ВЕТРОКОЛЕСО С РЕГУЛЯТОРОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ВЕТРОКОЛЕСО С РЕГУЛЯТОРОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ


RU (11) 2109166 (13) C1

(51) 6 F03D7/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96114855/06 
(22) Дата подачи заявки: 1996.07.22 
(45) Опубликовано: 1998.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Ветроэнергетика / Под.ред. В.В.Зубарева, - Энергоатомиздат, 1982, с. 26 - 27. 2. SU, авторское свидетельство, 1460400, кл. F 03 D 7/04, 1989.; 3. SU, авторское свидетельство, 1490316, кл. F 03 D 7/07, 1989. 
(71) Заявитель(и): Подрезов Анатолий Петрович 
(72) Автор(ы): Подрезов Анатолий Петрович 
(73) Патентообладатель(и): Подрезов Анатолий Петрович 

(54) ВЕТРОКОЛЕСО С РЕГУЛЯТОРОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ 

Ветроколесо предназначено для получения энергии в широком диапазоне рабочих скоростей ветра и может быть использовано на тех территориях, где средняя годовая скорость ветра не превышает 5 м/сек. Несколько подпружиненных муфт 3 установлены на полом валу 1 и связаны парами рычагов 4 с лопастями 5. Пружины 2 одеты на вал 1 и вставлены одна в другую, не касаясь друг друга. Пружины 2 имеют различную жесткость. Лопасти 5 соединены попарно, расположены диаметрально. Каждая пара лопастей 5 соединена с определенной пружиной 2. При снижении скорости ветра каждая пара лопастей 5 становится в рабочее положение на той скорости ветра, на которую настроена пружина 2 для каждой пары лопастей. 1 з.п.ф-лы, 10 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветроколес с регулятором чистоты вращения.

Известны ветроколеса с различной скоростью вращения [1]. К ним относятся тихоходные, имеющие более пяти лопастей, недостатком которых является большой крутящий момент в начальном периоде вращения и невозможность развития больших оборотов, а также быстроходные ветроколеса, имеющие не более четырех лопастей, для страгивания и начала вращения которых требуется более высокая скорость ветра.

Известно ветроколесо с регулятором частоты вращения [2], снабженное поворотными лопастями с центробежными грузами, полым валом, внутри которого установлен торсион с траверсой, кинематически связанный с лопастями, при этом кинематическая связь траверсы с каждой лопастью выполнена в виде рычагов, закрепленных на траверсе, и лопасти, и имеющие соответственно взаимодействующие между собой контактную площадку и ролик.

Недостатком известного ветроколеса является то, что оно воспринимает ветровую нагрузку только при скорости ветра более 4 м/с, а это не позволяет получать рабочие характеристики при малых скоростях ветра, что снижает КПД установки.

Наиболее близким аналогом является ветродвигатель [3], содержащий ветроколесо со ступицей, размещенное на валу, на котором установлена с возможностью перемещения относительно последнего подпружиненная муфта с тангенциальными пазами, кинематически связанная с поворотными лопастями, имеющими хвостовики, при этом ветродвигатель снабжен направляющими стержнями, установленными на ступице и размещенными в пазах муфты, а кинематическая связь выполнена в виде шарниров, каждый из которых размещен на муфте и соединен с лопастью на хвостовике ее комлевой части.

Недостатком указанного ветродвигателя является то, что он работает в очень узком диапазоне скорости ветра и коэффициент использования энергии ветра невысок, так как все лопасти с одной муфтой и они все сразу переходят во флюгерное положение, не позволяя развивать большие обороты.

Целью настоящего изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра и расширение диапазона рабочей скорости ветра.

Указанная цель достигается тем, что предложено ветроколесо с регулятором частоты вращения, содержащее поворотные лопасти и полый вал, на котором установлена подпружиненная муфта с возможностью перемещения относительно вала и кинематически связанная с лопастями, при этом ветроколесо снабжено несколькими подпружиненными муфтами, пружины которых имеют различную жесткость и установлены одна в другой на валу, не касаясь друг друга, поворотные лопасти соединены попарно и расположены диаметрально, причем кинематическая связь выполнена в виде пар рычагов, каждая пара которых закреплена на одной из муфт и паре соответствующих лопастей.

Согласно предлагаемому изобретению предлагаемое ветроколесо имеет несколько пар лопастей. Оптимальным вариантом является ветроколесо с тремя парами лопастей.

На фиг. 1, 2 изображено предлагаемое ветроколесо с тремя парами лопастей, где

на фиг. 1 - вид спереди,

на фиг. 2 - вид сбоку.

На фиг. 3-6 схематично показано положение лопастей при различных скоростях ветра, где

на фиг. 3 - позиция, при которой три пары лопастей в рабочем положении,

на фиг. 4 - позиция, при которой две пары лопастей в рабочем положении, а одна пара - в флюгерном,

на фиг. 5 - позиция, при которой одна пара лопастей в рабочем положении, а две пары - в флюгерном,

на фиг. 6 - позиция, при которой три пары лопастей перешли во флюгерное положение.

На фиг. 7 графически показана характеристика ветроколес с различной скоростью вращения.

На фиг. 8-10 показано ветроколесо с различными типами лопастей.

Ветроколесо содержит горизонтальный полый вал 1, на который надеты три пружины 2, причем каждая пружина вставлена одна в другую, не касаясь, и предназначена для подпружинивания муфт 3. Пружины обладают различной жесткостью на усилие, соответствующее определенной скорости ветра, подбор которой осуществляют на испытательном стенде. Подпружиненные муфты 3 установлены с возможностью перемещения относительно вала 1 и связаны тремя парами рычагов 4 с лопастями 5. Лопасти 5 соединены попарно и расположены диаметрально. Каждая пара лопастей 5 соединена с определенной пружиной 2, независимой от двух других, с помощью двух рычагов 4, которые передают усилие от пружины 2 на свою пару лопастей 5.

Положение лопастей при работе ветроколеса представлено на фиг. 3-6. Ветроколесо работает следующим образом.

При малых скоростях ветра 2-4 м/с (фиг. 3) все лопасти находятся в рабочем положении. При таком положении лопастей колесо начинает вращаться при малой скорости ветра и передает большой крутящий момент. С увеличением скорости воздушного потока увеличивается частота вращения колеса (фиг. 4). При достижении скорости ветра 4 м/с пружина полностью сжимается и первая пара лопастей переходит во флюгерное положение, так как пружина, соединенная с парой лопастей, имеет жесткость, соответствующую данной скорости ветра. При скорости ветра более 6 м/с вторая пружина сжимается и вторая пара лопастей поворачивается во флюгерное положение. Регулирование оборотов вала поддерживается третьей парой лопастей. При скорости ветра 10-12 м/с третья пружина начинает сжиматься, третья пара лопастей продолжает регулировать рабочие обороты ветроколеса. При достижении скорости ветра 18 м/с и более третья пара лопастей переходит во флюгерное положение (фиг. 6). При снижении скорости ветра каждая пара лопастей становится в рабочее положение на той скорости ветра, на которую настроена пружина для каждой пары лопастей.

Таким образом, предлагаемое ветроколесо с регулятором частоты вращения позволяет переводить тихоходное многолопастное ветроколесо с большим крутящим моментом при малых скоростях ветра в быстроходное многолопастное ветроколесо путем выведения нескольких пар лопастей из работы, переводя их во флюгерное положение при скоростях ветра от 4 до 10 м/с.

Предлагаемое ветроколесо позволило устранить недостатки традиционных многолопастных тихоходных ветродвигателей и малолопастных быстроходных.

На фиг. 7 графически представлены сравнительные характеристики ветроколес с различной скоростью вращения, где

1 - характеристика тихоходного ветроколеса,

2 - характеристика быстроходного ветроколеса,

3 - характеристика ветроколеса предлагаемой конструкции.

Работа ветроколеса не зависит от типа применяемых лопастей (см. фиг. 8-10). Ими могут быть лопасти флюгерного типа (фиг. 8), пропеллерного типа со стабилизатором (фиг. 9) или пропеллерного типа с центробежными грузами (фиг. 10).

Предлагаемое ветроколесо с регулятором частоты вращения позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра, расширить диапазон рабочей скорости ветра, его можно с успехом применять на тех территориях, где средняя годовая скорость ветра не превышает 5 м/с. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Ветроколесо с регулятором частоты вращения, содержащее поворотные лопасти и полый вал, на котором установлена подпружиненная муфта с возможностью перемещения относительно вала и кинематически связанная с лопастями, отличающееся тем, что ветроколесо снабжено несколькими подпружиненными муфтами, пружины которых имеют различную жесткость и установлены одна в другую на валу, не касаясь друг друга, при этом поворотные лопасти соединены попарно и расположены диаметрально, а кинематическая связь выполнена в виде пар рычагов, закрепленных на одной из муфт и паре соответствующих лопастей.

2. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что оно содержит три подпружиненные муфты, соединенные тремя парами рычагов с тремя парами лопастей.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru