Многолопастное ветроколесо

 

Использование: преобразование энергии ветра в электрическую. Сущность, при повороте частей ступицы 2 под действием центробежных грузов 5 происходит изменение углов установки всех лопастей 1, что позволяет регулировать боковую и фронтальную парусность ветроколеса, осуществлять пуск, сброс избыточной мощности и ограничение частоты вращения ветроколеса . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 03 D 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,4 ,0

О 4 Ю

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847905/06 (22) 09.07,90 (46) 15.09,92. Бюл.¹34 (75) Ю.В.Шевченко и Н.А.Шихайлов (56) Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. M., Энергоатомиздат, 1983, с.102.

Заявка ФРГ

N 3151620, кл. F 03 D 1/06, 1983, Изобретение относится к ветряным двигателям и предназначено для энергоснабжения потребителей, Известен двухлопастной ветроагрегат

АВЭ-4-6 ГОСТ 2656-82 (Я.И,Шефтер. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.102), в котором каждая лопасть имеет аэродинамический профиль с малым коэффициентом заполнения ометаемой поверхности. Лопасти установлены с возможностью поворота вдоль своей продольной оси.

Недостатком данного ветроагрегата является невозможность эффективной работы в районах со слабыми и умеренными среднегодовыми скоростями ветра вследствие малости аэродинамического рабочего момента на ветроколесе.

Известно многолопастное ветроколесо, образованное жестко установленными на ступице лопастями (Заявка ФРГ ¹ 315620, кл. F 03 В 1/06, 1983).

Недостатком такого ветроколеса является невозможность сброса избыточной мощности поворотом лопастей, что приводит к недостаточной надежности многолопастного ветроколеса.

„„S U „„1761972 А1 (54) МНОГОЛОПАСТНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО (57) Использование: преобразование энергии ветра в электрическую. Сущность: при повороте частей ступицы 2 под действием центробежных грузов 5 происходит изменение углов установки всех лопастей 1, что позволяет регулировать боковую и фронтальную парусность ветроколеса, осуществлять пуск, сброс избыточной мощности и ограничение частоты вращения ветроколеса. 3 ил.

Цель изобретения заключается в повышении КПДи надежности многолопастного ветроколеса и ветроагрегата в целом.

Сущность изобретения заключается в том, что поворотом частей разрезной ступицы достигается поворот лопастей многолопастного ветроколеса, при этом отпадает необходимость выполнять каждую лопасть поворотной, а достаточно двух поворотных частей ступицы, Таким образом. при минимальном числе подвижных соединений в ветроколесе достигается поворот всех лопастей многолопастного ветроколеса, при этом отпадает необходимость в многочисленных поворотных узлах лопастей, что упрощает, облегчает и повышает надежность ветроколеса и ветроагрегата в целом. Кроме того, достигается возможность снижения сил лобового давления на ветроколесо, центробежных нагрузок на лопасти ветроагрегата, ограничение частоты вращения ветроколеса и величины аэродинамического рабочего момента. Поворотом частей ступицы регулируется величина фронтальной и боковой парусности ветроколеса, что позволяет эффективно использовать ветроколесо для

1761972 самоориентации на ветер, Остановка и сброс лобового давления на ветроколесе может достигаться путем поворота частей ступицы (и соответственных лопастей ветроколеса) ребром к набегающему потоку параллельно валу ветроколеса.

Впервые становится возможной стабилизация частоты вращения ветроколеса с большим числом лопастей без увода ветроколеса из-под ветра и без поворота каждой лопасти в отдельности.

Вследствие вышесказанного достигается повышение надежности многолопастного ветроколеса и ветроагрегата в целом, а также упрощение конструкции и повышение качества производимой электроэнергии в случае, когда нагрузкой служит электрогенератор, Отличительным признаком настоящего предложения является наличие разрезной ступицы с поворотными частями, что позволяет: осуществить одновременный поворот всех лопастей при минимуме подвижных соединений; изменять фронтальную и боковую парусность ветроколеса для самоустанова на ветер и сброса избыточного лобового давления.

Совокупность введенных связей позволяет обеспечить достижение поставленной цели, На фиг,1 показано ветроколесо с подветренной стороны; на фиг,2 — ветроколесо, вид сверху; на фиг.3 — вид по стрелке А на фиг,1 (кинематическая зубчатая коническая связь между поворотными частями разрезной ступицы).

Многолопастное ветроколесо (фиг,1, 2) образовано радиальными лопастями 1, жесТКо связанными с поворотными частями 2 разрезной ступицы (число лопастей 1 превышает число поворотных частей 2), Каждая поворотная часть 2 шарнирно установлена на валу ветроколеса 3 на радиальных осях.

Вал 3 связан с поворотной головкой 4 ветроагрегата. К каждой поворотной части 2 жестко крепятся центробежные грузы, Каждая поворотная часть 2 (фиг,2) снабжена зубчатыми коническими колесами 8, входящими в зацепление с зубчатым колесом 6, которое установлено на валу 3 и подпружинено относительно него пружиной кручения 7.

Многолопастное ветроколесо работает следующим образом. В пусковом положении пружина 7 через зубчатые колеса 6, 8 (фиг,3) отжимает каждую поворотную часть

2 (фиг.2) в положение I, которое соответст5

55 вует пусковому углу установки лопастей 1.

Наличие кинематической связи мЕжду поворотными частями 2 обеспечивает их синхронный поворот на одинаковые углы. B положении I ветроколесо имеет повышенную боковую парусность, что облегчает самоориентацию ветроколеса на ветер без использования хвостового флюгера с консольным вылетом. При ветре 2,6...3 м/с ветроколесо приходит во вращение.

Но время разгона ветроколеса возрастаюг центробежные силы, действующие на центробежные грузы 5, при этом грузы . стремятся стать в плоскость вращения ветроколеса, и преодолевая усилие предварительно закрученной пружины 7, поворотные части 2 переходят в положение II, котором соответствуют номинальные рабочие угль установки лопастей 1. В этом режиме ветроколесо работает с максимальным значением коэффициента использования энергии ветра. При усилении скорости ветра выше

10...13 м/с несколько возрастает частот вращения ветроколеса и возросшие центро. бежные силы, действующие на центробеж. ные грузы 5, переводят ветроколесо положение III, которому соответствуют от рицательные углы установки лопастей 1, чтс приводит к сбросу избыточной мощности v стабилизации частоты вращения ветроколе са (на фиг.2 изображены положения I, II, III относящиеся к верхней поворотной части 2)

При буре для остановки ветроколеса доста точно повернуть каждую из частей 2 на 90 параллельно валу 3, В этом положении вет роколесо устойчиво к буре и не обладае крутящим моментом. Этот аварийный пово рот можно осуществлять вручную или авто матически посредством условно н показанного приводного механизма.

Формула изобретения

1. Многолопастное ветроколесо, содер жащее лопасти, закрепленные на ступице связанной с горизонтальным валом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличени

КПД и повышения надежности, вал снабже радиальными осями, ступица выполнена виде кинематически связанных частей, каж дая из которых установлена на соответству ющей оси с возможностью поворот; относительно последней и снабжена цент робежными грузами, причем лопастей боль ше, чем частей ступицы, 2. Ветроколесо по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кинематическая связь часте ступицы выполнена в виде зубчатой кони ческой передачи, одно из колес которо установлено на валу и подпружинено отно сительно него.

1761972

1761972 (у (Ъ а VEH0) Составитель О.Кулигина

Техред М,Моргентал Корректор О.Юрковецкая

Редактор А,Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5