Ветронасосная установка

Изобретение относится к ветронасосным установкам. Ветронасосная установка содержит силовую ветротурбину, кинематически связанную через силовой вал и расположенный на нем кривошип переменного радиуса вращения со штангой поршневого насоса, шарнирно присоединенной к пальцу кривошипа, силовой вал имеет сквозное концентрическое отверстие, через которое пропущен вспомогательный вал, одним концом связанный со вспомогательной ветротурбиной, установленной с возможностью вращения на силовом валу, а другим концом - зубчатым зацеплением с шестерней, установленной на промежуточной оси кривошипа, при этом палец кривошипа закреплен на шестерне со смещением относительно ее оси, а синхронная быстроходность вспомогательной ветротурбины равна быстроходности, при которой коэффициент использования энергии ветра силовой ветротурбины имеет максимальное значение. Изобретение направлено на повышение производительности ветронасосной установки. 3 ил.

 

Изобретение относится к средствам механизации и может быть использовано для водоснабжения отгонных пастбищ и садовых участков.

Известна ветронасосная установка [1], содержащая ветротурбину, кинематически связанную со штангой поршневого насоса через вал и кривошип. При этом плечо кривошипа с целью изменения хода поршня и согласования тем самым моментных характеристик турбины и насоса регулируется.

Недостатком данной ветронасосной установки является то, что регулирование осуществляется не по отклонению регулируемой величины от заданной, а по возмущению. Это не обеспечивает работу ветротурбины с максимальным коэффициентом использования энергии ветра при различных скоростях ветра и различных величинах момента сопротивления поршневого насоса. Кроме того, система регулирования кинематически сложна, имеет большое количество трущихся частей, громоздкую и ненадежную конструкцию.

Это снижает производительность и надежность ветронасосной установки в целом, и, как следствие, снижает эффективность использования ветронасосной установки.

Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности ветронасосной установки.

Технический результат достигается за счет того, что в ветронасосной установке, содержащей силовую ветротурбину, кинематически связанную через силовой вал и расположенный на нем кривошип переменного радиуса вращения со штангой поршневого насоса, шарнирно присоединенной к пальцу кривошипа, силовой вал имеет сквозное концентрическое отверстие, через которое пропущен вспомогательный вал, одним концом связанный со вспомогательной ветротурбиной, установленной с возможностью вращения на силовом валу, а другим концом - зубчатым зацеплением с шестерней, установленной на промежуточной оси кривошипа, при этом палец кривошипа закреплен на шестерне со смещением относительно ее оси, а синхронная быстроходность вспомогательной ветротурбины равна быстроходности, при которой коэффициент использования энергии ветра силовой ветротурбины имеет максимальное значение.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом (Фиг. 1, 2 и 3).

Ветронасосная установка содержит силовую ветротурбину 1, кинематически связанную со штангой 2 поршневого насоса (на чертеже не показан) через силовой вал 3 и жестко закрепленный на нем кривошип 4. Силовой вал 3 имеет сквозное концентрическое отверстие, через которое пропущен вспомогательный вал 5. Одним концом вспомогательный вал через блок шестерен 6, 7 и 8 кинематически связан со вспомогательной ветротурбиной 9, а другим концом зубчатым зацеплением связан с шестерней 10, установленной с возможностью вращения на промежуточной оси 11 кривошипа 4 и являющейся составной его частью. Штанга 2 поршневого насоса шарнирно связана с закрепленным на шестерне 10 со смещением относительно ее оси пальцем 12 кривошипа 4. Углы заклинивания лопастей ветротурбин рассчитаны таким образом, что синхронная быстроходность вспомогательной ветротурбины равна быстроходности, при которой коэффициент использования энергии ветра силовой ветротурбины имеет максимальное значение. Для большинства ветротурбин эта быстроходность примерно в два раза меньше их синхронной быстроходности.

Работает ветронасосная установка следующим образом.

При слабом ветре силовая ветротурбина не в состоянии преодолеть момент трогания поршневого насоса и поэтому не вращается. В то же время вспомогательная ветротурбина при достаточно большом передаточном отношении от ее оси к шестерне 10 работает в режиме, близком к режиму холостого хода. Через зубчатое зацепление она приводит во вращение шестерню 10, по часовой стрелке, если смотреть по направлению А. При этом расстояние между осями пальца 12 и вспомогательного вала 5, являющееся плечом приложения силы к штанге 2 поршневого насоса, уменьшается. Уменьшается, следовательно, и момент сопротивления насоса на силовом валу 3 силовой ветротурбины 1.

Как только этот момент сопротивления станет меньше момента, развиваемого силовой ветротурбиной, она стронется с места и начнет увеличивать частоту вращения. Когда частоты вращения ветротурбин сравняются, уменьшение плеча приложения силы к штанге насоса прекратится, прекратится и нарастание частоты вращения силовой ветротурбины. Наступит установившийся для данной скорости ветра оптимальный режим, при котором силовая ветротурбина будет вращаться с быстроходностью, соответствующей для этой турбины максимальному коэффициенту использования энергии ветра. Поэтому силовая ветротурбина будет передавать на поршневой насос максимальную мощность при данной скорости ветра, обеспечивая максимальную производительность насоса.

Если произойдет увеличение скорости ветра, быстроходность силовой ветротурбины вследствие увеличения ее частоты вращения станет больше оптимальной. При этом коэффициент использования энергии ветра станет меньше его максимального для данной ветротурбины значения. Турбина будет передавать на поршневой насос меньшую мощность, чем она могла бы передавать ее при этой скорости ветра, работая в оптимальном режиме. В то же время вспомогательная ветротурбина будет иметь синхронную быстроходность согласно условию ее выбора, равную оптимальной быстроходности главной ветротурбины, т.е. ее частота вращения будет меньше частоты вращения главной ветротурбины. Таким образом, направление вращения вала 5 вспомогательной ветротурбины по отношению к валу 3 главной ветротурбины изменится по сравнению с первоначальным на противоположное. Шестерня 10 начнет вращаться против часовой стрелки, плечо приложения сил увеличиваться, момент сопротивления валу силовой ветротурбины также увеличиваться, а частота вращения постепенно уменьшаться в конечном итоге до оптимальной частоты вращения для этой увеличенной скорости ветра. При этом частоты вращения силового и вспомогательного валов опять сравняются, вращение шестерни и вследствие этого увеличение плеча приложения сил прекратится. Силовая ветротурбина перейдет в новый установившийся режим с максимальной для данной скорости ветра отдачей энергии.

В случае уменьшения скорости ветра все процессы перехода ветротурбины в новый установившийся режим с оптимальной для этой скорости ветра быстроходностью будут протекать в порядке, обратном описанному выше.

Таким образом, благодаря заявляемому техническому решению ветронасосная установка будет иметь при всех рабочих скоростях ветра максимально возможную для этих скоростей ветра производительность. А отсутствие в ее конструкции громоздких, скользящих друг относительно друга деталей предопределяет ее высокую эксплуатационную надежность. Все это в конечном итоге повышает эффективность использования такой ветронасосной установки.

Источники информации:

1. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Издательство министерства сельского хозяйства СССР. Москва - 1967. С.56.

Ветронасосная установка, содержащая силовую ветротурбину, кинематически связанную через силовой вал и расположенный на нем кривошип переменного радиуса вращения со штангой поршневого насоса, шарнирно присоединенной к пальцу кривошипа, отличающаяся тем, что силовой вал имеет сквозное концентрическое отверстие, через которое пропущен вспомогательный вал, одним концом связанный со вспомогательной ветротурбиной, установленной с возможностью вращения на силовом валу, а другим концом - зубчатым зацеплением с шестерней, установленной на промежуточной оси кривошипа, при этом палец кривошипа закреплен на шестерне со смещением относительно ее оси, а синхронная быстроходность вспомогательной ветротурбины равна быстроходности, при которой коэффициент использования энергии ветра силовой ветротурбины имеет максимальное значение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетическим установкам, работающим от ветра. Аэровысотная ветроэнергетическая установка состоит из турбинно-генераторного блока, поднятого над поверхностью аэростатной оболочкой положительной плавучести в виде полой горизонтально расположенной двояковыпуклой линзы, соединенной гибкими тросовыми связями с зафиксированными на поверхности лебедками.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Вихревой ветротеплогенератор для нагрева жидкого теплоносителя систем отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений в условиях Арктики, содержащий ортогональный ветродвигатель, преобразователь механической энергии в тепловую энергию в виде мешалки с подвижными лопастями, работающими по принципу регулятора Уатта, тепловой аккумулятор, теплообменник и трубопроводы для циркуляции теплоносителя в системах отопления различных объектов.

Изобретение относится к устройству привязных аэростатных комплексов, предназначенных для подъема ветроэнергетических установок и обеспечения их работы на больших высотах.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит вал, ступицу, П-образные магнитопроводы.

Изобретение относится к области электростанций метрополитена на воздушном потоке. Ротор с лопастями на встречных воздушных потоках от движения электропоездов, установленный между встречными тоннелями метрополитена, содержит вертикальный вал.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая энергетическая станция содержит генератор электрического тока, соединенный посредством вертикального вала с воздушной турбиной, расположенной в воздуховоде, сообщенном с воздухозаборником конфузорного типа, установленным в нижней части станции.

Изобретение относится к роторам торцевых электродвигателей синхронного или асинхронного типа. Ротор выполнен в виде проводящего диска с отверстиями, которые содержат магнитопроводящие болты, причем головки болтов установлены на стороне воздушного зазора, а резьбовая часть на противоположной стороне диска содержит навитую ферромагнитную проволоку, зафиксированную стопорами, шайбами и гайками.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ветроэнергетике. Технический результат – повышение удельной мощности.

Изобретение относится к области электромашиностроения. Торцевой ротор электродвигателя, содержащий вал с проводящим диском и замыкающим магнитопроводом, выполненным в виде болтов с головками, обращенными к статору, а с противоположной от статора стороны диска, болты охвачены ферромагнитным тросом, укрепленным с помощью кольца и гаек.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Вертикально-осевая ветротурбина содержит ветроротор с базой для лопастей и лопастями, закрепленный на вертикальном валу, оперение, покрытие нерабочей стороны ветроротора, соосное с валом и выполненное с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и покрытия.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Устройство ветродвигателя, содержащего лопастные винты разного диаметра, расположенные в параллельных вертикальных плоскостях на общей оси вращения от винта малого диаметра к следующему винту большего диаметра относительно предыдущего с зазором между ними, в котором винты представляют собой тихоходные лопастные винты и быстроходные лопастные винты и расположены со смещением на равный угол с возможностью не перекрывания лопастей винтов вдоль общей оси вращения, при этом ветродвигатель выполнен с возможностью самоустановки по потоку ветра при набегании потока ветра под углом к общей оси вращения.

Изобретение относится к ветроколесу. Модульное ветроколесо содержит дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ветроколеса, каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ветроколеса.

Изобретение относится к ветроколесу. Модульное ветроколесо содержит дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ветроколеса, каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ветроколеса.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Каскадный ветрогенератор содержит, по меньшей мере, наклонный воздуховод цилиндрической формы, в нижней части которого установлен нагреватель, к верхней части указанного воздуховода посредством изогнутого переходника присоединен горизонтально расположенный воздуховод, состоящий из отрезков труб цилиндрической формы различного диаметра, соединенных с возможностью форсирования воздушного потока через уменьшение сечения воздуховода, внутри горизонтального воздуховода соосно с ним установлены, по меньшей мере, две осевые турбины, каждая из которых подключена к своему электрогенератору.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Каскадный ветрогенератор содержит, по меньшей мере, наклонный воздуховод цилиндрической формы, в нижней части которого установлен нагреватель, к верхней части указанного воздуховода посредством изогнутого переходника присоединен горизонтально расположенный воздуховод, состоящий из отрезков труб цилиндрической формы различного диаметра, соединенных с возможностью форсирования воздушного потока через уменьшение сечения воздуховода, внутри горизонтального воздуховода соосно с ним установлены, по меньшей мере, две осевые турбины, каждая из которых подключена к своему электрогенератору.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал, закрепленные на нем два одинаковые по конструкции и размерам многолопастные ветроколеса: неподвижное и подвижное, лопасти подвижного ветроколеса первоначально установлены по середине лопастей неподвижного ветроколеса, повышая количество лопастей первого уровня в два раза, ступицы обоих ветроколес имеют взаимные полумуфты сцепления кулачкового типа, обеспечивая поворот подвижного ветроколеса при высоких скоростях ветра на расчетный угол для экранирования лопастей неподвижного ветроколеса, дополнительно содержит пружины растяжения и пневматические амортизаторы для снижения вибрации подвижного ветроколеса при переходе в зону экранирования лопастей неподвижного ветроколеса и уменьшения ветровой нагрузки на ветродвигатель.

Изобретение относится к ветряным турбинам. Ветряная турбина (1) для преобразования энергии ветра в электроэнергию содержит гондолу (2), имеющую головную часть (11) и хвостовую часть (12), первичный ветровой ротор (3), установленный с возможностью вращения относительно гондолы (2) вокруг первичной оси вращения (А1) и содержащий первичную группу лопастей (4), ступицу (5) для крепления вышеупомянутых лопастей (4), выступающую из головной части (11) гондолы (2), а также вал, предназначенный для его вращения с помощью первичного ветрового ротора (3), по меньшей мере один первичный электрогенератор, содержащий по меньшей мере первичный электрический статор, неподвижно закрепленный в вышеупомянутой гондоле (2), и первичный электрический ротор, неподвижно закрепленный на вышеупомянутому валу или установленный с возможностью соединения с вышеупомянутым валом, причем первичный электрогенератор предназначен для преобразования энергии ветра, получаемой вышеупомянутой первичной группой лопастей (4), в электроэнергию.

Изобретение относится к группе двухроторных ветроэнергетических установок. Каждая из двухроторных ветроэнергетических установок включает размещенные на башне ветротурбину с двумя соосными роторами на поворотной платформе, трансмиссию, системы управления углами установки лопастей и положения платформы, электрогенератор.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрическим станциям. Ветроэлектрическая станция содержит опорную конструкцию с железобетонным фундаментом, неподвижную башню в верхней части опорной конструкции с взаимно перпендикулярными друг другу ветроприводами пропеллерного типа.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Безредукторный ветроэлектроагрегат содержит башню, поворотное основание, тихоходное колесо, быстроходные колеса, роторные элементы, статор и направляющее устройство.

Изобретение относится к системе генерирования электрической энергии для летательного аппарата. Система (20) содержит обтекатель (21), содержащий по меньшей мере одну турбину (22), размещенную в передней части (21a) обтекателя (21), и генератор (23) электрической энергии, соединенный с упомянутой турбиной. Передняя часть (21a) обтекателя (21) снабжена средствами (26) впуска воздуха, которые являются подвижными между открытым положением, в котором турбина (22) подвержена потоку воздуха снаружи обтекателя (21), и закрытым положением, в котором турбина (22) скрывается внутри обтекателя (21). Изобретение служит уменьшению аэродинамического лобового сопротивления и увеличивает возможность рекуперации кинетической и потенциальной энергии. 2 н. и 10 з.п. ф-лы,7 ил.

Изобретение относится к ветронасосным установкам. Ветронасосная установка содержит силовую ветротурбину, кинематически связанную через силовой вал и расположенный на нем кривошип переменного радиуса вращения со штангой поршневого насоса, шарнирно присоединенной к пальцу кривошипа, силовой вал имеет сквозное концентрическое отверстие, через которое пропущен вспомогательный вал, одним концом связанный со вспомогательной ветротурбиной, установленной с возможностью вращения на силовом валу, а другим концом - зубчатым зацеплением с шестерней, установленной на промежуточной оси кривошипа, при этом палец кривошипа закреплен на шестерне со смещением относительно ее оси, а синхронная быстроходность вспомогательной ветротурбины равна быстроходности, при которой коэффициент использования энергии ветра силовой ветротурбины имеет максимальное значение. Изобретение направлено на повышение производительности ветронасосной установки. 3 ил.

Наверх