Ветряк осевой с занавесками
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения электрического тока за счет ветряных двигателей в больших объемах. Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента полезного действия (КПД), а также надежности при эксплуатации, обеспечивается за счет того, что в ветряке, включающем вертикальную ось, по сторонам которой закреплены консоли с вертикальным экраном, согласно изобретению консоли выполнены в виде труб, закрепленных растяжками к вертикальной оси, вертикальный экран образован занавесками, закрепленными на металлических рамках, причем металлические рамки закреплены снизу и сверху на трубах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения электрического тока за счет ветряных двигателей в больших объемах.
Известен ветродвигатель, содержащий вертикальную ось, по сторонам которой закреплены консоли с вертикальным экраном (см. US 3920354 А1, кл. F03D 3/06, 18.11.1975), по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог (прототип) изобретения.
Недостатками ветродвигателя являются низкий коэффициент полезного действия (КПД), а также громоздкость и невысокая эффективность.
Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента полезного действия (КПД), а также надежности при эксплуатации, обеспечивается за счет того, что в ветряке, включающем вертикальную ось, по сторонам которой закреплены консоли с вертикальным экраном, согласно изобретению, консоли выполнены в виде труб, закрепленных растяжками к вертикальной оси, вертикальный экран образован занавесками, закрепленными на металлических рамках, причем металлические рамки закреплены снизу и сверху на трубах.
Занавеска выполнена из ткани, закрепленной на спицах, сжатых болтами в верхней части между металлическими полосами.
Рамка снабжена втулками, а металлические полосы - плечиками, качающимися во втулках, с возможностью принимать под действием ветра занавеской вертикального положения во время рабочего хода, а при холостом ходе - горизонтального положения.
На фиг.1 изображен ветряк осевой с занавесками, общий вид;
на фиг.2 изображено крепление занавесок к металлическим рамкам.
Ветряк осевой представляет из себя конструкцию, состоящую из четырех труб 1, установленных в землю. Между ними, на стальную плиту 4, устанавливается труба-ось 3 диаметром 200 мм с конусом внизу для фиксации и вращения в гнезде на плите 4. Для монтажа трубы 3 в вертикальное положение, а также для сборки ветряка подручными средствами плита 4 шарнирно крепится к стальной плите, на которой она лежит. На концах труб 1 устанавливаются опорные ролики 2, в которых вращается ось 3. Выше роликов 2 к трубе 3 шарнирно крепятся четыре трубы 6 длиной по 16 метров, подвешенные на растяжках 7. Высота от земли труб 6 составляет семь метров.
На каждой трубе 6, в верхней ее части, на штыри 10 устанавливаются рамки 8 в количестве 14 штук с занавесками 9, образующими вертикальный экран с площадью 56 м2, расположенными по четыре в каждой рамке 8. При этом с нижней стороны трубы 6 в приваренные квадратные отрезки 16 также вставляются и фиксируются болтами рамки 8 с пятью занавесками 9. Причем нижний ряд на одну занавеску 9 получается больше, что необходимо для ориентации центра тяжести ветряка и стабилизации экрана при движении.
К рамке 8 с одной стороны приварена круглая втулка 11 с пластмассовыми вставками. С другой стороны вставки вставляются в приваренные гнезда вместе с занавеской 9 и фиксируются шплинтами в отверстия гнезда.
Металлическая полоса 12 соединяется с другой полосой болтами 15, между которыми стягиваются спицы 13 из нержавеющей проволоки, обтянутые тканью и прошитые около спиц 13. Перемычка 17 из стального прутка приварена к рамке 8 и служит опорой для спиц 13 при рабочем ходе для нижнего ряда занавесок 9. Для последующего ряда занавесок 9 опорой для спиц 13 будет служить верхняя часть нижней занавески 9, то есть стальная полоса 12.
Металлические полосы 12 снабжены плечиками 14, приваренными с нижней стороны к полосе 12, что позволяет полосам 12 служить противовесом для принятия занавесками 9 горизонтального положения при холостом ходе - повороте трубы 6. Плечики 14 выполняют большой толщины (12 мм), так как они всегда находятся в трении, обеспечивая расположение занавесок 9 то горизонтально, то вертикально.
Звездочка 5 при износе зубьев для ее замены состоит из двух половин и крепится болтами к металлическому диску, приваренному к осевой трубе 3.
Ветряк осевой с занавесками работает следующим образом.
Занавески 9, закрепленные на металлических рамках 8 и состоящие из стальных спиц 13 с закрепленной на них тканью, совершают колебательные движения, приводя в действие вертикальную ось 3, вращение которой посредством закрепленной внизу звездочки 5, цепной передачи (не показана) и редуктора (не показан) передается на вал электрогенератора (не показан), при этом, чем длиннее труба-ось 3 (то есть рычаг) с занавесками, тем большая мощность создается на валу генератора, далее полученная таким образом энергия вращения преобразуется в любые другие виды энергии, например, в электрическую энергию.
Чем легче занавеска 9, тем выше ее возможность принимать горизонтальное положение против ветра с противоположной стороны экрана, что способствует повышению КПД ветряка.
Легкость занавески 9 обеспечивается тем, что между двумя металлическими полосами 12 сжимаются болтами металлические тонкие спицы 13 вместе с легкой тканью и ткань около спиц 13 прошита, что создает собственно вертикальный экран. Плечики 14, посредством которых занавеска 9 входит во втулки рамки 8, приварены с нижней стороны к одной из полос 12, что позволяет занавескам 9 лучше принимать горизонтальное положение.
Вся конструкция рассчитана на продолжительный срок службы, за исключением занавесок, но они легко сменяемы. Вес около 5 тонн. Предполагаемая мощность 50 кВт.
При использовании для монтажа конструкции моторной механизации экран ветряка можно довести до 100 кв.м и более. Строя из таких ветряков ветропарки по сто и более штук, можно будет решить одну из самых энергоемких проблем ЖКХ, такую как отопление домов в городах и поселках. Вместо котельных с дымящимися трубами сооружаются водохранилища с верхней теплоизоляцией, и электроэнергия с ветряков поступает для нагрева воды. Вода нагревается и в летнее время аккумулирует электроэнергию. В бассейн с горячей водой устанавливается центробежный насос и осуществляется циркуляция воды бассейн - дома с начала отопительного сезона.
1. Ветряк, включающий вертикальную ось, по сторонам которой закреплены консоли с вертикальным экраном, отличающийся тем, что консоли выполнены в виде труб, закрепленных растяжками к вертикальной оси, вертикальный экран образован занавесками, закрепленными на металлических рамках, причем металлические рамки закреплены снизу и сверху на трубах.
2. Ветряк по п.1, отличающийся тем, что занавеска выполнена из ткани, закрепленной на спицах, сжатых болтами в верхней части между металлическими полосами.
3. Ветряк по п.2, отличающийся тем, что рамка снабжена втулками, а металлические полосы - плечиками, качающимися во втулках, с возможностью принимать под действием ветра занавеской вертикального положения во время рабочего хода, а при холостом ходе - горизонтального положения.
