ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2260709
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ОБОРОТОВ ПИРАМИДАЛЬНОГО ВЕТРЯНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Имя изобретателя: Степанчук Аркадий Николаевич
Имя патентообладателя: Степанчук Аркадий Николаевич
Адрес для переписки: 85485, Донецкая обл., г. Украинск, ул. Октябрьская, 2А, А.Н.Степанчуку
Дата начала действия патента: 2003.10.09
Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к конструкциям
пирамидальных ветряных двигателей. Технический результат заключается в повышении КПД
устройства и упрощении конструкции за счет применения унифицированных деталей.
Устройство включает вертикальную ось с закрепленными на ней пирамидальными лопастями.
Снабжено дополнительным пирамидальным ветровым двигателем (ПВД), одна из лопастей
которого соединена с противовесом, а другая - также посредством троса соединена с
гидравлической системой, механизмы которой снабжены тормозными колодками с
возможностью воздействия на ось рабочего пирамидального ветряного двигателя.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к конструкциям
пирамидальных ветряных двигателей.
Известно устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного
двигателя, включающее вертикальную ось с закрепленными на ней пирамидальными
лопастями (см., например, US, 4105363 А, кл. F 03 D 3/06, 08.08.1978), по совокупности существенных
признаков принятое за ближайший аналог изобретения (прототип).
К недостаткам устройства относятся невысокая надежность, низкий коэффициент
полезного действия (КПД), большой вес устройства.
Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента полезного действия (КПД)
устройства и упрощении конструкции за счет применения унифицированных деталей,
обеспечивается за счет того, что устройство для ограничения оборотов пирамидального
ветряного двигателя, включающее вертикальную ось с закрепленными на ней
пирамидальными лопастями, согласно изобретению, снабжено дополнительным
пирамидальным ветровым двигателем (ПВД), одна из лопастей которого соединена с
противовесом, а другая - также посредством троса соединена с гидравлической системой,
механизмы которой снабжены тормозными колодками с возможностью воздействия на ось
рабочего пирамидального ветряного двигателя.
На фиг.1 изображены рабочий и дополнительный пирамидальные двигатели (ПВД) и
устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного двигателя (ПВД) (общий
вид).
На фиг.2 изображен дополнительный пирамидальный ветряной двигатель (ПВД) с
устройством для ограничения его оборотов.
Рабочий ПВД 1 смонтирован в проеме консольной части 2, опирающейся на мачту-опору 3,
которая в свою очередь обеспечивается (фиксируется) устройством для гашения
сотрясений, колебаний и вибрации ветросиловой установки (ВСУ). Оно состоит из оттяжек 4
из натяжного 5 и амортизирующего 6 тросов, неподвижных роликов 7, стягивающих тросов 8,
заканчивающихся грузовыми компенсаторами (не показаны).
Устройство для ограничения оборотов ПВД состоит из небольшого дополнительного
пирамидального ветряного двигателя 9 (в несколько раз меньше по габаритам рабочего ПВД),
направляющей 25, ролика 19, натяжного троса 20 с противовесом 10, а также использующихся
автомобильных деталей и узлов 12-17, которые входят в его тормозную систему для снижения
его скорости, остановки и удержания (кратковременного) на месте.
По конструкции дополнительный пирамидальный двигатель 9 двухъярусный с шестью
лопастями (три лопасти на каждом ярусе) через 60° каждая относительно оси. Это
ликвидирует явление «мертвой точки» при любом направлении ветра и при скорости,
начиная с 17-19 м/с, двигатель 9 должен начать ограничивать обороты рабочего ПВД 1 и всей
кинематической системы ВСУ.
Дополнительный ПВД 9 может быть смонтирован как на верху ВСУ, так и внизу, на нижней
площадке под рабочим ПВД 1.
В качестве тормозящего, ограничивающего обороты рабочего ПВД 1 органа предлагается
использовать задний мост автомобиля. В зависимости от мощности ВСУ выбирается и задний
мост легкового или грузового автомобиля, сделав некоторые конструктивные изменения.
Одну полуось вместе с принадлежащим ей картером, диском и тормозным блоком отсоединить
и закрепить в положении как на фиг.1 (поз. №14). Это и будет верхний подшипниковый блок 14,
который должен быть шарнирно соединен с рабочим ПВД 1 в его верхней части. В нижней же
его части он должен опираться на самостоятельный подшипниковый узел 23, через который
пропущен вал, оканчивающийся внизу фланцем, за который в свою очередь присоединяется
фланец второй полуоси колеса автомобильного заднего моста 15, а он карданной частью 16 - к
рабочему органу 18 (насосу, генератору, трансмиссии). Применение здесь заднего моста
автомобиля очень оправдано. Как известно, валы, приводящие в движение колеса на
автомобиле, размещены по отношению к его оси и карданному валу под углом 90°. А это и надо
для передачи усилия от вертикально работающего ПВД 1 к горизонтально установленным
рабочим органам 18 (насосам, генераторам и пр.). Главная передача, входящая в задний мост,
как правило, выполняется из шестерен со специальными зубьями, что делается для
достижения его бесшумной и плавной работы, ведь шум при работе ВСУ должен не превышать
допустимого предела. Кроме того, задний мост вполне может выполнить функцию
мультипликатора: небольшие обороты вала 24 рабочего ПВД 1 повысить до номинальных
оборотов рабочего органа 18, чтобы он, скажем, мог качать воду или вырабатывать
электроэнергию.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВА СЛЕДУЮЩИЙ
Дополнительный ПВД 9 находится в покое, пока напор и скорость ветра не превышает 15-16 м/сек.
Это обеспечивается специально подобранным противовесом 10, соединенным посредством
троса 20, проходящим через направляющую 25 и блок 19 с ПВД 9, которые изображены на фиг.2.
Если скорость ветра начнет превышать 15-16 м/сек, то ПВД 9 начнет, с одной стороны, увлекать
вверх противовес 10, а с другой - посредством троса 11 через направляющую 26 приведет в
движение педаль 12, которая нажмет на шток главного тормозного цилиндра 13, вследствие
чего давление жидкости в цилиндре увеличится и она поступит по трубопроводам к
тормозным механизмам 21, 22.
Этим самым выполняется задача притормаживания, ограничения оборотов ПВД: чем больше
шквальный ветер, тем с большим усилием будут тормозные колодки (не показаны) давить на
тормозные диски тормозных механизмов 21, 22. При этом рабочие органы смогут продолжать
работать без угрозы каких-либо повреждений, т.е. в своем номинальном режиме.
Останавливаться рабочему ПВД 1 также нельзя, ибо ветровой напор наверняка превысит
допустимые пределы, наступит резонанс и ВСУ начнет разрушаться.
Сравнительно легко решается проблема остановки ВСУ при ее ремонте и обслуживании.
Для этого достаточно легкой ручной лебедкой 30 привести в движение трос 27, который через
ролики 29, 28 и направляющую 26 нажмет на поршень тормозного цилиндра 13, а он, в конечном
счете, приведет в движение тормозные механизмы 21, 22, т.е. ВСУ будет остановлена, что
создаст возможность доступа к ее узлам и агрегатам.
Таким образом, создано компактное, простое и дешевое устройство автоматического
ограничения оборотов (частоты вращения) ротора ПВД ВСУ.
Без этого устройства работоспособность ПВД будет очень ограничена. В частности, в
опорном подшипниковом узле сепараторы подшипников будут быстро изнашиваться, а сама
эксплуатация ВСУ, из-за вероятного резонанса будет весьма опасной.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного двигателя,
включающее вертикальную ось с закрепленными на ней пирамидальными лопастями,
отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным пирамидальным ветровым двигателем,
одна из лопастей которого соединена с противовесом, а другая также посредством троса
соединена с гидравлической системой, механизмы которой снабжены тормозными колодками
с возможностью воздействия на ось рабочего пирамидального ветряного двигателя.
Версия для печати
Дата публикации 02.02.2007гг
вверх
|
