результат, що полягає в синхронізації швидкості обертання вітродвигуна, досягається за рахунок того, що в вітродвигунів, що містить вертикальний вал, вертикальні лопаті, флюгер і механізм регулювання, відповідно до винаходу на валу закріплений диск, лопаті виконані плоскими і встановлені на диску з можливістю повороту щодо їх вертикальних осей, на кореневих частинах яких закріплені верхні магніти, які взаємодіють з нижніми магнітами, розміщеними на поворотній платформі, пов'язаної з флюгером, а механізм регулювання забезпечений відцентровим регулятором швидкості обертання з повзуном, клином і пластиною, що взаємодіють один з одним, при цьому пластина встановлена на платформі з можливістю лінійного переміщення в напрямку, перпендикулярному площині флюгера, повзунок відцентрового регулятора пов'язаний через клин з пластиною, яка взаємодіє з нижніми магнітами, встановленими з можливістю повороту щодо своїх вертикальних осей.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до пристроїв для перетворення енергії текучого середовища і може бути використано в Вітроелектрогенератор.
Вітряний двигун є одним з найпоширеніших у світі, починаючи з кінця XV століття. Людина навчилася використовувати дешеву природну силу вітру, винайшов вітряної двигун-млин, електростанцію, перетворюючу силу горизонтальної складової швидкості вітру в обертальний рух вала двигуна. Однак через малу коефіцієнта корисної дії (ККД) і винаходом інших більш досконалих двигунів-перетворювачів енергії з більшим ККД, вітряні двигуни не набули широкого поширення навіть у регіонах, в яких загальна тривалість сезону вітрів на рік становить не менше 60%.
Відомий вітродвигун, який може бути вказаний як прототип, що містить вертикальний вал і пов'язані з ним лопаті, виконані у вигляді тонкостінних панелей з внутрішніми лопатями, в одній зі стінок панелей виконані поперечні розрізи. Крім того вітродвигун забезпечений встановленими на вертикальному валу фасонними обмежувачами вигину лопатей з формою, еквівалентній кривої вигину лопаті / 1 /.
Недоліком прототипу є порівняно низький ККД, викликаний тим, що корисна площа лопаті залежить від кута нахилу його щодо напрямку вітру і пропорційно cos 
, де змінюється в межах від 0 до 180 o градусів.
Відомий вітродвигун / 2 /, що містить вертикальний вал, вертикальні лопаті, флюгер і механізм регулювання.
Цей вітродвигун може бути вказаний як прототип.
Недоліком цього вітродвигуна є те, що швидкість обертання залежить від швидкості вітру.
Метою винаходу є синхронізація швидкості обертання вітродвигуна. Поставлена мета досягається тим, що в вітродвигун, що містить вертикальний вал, закріплений на валу диск, плоскі вертикальні лопаті, встановлені на диску з можливістю повороту щодо їх вертикальних осей, флюгер, розміщена кооксально валу поворотна платформа, нижні і верхні магніти, що взаємодіють один з одним , введений новий механізм регулювання.
На відміну від прототипу механізм регулювання забезпечений відцентровим регулятором швидкості обертання з повзуном, клином, пластиною. Пластина встановлена на платформі з можливістю лінійного переміщення в напрямку, перпендикулярному площині флюгера.
Повзунок відцентрового регулятора пов'язаний з пластиною через клин. Нижні магніти встановлені на платформі перпендикулярно до діаметральної площині, що збігається з площиною флюгера, з можливістю повороту щодо своїх вертикальних осей. Верхні магніти встановлені паралельно бічних поверхнях лопатей.
Проведений порівняльний аналіз існуючих конструкцій вітродвигунів показав, що наведені в даному технічному рішенні ознаки не використовувалися в відомих конструкціях і тому є суттєвими.
Принцип роботи вітродвигуна пояснюється малюнками на фіг. 1 - 5.
 |
 |
 |
 |
 |
На фіг. 1 наводиться вид з боку вітродвигуна в перерізі А: А, де: |
|
На фіг. 2 наведено вид двигуна зверху. На фіг. 3 приведена конструкція пластини 9 і поворотної платформи 10 в розрізі, |
На фіг. 4 наведено вид поворотної платформи зверху до встановлених на ній нижніми магнітами 12: На фіг. 5 наведено вид на пластину 9 зверху: |
Вітродвигун працює наступним чином. Нерухома платформа 15 являє собою стійку, що забезпечує необхідну висоту розташування вітродвигуна для ефективної і безпечної його роботи. Вертикальний вал 1 шарнірно пов'язаний з нерухомою платформою 15. Диск 2 встановлений на валу 1 нерухомо. Це може бути забезпечено за допомогою шпонки, штифти або шлицевого їх сполуки. Таким чином, диск 2 і пов'язаний з ним вал 1, обертаються відносно нерухомої платформи 15.
По периферії диска 2 по колу, концентрично валу на однаковій відстані один від одного встановлюють не менше трьох плоских лопатей 3. На фіг. 1 вітродвигун має шість лопатей, встановлені через 360 o / N = 60 градусів, де N - число лопатей. Кожна з лопатей має вертикальну вісь обертання 4, закріплена до неї нерухомо і симетрично її поверхні. Осі лопатей 4 шарнірно з'єднані з диском 2 так, щоб вони були паралельні один одному і валу 2 вітродвигуна.
Так як площину кожної з лопатей їх осями діляться на дві симетричні частини з однаковими площами, то моменти обертання, створювані двома половинками лопатей щодо своїх осей рівні. При цьому лопаті можуть бути орієнтовані щодо направлення течії вітру довільно.
Для орієнтації лопатей в необхідному напрямку щодо напрямку течії вітру використовуються магніти.
Для цього кожна лопать забезпечена верхнім магнітом 11, закріпленим на осі лопаті у кореневій частині. При цьому полюса магнітів SN орієнтовані уздовж (або перпендикулярно) площин лопатей 3.
Крім того, пристрій забезпечений поворотною платформою 10 нерухомо пов'язану з покажчиком напряму течії вітру 5 (наприклад, флюгером). Поворотна платформа 10 при зміні напрямку течії вітру обертається навколо вала 1 щодо нерухомої платформи 15. На рухомій платформі 10 з боку диска 2 уздовж окружності, по якій обертаються осі лопатей 4 встановлені нижні магніти 12 (див. Фіг. 3, 4). Причому, полюса магнітів NS, розташовані на рухомій платформі, на ділянці дорівнює половині окружності орієнтовані в одному напрямку збігається з полюсами магнітів, закріплених на осях лопатей. На іншому (другому) ділянці магніти орієнтовані в напрямку, перпендикулярному до першого. Кордон розділу цих ділянок збігається з покажчиком напряму течії вітру (флюгера) (див. Фіг. 4).
При цьому лівий ділянку (див. Фіг. 2) відповідає активному напівперіоду обертання лопаті навколо вала 1, коли його площина перпендикулярна напрямку течії вітру.
На межі поділу активного і пасивного ділянок момент обертання, створюваний лопатою через малого плеча дорівнює нулю.
При взаємодії верхніх магнітів, жорстко закріплених на осях лопатей, з нижніми магнітами, закріплених на рухомій платформі, відбувається зміна орієнтації лопатей щодо напрямку вітру. При цьому, при слабкому вітрі на активній ділянці (на фіг. 1 і 3 - ліва половина) лопаті встановлюються перпендикулярно напрямку вітру. На всім активній ділянці, при обертанні лопаті спільно з корпусом і валом, положення лопаті відносно корпусу постійно коригуються за допомогою магнітів і дотримується перпендикулярно напрямку вітру.
Як тільки вісь лопаті 4 і закріплений з нею верхній магніт 11 доходить до пасивного ділянки (на фіг. 1 і 3 - права половина) в наслідок взаємодії з нижніми магнітами лопать змінює свою орієнтацію на 90 o і стає вздовж напрямку течії вітру.
При обертанні лопаті спільно з диском 2 в межах пасивного ділянки орієнтація лопаті дотримується постійним - перпендикулярному напрямку лопаті вітру.
Таким чином, при слабкому вітрі кожна з лопатей щодо напрямку вітру приймає положення перпендикулярно - на активній ділянці; вздовж - на пасивному ділянці.
У кожен момент часу з шести лопатей три лопаті (на фіг. 1 - ліві) знаходяться в робочому положенні, а інші три - в холостому (праві).
Так як лопаті в робочому положенні постійно зберігають орієнтацію, перпендикулярну напрямку вітру, то сила, створювана за рахунок тиску вітру на поверхні лопаті, не змінюється при обертанні корпуса вітродвигуна. Цим забезпечується підвищення ККД двигуна при слабких швидкостях вітру.
Для стабілізації швидкості обертання валу 1 двигуна використовується відцентровий регулятор швидкості обертання 6. При підвищенні швидкості обертання валу вище номінальної, повзун 7 опускається вниз. Швидкість, при якій розходяться вантажі відцентрового регулятора визначається їх масою і розмірами плечей регулятора. Повзун тягне вниз за собою клин 8. Клин, в свою чергу, зміщує пластину 9 в горизонтальному положенні щодо поворотної платформи 10. На фіг. 3 показаний розріз А-А поворотної платформи 10 і пластини 9, вид зверху, на яких наведено відповідно на фіг. 4 і 5. Для лінійного зміщення пластини використовуються напрямні пластини 19, закріплені нерухомо на поворотній платформі знизу.
Зазначені напрямні 19 ходять по пазу 21 пластини 9. Паз 18 служить для установки клина 8. Пружина 20 повертає пластину 9 у вкрай ліве положення і постійно притискає пластину до клину. Таким чином, переміщення клина вгору-вниз перетворюється на пропорційне переміщення пластини вліво-вправо. Запекла шайба 14 фіксує горизонтальне положення пластини 9 і поворотною платформи 10. На поворотній платформі уздовж окружності, по якій обертаються кореневі частини лопатей встановлені нижні магніти 12 з можливістю повороту.
Кожен з цих магнітів має свою вісь повороту 16 і отвір, в якій нерухомо встановлені штифти 17. Вільні кінці штифтів входять в пози 20 пластини 9. При зміщенні пластини вправо штифти 17 повертають кожну з нижніх магнітів навколо осей 16 проти годинникової стрілки (див. Фіг . 4).
На лівій половині поворотної платформи щодо діаметральної площині, що збігається з площиною флюгера, напрямок NS нижніх магнітів 16 - перпендикулярно, а на правій половині - збігається з площиною флюгера.
При підвищенні швидкості обертання валу, пластина 9 взаємодіє через пази 20 на штифти 17, повертає навколо своїх осей 16 нижні магніти 12. Орієнтація напрямки NS верхніх магнітів 11 збігається з площиною лопатей 3.
Взаємодія нижніх і верхніх магнітів при їх відносному русі призводить до зміни орієнтації лопатей.
Якщо при слабкому вітрі орієнтація площини лопатей на лівій половині поворотної платформи перпендикулярні, на правій половині збігаються з площиною флюгера, тобто напрямком течії вітру.
При підвищенні швидкості вітру швидкість обертання валу 1 збільшується. Відцентровий регулятор швидкості обертання 6 через клин 8 і пластину 9 змінює положення нижніх магнітів на кут, менше 45 o. Це в свою чергу змінює положення лопатей щодо напрямку вітру. Ефективна площа лопатей на лівій половині поворотною платформи, що створює момент обертання валу, зменшується. На лівій половині площа лопаті, що створює негативний момент, збільшується. Це призведе до зменшення швидкості обертання валу.
Таким чином, встановиться динамічна рівновага і швидкість обертання валу стабілізується.
Якщо повернути нижні магніти на 45 o щодо напрямку вітру, то ефективна площа лопатей на лівій і правій половинах платформи будуть однакові, позитивний і негативний моменти обертання дорівнюватимуть один одному і двигун взагалі не буде обертатися. Такого випадку не може бути, тому що. Е. При малій швидкості обертання валу, відцентровий регулятор обертання ставить клин у вкрай верхнє положення і нижні магніти правої і лівої половин платформи орієнтовані взаємно перпендикулярно (див. Фіг. 4). Це забезпечує максимальний момент обертання, створюваний тиском вітру на площину лопатей лівої половини.
Синхронність обертання вихідного вала вітродвигуна дозволить створити на його основі вітроенергетичну систему з постійними напругою і частотою.
ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
1. Вавилов В. Д., Вавилов А.Д., Вавилов І.В. Вітродвигун. АС СРСР N 1962518, кл. F 03 D 3/00.
2. US 4052134, кл. F 03 D 7/06, 04.10.77 Вітряний двигун (прототип).
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Вітродвигун, що містить вертикальний вал, вертикальні лопаті, флюгер і механізм регулювання, який відрізняється тим, що на валу закріплений диск, лопаті виконані плоскими і встановлені на диску з можливістю повороту щодо їх вертикальних осей, на кореневих частинах яких закріплені верхні магніти, які взаємодіють з нижніми магнітами , розміщеними на поворотній платформі, пов'язаної з флюгером, а механізм регулювання забезпечений відцентровим регулятором швидкості обертання з повзуном, клином і пластиною, що взаємодіють один з одним, при цьому пластина встановлена на платформі з можливістю лінійного переміщення в напрямку, перпендикулярному площині флюгера, повзунок відцентрового регулятора пов'язаний через клин з пластиною, яка взаємодіє з нижніми магнітами, встановленими з можливістю повороту щодо своїх вертикальних осей.
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.