Рабочее колесо ветродвигателя
Полезная модель относится к ветроэнергетике и может использоваться как рабочее колесо ветродвигателя. Рабочее колесо ветродвигателя состоит из чашек-полусфер 1, радиальных горизонтальных траверс 11, прикрепленных к ступице 12, установленной на вертикальном валу 13, шарикоподшипников вертикального вала 14. Каждая чашка-полусфера 1 снабжена стержнем 2. Один из концов стержня 2 прикреплен к ободу чашки-полусферы 1. Другой конец стержня 2 закреплен на корпусе 3 пары подшипников. К корпусу 3 присоединен вертикальный стержень 4. Вертикальный стержень 4 имеет груз 5, многократно превышающий вес чашки-полусферы 1. Груз 5 устанавливается в определенном месте на вертикальном стержне 4. Стержни 2 и 4 расположены под углом друг к другу. Каждая чашка-полусфера 1 удалена от вертикального вала 13 на большее расстояние, чем корпус 3 пары подшипников 8. Подшипники 8 расположены на горизонтальной оси 9, установленной на конце радиальной горизонтальной траверсы 11 перпендикулярно к ее оси. Технический результат заключается в стабилизации крутящего момента на валу ветродвигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к ветроэнергетике и может использоваться как рабочее колесо ветродвигателя.
Известно рабочее колесо чашечного анемометра, представляющее собой вертикальную ось, к которой на стержнях прикреплены полушария или полусферы, расположенные по окружности, находящейся в горизонтальной плоскости. Поскольку преобразование воздушного потока в давление эффективнее на вогнутой стороне полушария, то устройство приходит во вращение, передавая крутящий момент на исполнительный механизм (см. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам, Л., Гидрометеоиздат, 1971, с.9).
Недостатком известной конструкции является ее неспособность стабилизировать крутящий момент на валу исполнительного механизма, например, электрогенератора при изменении скорости воздушного потока.
Технический результат, который может быть получен от использования заявленной полезной модели, заключается в стабилизации крутящего момента на валу ветродвигателя.
Указанный технический результат достигается в конструкции рабочего колеса ветродвигателя, состоящего из чашек-полусфер, радиальных горизонтальных траверс, прикрепленных к ступице, установленной на вертикальном валу, шарикоподшипников вертикального вала, причем каждая чашка-полусфера снабжена стержнем, один из концов которого прикреплен к ободу чашки-полусферы, а другой конец стержня закреплен на корпусе пары подшипников, к которому присоединен вертикальный стержень, имеющий многократно превышающий вес чашки-полусферы груз, устанавливаемый в определенном месте на вертикальном стержне,
причем стержни расположены под углом друг к другу, а чашка-полусфера при этом удалена от вертикального вала на большее расстояние, чем корпус пары подшипников, а сами подшипники расположены на горизонтальной оси, установленной на конце радиальной горизонтальной траверсы перпендикулярно к ее оси. Вертикальный стержень рабочего колеса ветродвигателя на нижнем конце снабжен ограничительным элементом.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На чертеже представлено рабочее колесо ветродвигателя в сборе, где I - увеличенный узел корпуса подшипников.
Устройство состоит из чашек-полусфер 1, прикрепленных к стержням 2, которые вторым концом закреплены на корпусах 3 пары подшипников. К каждому корпусу 3 под углом к стержню 2 установлен вертикальный стержень 4, на который посажен груз 5 с элементами 6 для фиксации. Груз 5 может быть передвинут вдоль вертикального стержня 4 для определения его местоположения экспериментальным путем в зависимости от диапазона изменения скорости ветра в районе эксплуатации ветряка. Кроме того, диапазон изменения скорости ветра должен быть учтен при выборе угла (составляющего около 150°) между стержнями 2 и 4, которые лежат в плоскости, перпендикулярной оси корпуса 3 пары подшипников. Ограничительный элемент 7 предотвращает сход груза 5 с вертикального стержня 4 при любых обстоятельствах, обеспечивая безопасность персонала, при этом высота расположения над землей нижнего конца вертикального стержня 4 обязательно должна быть значительно больше роста человека, что совпадает и с требованиями по расположению колеса из условия его энергоотдачи.
В каждом корпусе 3 подшипники, а именно, шарикоподшипники 8, насажены на ось 9, неподвижно закрепленную на кронштейне 10, принадлежащему траверсе 11. Траверсы 11 прикреплены к ступице 12,
которая через шлицы (или шпонку) соединена с валом 13, связанным с электрогенератором (на чертеже не показан).
Вал 13 имеет собственные подшипники 14, установленные в мачте 15 ветряка. Рабочее колесо ветродвигателя содержит несколько чашек-полусфер 1, обычно их число составляет от 4 до 8 штук.
Устройство работает следующим образом.
При отсутствии ветра вертикальные стержни 4 с грузами 5 занимают вертикальное положение. По мере наростания скорости воздушного потока и скорости вращения рабочего колеса, грузы 5, под действием центробежных сил, начинают удаляться от оси вращения вала 13, а чашки-полусферы 1 движутся в обратном направлении - к оси вращения, сохраняя крутящий момент на валу 13 за счет уменьшения плеча А, при этом чашки-полусферы занимают положение показанное пунктиром. При уменьшении силы ветра чашки-полусферы 1 отходят от оси вала 13, способствуя стабилизации крутящего момента на валу.
Кроме того, грузы 5, обладающие большим моментом инерции (маховик), способствуют стабилизации частоты вращения вала 13 при резком наростании или спаде скорости воздушного потока.
Для работы устройства целесообразно соблюдать условие Gi·C » G 2·А, где G1 - вес груза 5, G 2 - вес чашки-полусферы 1, С и А - расстояния от оси вала 13 до центров тяжести груза 5 и чашки-полусферы 1 соответственно.
1. Рабочее колесо ветродвигателя, состоящее из чашек-полусфер, радиальных горизонтальных траверс, прикрепленных к ступице, установленной на вертикальном валу, шарикоподшипников вертикального вала, отличающееся тем, что каждая чашка-полусфера снабжена стержнем, один из концов которого прикреплен к ободу чашки-полусферы, а другой конец стержня закреплен на корпусе пары подшипников, к которому присоединен вертикальный стержень, имеющий многократно превышающий вес чашки-полусферы груз, устанавливаемый в определенном месте на вертикальном стержне, причем стержни расположены под углом друг к другу, а чашка-полусфера при этом удалена от вертикального вала на большее расстояние, чем корпус пары подшипников, а сами подшипники расположены на горизонтальной оси, установленной на конце радиальной горизонтальной траверсы перпендикулярно к ее оси.
2. Рабочее колесо ветродвигателя, отличающееся тем, что вертикальный стержень на нижнем конце снабжен ограничительным элементом.
