Ветроколесо
Владельцы патента RU 2494283:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. Ветроколесо содержит основание с подшипниками, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, редукторы. Роторы соединены с входными валами редукторов, на выходных валах которых установлены дополнительные лопасти, выполненные с возможностью вращения относительно главной оси. Профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга при повороте дополнительных лопастей. При увеличении ветра на статоры подается напряжение, приводящее к вращению роторов, выходных валов редукторов и, соответственно, повороту дополнительных лопастей. Конструкция ветроколеса обеспечивает возможность изменения количества лопастей в зависимости от скорости ветра, а также повышение надежности из-за отсутствия вращающегося токосъема, обеспечения бесконтактности. 7 ил.
Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности, к регулируемым ветроколесам.
Известны различные регулируемые ветроколеса [1], такие, например, как выводящиеся из-под ветра с воздушными тормозами. Однако наибольшее распространение получили ветроколеса с поворотными лопастями. Применяются схемы со стабилизаторами, с инерционными (центробежными) регуляторами, с поворотом лопасти под давлением ветра.
Наиболее распространены центробежные регуляторы [2, 3, 4], однако им присущи серьезные недостатки, связанные, например, с возникновением автоколебаний (под действием порывов ветра), недостаточной диссипацией энергии в системе, а также с необходимостью наличия грузов, что утяжеляет подвижную лопасть, негативно влияя на массогабаритные показателя ветроколеса.
Наиболее близким к заявленному является ветроколесо [5] с электрическим приводом поворота лопастей, при этом двигатель с передачей устанавливается в ступице, ветроколесо закреплено на основании, которое может быть поворотным, соответственно, имеются лопасти с механизмом поворота, редуктор.
Существенным недостатком данного и подобных ему устройств является необходимость наличия вращающихся токосъемников со щетками, что усложняет конструкцию и понижает надежность из-за необходимости периодического обслуживания.
Изобретение направлено на устранение вращающегося токосъема, на обеспечение бесконтактности, т.е. повышение надежности, а также на обеспечение возможности изменения числа лопастей ветроколеса.
Это достигается тем, что ветроколесо, содержащее основание с подшипниками, ступицу, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, согласно изобретению, выполнено таким образом, что роторы соединены с входными валами редукторов, на выходных валах которых установлены дополнительные лопасти с вращением относительно главной оси, причем профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 и 2 схематично изображено ветроколесо, соответственно, с разложенными и сложенными лопастями (вид спереди), на фиг.3 вид на торцы лопастей в разложенном состоянии, на фиг.4 - в сложенном, фиг.5 - вид ветроколеса сбоку, лопасти разложены, фиг.6 - вид сбоку, лопасти сложены, на фиг.7 представлена кинематическая схема поворота лопастей с использованием не цилиндрического редуктора, как показано на фиг.1, 2, 5, 6, а червячного, в комбинации с угловой передачей.
Ветроколесо содержит основные лопасти 1, дополнительные поворотные (относительно главной оси) лопасти 2, защитный колпак 3 (условно показан пунктиром), внешний 4 и внутренний 5 статоры, закрепленные на основании 6, роторы дискового типа 7, установленные на валах 8, на которых также установлены входные шестерни 9 редукторов, редукторы содержат выходные колеса 10, которые соединены с выходным валом 11, который в свою очередь установлен на подшипник 12 и расположен на неподвижной оси 13. На выходном валу 11 установлены дополнительные лопасти 2 с вращением относительно главной оси, причем профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга. Основание 6 снабжено хвостовым направляющим элементом 14, а также вертикальным подшипником 15, который установлен на верху башни 16. В варианте с червячным редуктором роторы 7 установлены на одних валах с червяками 17, которые входят в контакт с червячными колесами 18, установленными на валах 19. На конце валов установлены конические шестерни 20, вращающие конические колеса 21, на валу 22 которых закреплены поводки 23 к которым в свою очередь крепятся дополнительные лопасти 2.
Ветроколесо работает следующим образом: набегающий поток воздуха (на схеме направлен слева - направо), взаимодействуя с лопастями, приводит их во вращение, направляющее устройство ориентирует башню по направлению ветра; при увеличении скорости ветра на статоры 4 и 5 подается напряжение, обеспечивающее бегущее магнитное поле разной направленности, которое приводит к вращению роторов 7 и валов 8 с шестернями 9, которые в свою очередь вращают выходные колеса 10, которые установлены на валах 11, на которых в свою очередь закреплены дополнительные лопасти 2, которые в результате накладываются на основные лопасти 1, при этом скорость вращения уменьшается и повышаются бурезащитные свойства.
Технико-экономическим преимуществом заявленного ветроколеса является бесконтактность передачи усилия со статора на вращающуюся часть, что обеспечивает возможность изменения числа лопастей и увеличивает регулировочные свойства ветроколеса.
Источники информации:
1. Фатеев Е.М. Ветродвигатели. - ГНТИ, Москва, 1962, с 67;
2. Патент РФ №2211366 / А.М. Литвиненко - Ветроколесо / Опубл. Б.И. №24 27.08.2003;
3. Патент РФ №2249720 / А.М. Литвиненко - Ветроколесо / Опубл. Б.И. №10 10.04.2005;
4. Ветроэнергетика / Под ред. Д. де Рензо, пер. с англ. Под ред. Я.И. Шефтера. - М.; Энергоатомиздат, 1982. - с.113, 3.10;
5. Александров В.Л. Воздушные винты. - Оборонгиз, Москва, 1951, с.59, ориг.37.
Ветроколесо, содержащее основание с подшипниками, ступицу, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, отличающееся тем, что роторы соединены с входными валами редукторов, на выходных валах которых установлены дополнительные лопасти с вращением относительно главной оси, причем профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга.
