Ветродвигатель

 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям с постоянной скоростью вращения ветроколеса. Технический результат, заключающийся в достижении постоянного числа оборотов ветродвигателя при любой скорости ветра, обеспечивается за счет того, что в ветродвигателе, содержащем несущий вал, установленное на нем рабочее колесо со ступицей и закрепленными на ней лопастями, регулятор мощности, согласно изобретению сопряжение несущего вала со ступицей выполнено в виде подвижного зацепления, при этом валики поворотных лопастей кинематически связаны между собой и с несущим валом при помощи тяговой тарелки, закрепленной на торце несущего вала, и шарнирных двузвенных рычагов, а регулятор мощности выполнен в виде пружины, надетой на вал между упором и подвижной ступицей, на которой закреплен регулируемый трубчатый упор. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, касается конструкции ветродвигателей с постоянной скоростью вращения ветроколеса. Конструкция обеспечивает защиту ветродвигателя от разрушения при ураганной скорости ветра.

Известны ветродвигатели по а.с. N 1216415, 1346847, 1337548 и другие, в которых регулирование скорости вращения происходит за счет изменения центробежных сил регуляторов, возникающих с изменением числа оборотов ветродвигателя, такая система реагирует не на причину (усиление ветра), а на следствие - ускорение вращения. Поэтому получить постоянную скорость ветродвигателя невозможно, по этой же причине невозможно защитить ветродвигатель от перегрузок.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является техническое решение по а.с. N 1242636, в котором регулирование скорости происходит только при возрастании крутящего момента.

В случае снятия нагрузки крутящий момент на рабочем валу не увеличится, следовательно, рабочие лопатки останутся на своих установочных углах, что приведет к увеличению скорости вращения при усилении ветра.

Цель изобретения - достижение постоянного числа оборотов ветродвигателя при любой скорости ветра.

Поставленная цель достигается следующим образом.

Сопряжение несущего вала со ступицей ветроколеса выполнено в виде подвижного шлицевого соединения, при этом валики поворота лопастей кинематически связаны между собой и несущим валом при помощи тяговой тарелки, закрепленной на торце несущего вала и шарнирных двузвенных рычагов, а регулятор мощности выполнен в виде пружины. надетой на вал между упором и подвижной ступицей, на которой установлен регулируемый трубчатый упор.

На фиг. 1 изображен многолопастной ветродвигатель с горизонтальной осью вращения рабочего вала; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Ветродвигатель содержит несущий вал 1, на шлицы которого установлена ступица 2, к которой крепятся поворотные лопасти 3, имеющие аэродинамический профиль, регулятор мощности, состоящий из пружины 4, упорной шайбы 5, регулировочной гайки 6, регулируемого трубчатого упора 7, тяговой тарелки 8, двузвенных шарнирных рычагов 9, валиков 10 поворота лопастей. Тяговая тарелка 8 крепится к торцу вала 1 переходником 11, на который надевается обтекатель 12 и прижимается коком 13.

Ветродвигатель работает следующим образом.

При отсутствии ветра пружина 4 сдвигает ступицу 2 по несущему валу 1 в исходное крайнее правое положение. Угол атаки лопастей 3 установлен 55-60^o.

При малой скорости ветра (1-3 м/с) на лопастях 3, расположенных под углом (55-60^o) к потоку, возникает подъемная сила, создающая крутящий момент на валу 1. Ветродвигатель приходит в движение, одновременно с возникновением подъемной силы на лопасти 3 действуют силы лобового сопротивления, направленные параллельно оси вала 3, которые стремятся сдвинуть ступицу 2 и сжать пружину 4. При малых скоростях ветра (1:3 м/сек) усилия пружины 4 хватает, чтобы удержать ступицу 2 в исходном положении и сохранить установленные углы атаки (55-60^o). При необходимости жесткость пружины в исходном положении устанавливается регулировочной гайкой 6, навинченной на упор 5. При дальнейшем увеличении скорости ветра одновременно с увеличением подъемной силы увеличивается сила лобового сопротивления ветроколеса, которая сдвигает ступицу 2, сжимая пружину 4, при этом происходит разворот валиков 10 лопастей 3 под действием шарнирных двузвенных рычагов 9 и тяговой тарелки 8. Таким образом, автоматически изменяется угол атаки лопастей 3 в зависимости от скорости ветра. С увеличением скорости ветра угол атаки уменьшается, с уменьшением скорости ветра угол атаки увеличивается. При этом скорость вращения ветродвигателя остается практически постоянной.

При увеличении скорости ветра выше расчетной (10 м/с) лобовое сопротивление ветродвигателя растет, рабочая пружина 4 сжимается ступицей 2 до тех пор, пока трубчатый упор 7 не будет контактировать с упорной шайбой 5, соответственно угол атак лопастей 3 уменьшится до 0-3^o. При необходимости упором 7 возможна установка углов атаки нулевой подъемной силы, когда лопасти 3 ветродвигателя полностью флюгируются при ураганной скорости ветра (свыше 25 м/с).

Формула изобретения

Ветродвигатель, содержащий несущий вал, установленное на нем рабочее колесо со ступицей и закрепленными на ней лопастями, регулятор мощности, отличающийся тем, что сопряжение несущего вала со ступицей выполнено в виде подвижного зацепления, при этом валики поворотных лопастей кинематически связаны между собой и с несущим валом при помощи тяговой тарелки, закрепленной на торце несущего вала, и шарнирных двузвенных рычагов, а регулятор мощности выполнен в виде пружины, надетой на вал между упором и подвижной ступицей, на которой закреплен регулируемый трубчатый упор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2