Лопастная установка

 

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам, производящим электрическую энергию за счет использования силы потока воздуха. Технический результат, заключающийся в повышении мощности и КПД установки, обеспечивается за счет того, что в лопастной установке, содержащей лопасти, установленные на штативе с возможностью вращения вокруг своей оси, и генератор электрической энергии, функционально связанный с лопастями и энергопотребителем, согласно изобретению, по меньшей мере, одна из частей генератора соединена с, по меньшей мере, одной из подвижных частей лопастного средства, а, по меньшей мере, один энергопотребитель расположен соосно, по меньшей мере, одной из частей генератора и механически соединен с ней, при этом, по меньшей мере, один энергопотребитель соединен с индуцируемой частью генератора и соосно установлен на ней. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам, производящим электрическую энергию за счет использования силы потока воздуха.

Известна лопастная установка, содержащая лопасти, установленные на штативе с возможностью вращения вокруг своей оси и генератор электрической энергии, функционально связанный с лопастями и энергопотребителем (см., например, GB, 2246173 А, кл. F 03 D 9/00, оп. 1992), по совокупности существенных признаков принятая за ближайший аналог (прототип) изобретения. Недостатками установки являются низкие КПД и надежность.

Технический результат, заключающийся в повышении мощности и КПД установки, обеспечивается за счет того, что в лопастной установке, содержащей лопасти, установленные на штативе с возможностью вращения вокруг своей оси, и генератор электрической энергии, функционально связанный с лопастями и энергопотребителем, согласно изобретению, по меньшей мере одна из частей генератора соединена с, по меньшей мере, одной из подвижных частей лопастного устройства, а, по меньшей мере, один энергопотребитель расположен соосно, по меньшей мере, одной из частей генератора и механически соединен с ней, при этом, по меньшей мере, один энергопотребитель соединен с индуцируемой частью генератора и соосно установлен на ней. По меньшей мере на одной из частей генератора установлен баллон, внутри которого размещен энергопотребитель. Баллон выполнен из непрозрачного материала или полупрозрачного материала с участками более прозрачными. По меньшей мере, один энергопотребитель выполнен в виде светильника с затемненными и более прозрачными частями, который может быть выполнен в форме лампочки.

На фиг.1 изображена лопастная установка, общий вид; на фиг.2 изображен энергопотребитель; на фиг.3 изображена лопастная установка, вид сбоку (вариант исполнения); на фиг.4 изображен пример установки генератора с энергопотребителем; на фиг.5 изображено лопастное устройство с энергопотребителем и баллоном; на фиг.6 изображено лопастное устройство с обоймой, стойкой и фланцами; на фиг.7 изображена лопастная установка с флюгером; на фиг.8 изображена лопастная установка с флюгером (вариант исполнения); на фиг.9 изображена лопастная установка с дополнительными лопастями, соосными основным; на фиг.10 изображена лопастная установка в виде бытового или производственного вентилятора; на фиг.11 изображена лопастная установка в виде вентилятора (вариант исполнения).

Лопастная установка состоит из лопастей 1, закрепленных на валу 2, который выполнен полым и на котором закреплена индуцируемая часть 4 электрического генератора 3 (его статор), аксиально которому размещена его индуцирующая часть 5, например его ротор, который крепится на штативе 6 через подшипник 7, установленный на валу 8 генератора 3, в данном примере этот вал 8 жестко соединен с частью 4 генератора 3. Штатив 6 закреплен на стойке 11, жестко соединенной со станиной 12.

Непосредственно на валу 2 может быть закреплен энергопотребитель, который выполняет функции нагрузки генератора 3 и который может быть выполнен в виде светильника, например в виде лампочки 10, патрон 9, в который она ввернута, установлен непосредственно на валу 2, и через полость которого от индуцируемой части 4 к патрону 9 проведены провода 13.

К валу 2 может быть подсоединена втулка 14, соединяющаяся с ним при помощи фланцев 15 и 16, между которыми установлена шайба 17, имеющая, например, резьбовое соединение с патроном 9 и законтренная с обеих сторон контргайками 18 и 19, также имеющими резьбовое соединение с патроном 9.

На втулке 14 при помощи резьбы может быть закреплен также баллон 20 из прозрачного материала. Таким образом реализуется крепление светильника на корпусе генератора 3 через вал 2. Лопасти 1, вал 2, индуцируемая часть 4, патрон 9 с лампочкой 10 могут быть установлены с возможностью вращения. В случае, если индуцируемая часть 4 установлена непосредственно на стойке 11, а патрон 9 с лампочкой 10 установлен непосредственно на корпусе индуцируемой части 4, т.е. находятся в статическом состоянии, а индуцирующая часть 5 закреплена на комлевой части лопастей 1 или на обойме 22, на которой закреплены и лопасти 1 и которая, в свою очередь, установлена через подшипники 7 на стойке 11 с возможностью вращения вокруг своей оси, то индуцирующая часть 5 подвижна, т.е. может вращаться совместно с лопастями 1, с которыми имеет механическую связь.

Корпус 23 индуцирующей части 5 генератора 3 может быть закреплен на лопастях 1 или на кольцевой обойме 22 при помощи фланцев или приварен к ним, а баллон 20 может быть закреплен на этом корпусе 23 при помощи своих фланцев 24. Баллон 20 может быть выполнен из непрозрачного материала, например металла, или из затемненного материала, например из тонированного стекла или тонированной пластмассы, и одновременно иметь прозрачные участки 21, образующие которых могут иметь форму окружности или эллипса.

В данном примере лампочка 10 неподвижна, а баллон 20 со своими участками 21 вращается при вращении лопастей 1, тем самым создавая эффект мигающего света.

Обычно конструкция генератора электрической энергии состоит из двух частей, которые соединены между собой через подшипники 25. С одной торцевой стороны индуцируемой части 4 при помощи своих фланцев 26 закреплен патрон 9, а с противоположной стороны этой части 4 на ней закреплены фланцы 27, жестко связанные со стойкой 11, например сваренные с ней таким образом, что неподвижная часть генератора 3 крепится на стойке 11. Корпус индуцируемой части 4 проводами 13 соединен с патроном 9. Лопасти 1 могут быть напрямую закреплены на корпусе генератора 3 или на обойме 28, которая сама закреплена на корпусе генератора 3, например запрессована на нем. В корпусе индуцирующей части 5 в качестве возбуждающего устройства электродвижущей силы могут быть установлены постоянные магниты 30. В корпусе индуцируемой части 4 может быть расположена обмотка 29, в которой возбуждается ЭДС и которая проводами 13 соединена с патроном 9, а через него - с нагрузкой, например с лампочкой 10, но в качестве нагрузки или энергопотребителя может использоваться и электронагреватель, например, выполненный в виде спирали. Впрочем, лампа 10 со спиралью накаливания может одновременно выполнять функции нагревателя и светильника.

К корпусу индуцирующей части 5 может быть подсоединен при помощи своих фланцев 31 баллон 20.

Лопастное устройство может быть выполнено в виде флюгера. В этом случае к стойке 11 подсоединена индуцируемая часть 4, при этом стойка 11 располагается горизонтально, на конце ее установлен хвостовик 34. Стойка 11 крепится на штативе 32, который разделен на две части, между которыми выполнен подшипник 33 таким образом, что верхняя часть штатива 32 имеет возможность вращаться вокруг своей оси, в то время как нижняя часть относительно подшипника 33 установлена на станине 12 неподвижно.

Генератор может располагаться в стороне от лопастей 1 и непосредственно на них не крепиться, что можно осуществить при помощи конической передачи. Вал 2, который в данном случае выполнен сплошным и на котором установлены лопасти 1, закреплен через подшипник 3 на обойме 36 с возможностью вращения вокруг своей оси, а обойма 36 закреплена на угловом кронштейне 37, например приварена к нему, который крепится через втулку 38, например, сваренную с ним, на верхней части штатива 32 жесткой посадкой. С противоположной стороны обоймы 36 на валу 2 закреплено колесо 35 конической передачи, соединенное с шестеренкой 39, которая крепится на верхней части штатива 32 через подшипник 40 с возможностью вращения вокруг своей оси. На верхней части штатива 32 при помощи фланцев 41 закреплен вал 8 генератора 3, соединенный с индуцируемой частью 4, а индуцирующая часть 5 при помощи стоек 42 соединена с торцевой стороной шестеренки 40, которые, например, приварены к ней. К верхней части штатива 32 при помощи сварки закреплен отвод 43, на конце которого установлен хвостовик 34. На индуцируемой части 4 закреплен патрон 9 с нагрузкой или энергопотребителем, например с лампочкой 10.

Последовательно с основными лопастями 1 могут быть установлены дополнительные лопасти 45. Такое исполнение лопастного устройства может быть реализовано следующим образом. На валу 8, соединенном с индуцируемой частью 4, жестко закреплена втулка 44, например запрессована в нем. На втулке 44 закреплены лопасти 45, например приварены к ней. Втулка 44 имеет отвод 46, через подшипник 47 соединенный с обоймой 48, которая жестко закреплена на штативе 32, например приварена к нему, при этом отвод 46 закреплен в этой обойме 48 с возможностью вращения вокруг своей оси.

В остальном конструкция совпадает с предыдущими примерами. Лопасти 1 закреплены на корпусе генератора 3, с его частями 4 и 5 соединены баллон 20 и лампочка 10 с патроном 9, к штативу 32 может быть подсоединен хвостовик 34, а штатив 32, который разделен на две части подшипником 33, имеет возможность вращения верхней части относительно нижней части. Таким образом реализуется принцип работы флюгера.

Геометрия лопастей 1 имеет противоположную геометрию по отношению к геометрии лопастей 45, т.е. передние и задние кромки у лопастей 1 расположены с противоположной стороны по отношению к расположению передней и задней кромок у лопастей 45, что позволяет вращаться от одного и того же потока воздуха лопастям 1 в противоположную сторону по отношению к направлению вращения лопастей 45, что позволяет увеличить скорость вращения вала 8 по сравнению с вращением вала 8 при использовании одних только лопастей 1.

Лопастное устройство работает следующим образом. Поток воздуха начинает раскручивать лопасти 1, одновременно раскручивая вал 2, на котором эти лопасти 1 закреплены. В свою очередь, вал 2 начинает вращать индуцируемую часть 4 генератора 3. При ее вращении индуцирующая часть 5 генератора 3 начинает возбуждать ЭДС в индуцируемой части 4, под ее воздействием в цепи обмотки 29 возникает электрический ток и загорается лампочка 10.

В другом примере лопасти 1 вращаются независимо от стойки 11, на которой они закреплены. В этом примере индуцируемая часть 4 неподвижна, а индуцирующая часть 5 вращается вместе с лопастями 1, наводя ЭДС в индуцируемой части 4, далее принцип работы совпадает с предыдущим примером, за исключением того, что лампочка 10 неподвижна.

При выполнении лопастного устройства с флюгером подвижная часть штатива 32 и хвостовик 34 позволяют улавливать направление меняющегося потока воздуха и разворачивают лопасти 1 по его направлению и, тем самым, увеличивают КПД работы лопастного устройства.

Применение конической передачи позволяет использовать лампочку 10 вертикально, в стороне от вращающихся лопастей 1. В данном примере вращательное движение лопастей 1 передается валу 8 через коническую передачу.

При выполнении лопастного устройства со сдвоенными лопастями на валу генератора 3 закреплены лопасти 45, вращающиеся от одного потока воздуха в противоположную сторону по отношению к вращению лопастей 1 от того же потока воздуха, и закрепленные на подвижном корпусе генератора 3.

Лампочка 10 может быть выполнена так же, как и баллон 20, из затемненного материала с просветами 49, например, в виде эллипса или круга, что позволяет получить эффект мигания света при ее вращении.

Лопастная установка может быть выполнена в виде бытового или производственного вентилятора 50. В этом примере приводом вентилятора может быть электродвигатель 51, который своими фланцами 52 закреплен на пластине 53 с отверстиями 54 для потока воздуха, установленной на стойке 11, например приваренной к нему. Вал 55 электродвигателя 51 через отверстие 56 в пластине 53 при помощи фланцев 57, приваренных, например, к нему, соединен с корпусом генератора 3, на котором установлены также лопасти 1 и пустотелый вал 2, закрепленный во втулке 58 при помощи стопорного болта 59. Втулка 58 закреплена на решетке 60, например приварена к ней, при этом решетка при помощи своих фланцев 61, например, приваренных к ней, установлена на пластине 53.

В другом исполнении патрон 9, закрепленный непосредственно на корпусе генератора 3, жестко соединен с защитной решеткой 60 при помощи накидных гаек 62, имеющих резьбовое соединение с этим патроном 9. Вал 8 генератора 3 при помощи муфты 63 соединен с валом 55, на котором установлены лопасти 1, например, приваренные к нему. Здесь роль ветра выполняет электродвигатель 51, вращающий вал 8 или корпус генератора 3 и одновременно лопасти 1, тем самым он приводит генератор 3 в рабочее состояние, т.е. генератор 3 производит электроэнергию, передаваемую нагрузке, например лампочке 10.

Формула изобретения

1. Лопастная установка, содержащая лопасти, установленные на штативе с возможностью вращения вокруг своей оси, и генератор электрической энергии, функционально связанный с лопастями и энергопотребителем, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из частей генератора соединена с, по меньшей мере, одной из подвижных частей лопастного устройства, а, по меньшей мере, один энергопотребитель расположен соосно, по меньшей мере, одной из частей генератора и механически соединен с ней, при этом, по меньшей мере, один энергопотребитель соединен с индуцируемой частью генератора и соосно установлен на ней.

2. Лопастная установка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, на одной из частей генератора установлен баллон, внутри которого размещен энергопотребитель.

3. Лопастная установка по п.2, отличающаяся тем, что баллон выполнен из непрозрачного материала или полупрозрачного материала с участками более прозрачными.

4. Лопастная установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один энергопотребитель выполнен в виде светильника с затемненными и более прозрачными частями, который может быть выполнен в форме лампочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11