Отопительная ветроустановка
Владельцы патента RU 2414653:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) (RU)
Изобретение относится к ветротеплоэнергетике и может быть использовано для теплоснабжения жилых и производственных помещений. Отопительная установка содержит ветроколесо и связанный с ним при помощи кривошипно-шатунного механизма и вертикальной тяги поршень, под которым через упругие элементы размещены плавающие поршни, установленные в стакане с вертикальными прорезями, последний коаксиально размещен в центре корпуса. От каждого поршня, из отверстий в ограничителях, отходят через прорези трубки, соединенные с лопастями, находящиеся в полости между корпусом и стаканом. Снаружи стакана вверху и на середине к нему прикреплены ячейки, заполненные теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом. В нижней части корпуса установлен тепловой электрический нагреватель в виде дуги. Такая установка имеет высокий коэффициент преобразования механической энергии в тепловую, проста и надежна в эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к ветротеплоэнергетике и может быть использовано для теплоснабжения жилых и производственных помещений.
Известна водоподъемная ветроустановка, содержащая ветроколеса и связанный с ним при помощи кривошипно-шатунного механизма и вертикальной тяги насос, имеющий размещенный в водоисточнике цилиндр и подпружинный поршень (АС 1437571, СССР).
Известная ветроустановка не предназначена для отопления помещений.
Известен ветровой теплогенератор, содержащий ветродвигатель, редуктор, связанный через горизонтальные валы и электромагнитные муфты с теплогенератором и электрогенератором, эксцентрик, закрепленный на валу, контактирующий с преобразовательным вертикально перемещающимся механизмом внутри теплогенератора (патент РФ 2279568).
Известный ветровой теплогенератор сложен по конструкции и предназначен, помимо вырабатываемой им тепловой энергии, для использования его в выработке электрической энергии.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гидравлический демпфер, содержащий корпус с крышкой и коаксиально расположенный в нем стакан, внутри которого размещены шток с поршнем и последовательно связанные с ним через упругие элементы плавающие поршни (АС 1401187, СССР).
Известный гидравлический демпфер имеет разные частоты колебания извне, с образованием тепловой энергии в малых количествах, рассеиваемой рабочей жидкостью внутри корпуса.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в получении максимально возможного количества тепловой энергии, переходящей через стенки корпуса в отапливаемое помещение, и повышении коэффициента преобразования механической ветровой энергии в тепловую.
Указанный технический результат достигается тем, что в отопительной ветроустановке, содержащей ветроколесо и связанный с ним при помощи кривошипно-шатунного механизма и вертикальной тяги поршень, корпус с крышкой и стакан, соединенный согласно изобретению последовательно с поршнем, имеющий сферический шарнир, через упругие элементы размещены плавающие поршни с дроссельными отверстиями. Все поршни имеют ограничители с отверстиями, в которых жестко закреплены трубки, через вертикальные прорези в стакане гидравлически связаны с пустотелыми лопастями, стенки которых имеют сверху и снизу отверстия, и выполнены они с уклоном 15-20° в сторону корпуса. Снаружи стакана вверху и на середине к нему прикреплены ячейки, заполненные теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом. В нижней части корпуса установлен тепловой электрический нагреватель в виде дуги, сообщенный электрически через провода с силовым электрощитом.
На чертежах представлено упрощенное изображение отопительной установки, где на фиг.1 - продольный разрез; на фиг.2 - лопасти установки и на фиг.3 - ячейки с теплоаккумулирующим веществом (вид сверху).
Отопительная ветроустановка содержит ветроколесо 1 и связанный с ним при помощи кривошипно-шатунного механизма 2 и вертикальной тяги 3 поршень 4, имеющий сферический шарнир 5 и размещенный в стакане 6, установленный жестко коаксиально корпусу 7 с крышкой 8. Под поршнем 4 последовательно, связаны с ним через упругие элементы 9, размещены плавающие поршни 10 (один и боле), в которых выполнены дроссельные отверстия 11. Все поршни в стакане 6 имеют ограничители 12 с отверстиями 13, в которых жестко закреплены трубки 14, связанные гидравлически с лопастями 15, имеющие сверху и снизу отверстия 16, размещены они в полости 17 между стаканом 6 и корпусом 7. Лопасти 15 выполнены в виде пустотелых сегментов с уклоном в сторону корпуса обоих стенок на 15-20°. Стакан 6 имеет с боков вертикальные прорези 18 шириной не менее диаметра трубок 14, а снаружи вверху и на середине к нему прикреплены ячейки 19, заполненные теплоаккумулирующим веществом (не показано) с фазовым переходом в области рабочих температур установки. Через пробку 20 в крышке 8 внутрь корпуса 7 заливают высоковязкую жидкость (трансформаторное или веретенное масло) до покрытия ею верхних ячеек 19. На крышке 8 вокруг тяги 3 установлено сальниковое устройство 21, а в нижней части корпуса 7 в полости 17 установлен тепловой электрический нагреватель (ТЭН) 22 в виде дуги, сообщенный электрически через провода с силовым электрощитом (не показан).
От каждого поршня из отверстий 13 отходят, например, четыре трубки 14, проходящие через прорези 18 и прикрепленные к четырем лопастям 15. Зазор между лопастями от 0,5÷10 мм.
Отопительная ветроустановка работает следующим образом.
При достаточной силе ветра вращение ветроколеса 1 преобразуется при помощи кривошипно-шатунного механизма 2 и тяги 3 в возвратно-поступательное перемещение поршней 4 и 10. При движении поршней вниз высоковязкая жидкость перетекает через дроссельные отверстия 11 в верхнюю и среднюю части стакана 6, а через прорези 18, трубки 14 и лопасти 15 она вытесняется через отверстия 16 в полость 17. Упругие элементы 9 сдавливаются, заставляя обтекать жидкость вокруг своих витков, с очевидным преобразованием механической энергии в тепловую. При движении поршней вверх жидкость через отверстия 11, 16 и прорези 18 перетекает из полости 17 в стакан 6. Постоянное и периодическое перемещение жидкости из стакана 6 в полость 17 и обратно - совершается механическая работа, которая преобразуется в тепловую энергию, и тем самым она нагревается. Получаемое тепло нагревает ячейки 19 и корпус 7 установки, после чего тепловая энергия расходуется на обогрев помещения. При временном прекращении ветра ячейки 19 начнут возвращать накопленное ими тепло жидкости, а через нее тепловая энергия поступит в помещение. При длительном отсутствии ветра включают в работу электрический нагреватель 22, и установка будет работать как масляный обогреватель. Уклон лопаток 15 в сторону корпуса 7 будет способствовать стоку, натоку жидкости внутри полости 17, и тем самым будет совершаться работа с переходом ее в тепловую энергию. Сальниковое устройство 21 исключает выброс паров и капелек жидкости за пределы установки.
Предлагаемая отопительная установка проста по конструкции, надежна в работе и эксплуатации, не требует периодического наблюдения и ремонта. Она может быть использована для отопления помещений дачных домиков, гаражей, передвижных вагончиков.
1. Отопительная установка, содержащая ветроколесо и связанный с ним при помощи кривошипно-шатунного механизма и вертикальной тяги поршень, корпус с крышкой и стакан, отличающаяся тем, что последовательно с поршнем, имеющим сферический шарнир, через упругие элементы размещены плавающие поршни с дроссельными отверстиями, все поршни имеют ограничители с отверстиями, в которых жестко закреплены трубки, через вертикальные прорези в стакане гидравлически связанные с пустотелыми лопастями, стенки которых имеют сверху и снизу отверстия, причем стенки лопастей выполнены с уклоном 15-20° в сторону корпуса.
2. Отопительная установка по п.1, отличающаяся тем, что снаружи стакана вверху и на середине к нему прикреплены ячейки, заполненные теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом.
3. Отопительная установка по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части корпуса установлен тепловой электрический нагреватель в виде дуги, сообщенный электрически через провода с силовым электрощитом.
