Преобразователь энергии потока воздуха

 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразующим энергию потока воздуха во вращательное движение, передаваемое на электрогенератор. Технический результат, заключающийся в повышении КПД и мощности преобразователя, обеспечивается за счет того, что преобразователь энергии потока воздуха, содержащий диски большого диаметра, лопасти, центральную ось, подшипники и опоры, согласно изобретению дополнительно содержит большие подвижные шестерни, малую центральную неподвижную шестерню, звездчатые шестерни и цепную передачу, а диски, на которых на концевых осях расположены лопасти, жестко укреплены на центральной оси. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразующим энергию потока воздуха во вращательное движение, передаваемое на электрогенератор.

Известен преобразователь энергии потока воздуха (ветроэнергетическая установка), содержащий диски большого диаметра, лопасти (пропеллеры), центральную ось (вал), подшипники и опоры (см., например, RU 2107836 С1, кл. F 03 D 5/00, 27.03.1998, фиг.1), по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог изобретения (прототип).

Недостатками преобразователя энергии являются низкий КПД и малая мощность установки из-за низкого КПД преобразования пропеллерами энергии ветра.

Технический результат, заключающийся в повышении КПД и мощности преобразователя, обеспечивается за счет того, что преобразователь энергии потока воздуха, содержащий диски большого диаметра, лопасти, центральную ось, подшипники и опоры, согласно изобретению дополнительно содержит большие подвижные шестерни, малую центральную неподвижную шестерню, звездчатые шестерни и цепную передачу, а диски, на которых на концевых осях расположены лопасти, жестко укреплены на центральной оси.

На концевых осях лопастей, с внешней стороны дисков, жестко укреплены звездчатые шестерни, связанные при помощи цепной передачи с звездчатыми шестернями, расположенными на больших подвижных шестернях.

Большие подвижные шестерни входят в зацепление с малой центральной неподвижной шестерней.

Большие подвижные шестерни при вращении дисков обегают малую центральную неподвижную шестерню половиной своей окружности и при помощи звездчатых шестерен и цепной передачи автоматически располагают лопасти под некоторым оптимальным углом атаки к набегающему потоку воздуха.

На фиг.1 представлен преобразователь энергии потока воздуха, общий вид; на фиг.2 - преобразователь энергии потока, фронтальный вид.

Преобразователь энергии потока воздуха содержит диски 2 большого диаметра, жестко укрепленные на центральной подвижной оси 3. Между дисками 2 расположены лопасти 5, имеющие концевые оси 6, вращающиеся в подшипниках 7, расположенных в отверстиях в дисках 2. На концевых осях 6 жестко укреплены звездчатые шестерни 11, расположенные с внешней стороны дисков 2. С внешней стороны дисков 2 подвижно укреплены большие шестерни 8, которые входят в зацепление с малой центральной неподвижной шестерней 9, жестко связанной с втулкой 10. Центральная ось 3 вращается в подшипниках 4, расположенных во втулках 10, находящихся в верхней части опор 1. Этих опор 1 всего две. На больших подвижных шестернях 8 жестко укреплены звездчатые шестерни 13, при помощи цепной передачи 12 взаимосвязанные с звездчатыми шестернями 11 на концевых осях 6 лопастей 5. Большие подвижные шестерни 8 имеют диаметр вдвое больший, чем малая центральная неподвижная шестерня 9, и при вращении дисков 2 обегают эту малую неподвижную шестерню 9 половиной своей окружности, и при помощи цепной передачи 11-12-13 передают вращение лопастям 5, автоматически располагая их в каждый момент вращения под определенным, оптимальным углом атаки к набегающему потоку воздуха. Лопасти 5 прямые, поэтому набегающий поток воздуха воздействует на них по всей плоскости одинаково.

На концах центральной подвижной оси 3 с внешней стороны опор 1 жестко укреплены шкивы 14, которые при помощи клиноремней 15 передают вращательное движение центральной оси 3 на шкив генератора электрического тока 16.

Преобразователь энергии потока воздуха работает следующим образом.

Поток воздуха набегает фронтально на лопасти 5 справа или слева. Нижняя часть лопасти 5 располагается параллельно потоку воздуха и обтекается сверху и снизу без сопротивления. Другие лопасти 5 располагаются под некоторым углом атаки к потоку воздуха и чем выше расположены лопасти 5 на дисках 2, тем больший угол атаки они имеют относительно потока воздуха, верхняя лопасть 5 имеет угол атаки 90^o, то есть перпендикулярно к потоку воздуха. Это достигается тем, что большие подвижные шестерни 8, жестко связанные с лопастями 5 через цепную передачу 11-12-13, обегая при вращении диска 2 малую центральную неподвижную шестерню 9, автоматически располагают лопасти 5 под некоторым оптимальным углом атаки относительно потока воздуха. Шестерни 8 совершают полный оборот вокруг малой шестерни 9 половиной своей окружности.

Поворот лопастей 5 посредством кинематической связи 8-9-11-12-13 приводит к вращению центральной подвижной оси 3, которая с помощью шкивов 14 и клиноремней 15 передает вращательное движение на шкив электрогенератора 16, где полученную электроэнергию передают потребителям.

Формула изобретения

1. Преобразователь энергии потока воздуха, содержащий диски большого диаметра, лопасти, центральную ось, подшипники и опоры, отличающийся тем, что дополнительно содержит большие подвижные шестерни, малую центральную неподвижную шестерню, звездчатые шестерни и цепную передачу, а диски, на которых на концевых осях расположены лопасти, жестко укреплены на центральной оси.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что на концевых осях лопастей, с внешней стороны дисков, жестко укреплены звездчатые шестерни, связанные при помощи цепной передачи с звездчатыми шестернями, расположенными на больших подвижных шестернях.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что большие подвижные шестерни входят в зацепление с малой центральной неподвижной шестерней.

4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что большие подвижные шестерни при вращении дисков обегают малую центральную неподвижную шестерню половиной своей окружности и при помощи звездчатых шестерен и цепной передачи автоматически располагают лопасти под некоторым оптимальным углом атаки к набегающему потоку воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2