Ветроколесо

Полезная модель относится к преобразователям энергии ветра. Ветро-колесо содержит вертикальный вал (1) ротора, в верхней и нижней части его флянцы (2) с закрепленными на них, как минимум, трех рычажных рам (3) и размещенными в них лопастями, состоящими из одного или нескольких рядов по вертикали радиальных пластин (4, 5) с возможностью поворота их от 0° до 90° вокруг горизонтальных осей (6), установленных выше центра тяжести этих пластин (4, 5) при их вертикальном положении. Пластины(4,5) выполнены в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля с выпуклостью, противоположной направлению результирующего вращающего момента, на верхних кромках которых с подветренной стороны прикреплены отклоняющие кронштейны (9), консоли которых с подветренной стороны связаны общим гибким тросом (7, 8) с рычагом (11) центробежного регулятора оборотов, размещенном на нижней консоли рычажной рамы (3) с подветренной стороны. На другом конце рычага (11) центробежного регулятора оборотов на жесткой сцепке подвешен груз (13), способный под действием центробежной силы, возникающей при вращении ветроколеса поворачивать рычаг (11) на угол, зависящий от скорости вращения ветроколеса. Поворот рычага приводит к натяжению гибкого троса (7, 8) и вводу пластин (4, 5) во флюгирование, изменению эффективной площади лопастей и уменьшению скорости вращения колеса при сильных и штормовых порывах ветра, что повышает надежность ветроэнергетической установки.

Полезная модель относится к преобразователям энергии, работающим на основе использования ветра, предназначена для использования в ветроэнергетических установках.

Известно устройство, работающее на основе использования ветра, содержащее, как и предлагаемое устройство, вертикальный вал ротора, лопасти, каждая из которых выполнена в виде параллельных пластин, установленных в рычажных рамах с возможностью поворота их относительно горизонтальных осей. В известном устройстве пластины лопастей поворачиваются под действием равнодействующей от силы ветра и силы веса каждой из них (см. патент RU2164623, опубликованный 27.03.2001., бюл. 9), прототип.

Недостатком прототипа является отсутствие возможностей автоматического регулирования скорости вращения ветроколеса при сильных порывах ветра, способных привести к поломке либо самого колеса, либо механизма трансмиссии к электрогенератору.

Технический результат заключается в повышении стабильности скорости вращения ветроколеса, что исключает возможность поломки его конструкции при штормовых порывах ветра и повышает надежность ветроэнергетической установки.

Технический результат достигается тем, что ветроколесо, содержит вертикальный вал ротора с установленным на нем флянцами, на которых закреплены, как минимум, три рычажные рамы и установленные в них радиальные лопасти в один или несколько рядов пластин по вертикали с возможностью поворота их относительно горизонтальных осей, причем в поперечном сечении каждая пластина выполнена в виде несимметричного аэродинамического профиля с выпуклостью, противоположной направлению результирующего вращающего момента, а центр тяжести каждой из них при

ее положении, близком к вертикальному, расположен ниже горизонтальной оси вращения.

Особенностью является то, что все пластины или часть их связаны между собой и центробежным регулятором оборотов гибким тросом, закрепленным на консолях отклоняющих кронштейнов, установленных на верхних кромках пластин с подветренной стороны и консоли, установленного на оси в кронштейне, закрепленном на нижней рычажной раме, рычага центробежного регулятора оборотов, на другом конце которого на жесткой сцепке подвешен груз, способный под действием центробежной силы поворачивать рычаг регулятора оборотов, натягивать трос и флюгировать связанные им пластины при возрастании оборотов колеса. Начальный момент регулирования оборотов устанавливается либо величиной прослабления секции троса, связывающей рычаг центробежного регулятора оборотов с отклоняющим кронштейном последней, сверху вниз, пластины лопасти, либо выборкой этого прослабления упорным винтом, устанавливающим начальное положение рычага центробежного регулятора оборотов.

Центробежный регулятор оборотов содержит кронштейн, закрепленный на внешней консоли рычажной рамы с подветренной стороны, рычаг, размещенный на оси в вертикальной плоскости, с подвешенным к нему на жесткой сцепке грузом, способным под действием центробежной силы поворачивать его на угол от 0° до 90° и вводить во флюгер связанные с ним пластины лопасти. Длина секций связывающих пластины лопасти гибкого троса равны расстоянию между осями вращения этих пластин, а длина секции гибкого троса между последней пластиной лопасти и рычагом центробежного регулятора оборотов выбрана с прослаблением, который определяет начало регулирования оборотов. Рычаг центробежного регулятора оборотов опирается на упорный винт, регулирующий начальное положение рычага и груза и начало момента регулирования оборотов.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - фрагмент лопасти ветроколеса.

Ветроколесо (фиг.1) имеет вертикальный вал 1 ротора, с установленными на нем фланцами 2, на которых закреплены три рычажные рамы 3 и установленные в них радиальные лопасти в один или несколько рядов пластин 4, 5 по вертикали с возможностью их поворота относительно горизонтальных осей 6. В поперечном сечении каждая из пластин 4, 5 выполнена в виде несимметричного аэродинамического профиля с выпуклостью, противоположной направлению результирующего вращающего момента. Центр тяжести каждой из пластин 4, 5, при их положении близком к вертикальному, расположен ниже оси 6 вращения пластин 4, 5. Пластины 4, 5 связаны между собой гибким тросом 7, 8, закрепленных на консолях отклоняющих кронштейнов 9, установленных на верхних кромках пластин 4, 5 с подветренной стороны и, размещенном на оси 10, рычагом 11 центробежных регуляторов оборотов, установленных на кронштейнах 12, прикрепленных к нижним консолям каждой из рычажных рам 3 с подветренней стороны. На рычаге 11 центробежного регулятора оборотов на жесткой сцепке подвешен груз 13, способный под действием центробежной силы, возникающей при вращении колеса, поворачивать рычаг 11 на угол от 0° до 90° и выбирать прослабление секции гибкого троса 8, осуществляя флюгирование пластин 4, 5 при превышении скорости ветра некоторой установленной величины. При флюгировании осуществляется поворот пластин 4, 5 вокруг осей 6, в результате чего пропорционально углу поворота уменьшается эффективная площадь пластин 4, 5, составляющих лопасть колеса и число оборотов приводится к норме. При малых скоростях ветра пластины 4, 5 находятся в вертикальном положении, опираясь на упоры 14, когда эффективная площадь их и лопасти в целом будет максимальной.

Длина секций, связывающих пластины 4, 5 лопасти, гибкого троса 7 равны расстоянию между осями 6 пластин 4, 5, а длина секции гибкого троса 8 между последней пластиной 5 лопасти и рычагом 11 центробежного

регулятора оборотов выбрана с прослаблением, который определяет начало регулирования оборотов. Начальное положение рычага 11, груза 13 и начало момента регулирования оборотов устанавливается упорным винтом 15, упирающимся в рычаг 11 центробежного регулятора оборотов.

Таким образом, конструкция предложенной модели, используя центробежный регулятор флюгирования пластин, составляющих лопасти, позволит обеспечить стабильность вращения и исключит возможные поломки ветроколеса или устройства трасмиссии при сильных и штормовых порывах ветра.

1. Ветроколесо, содержащее вертикальный вал ротора с установленными на нем флянцами, на которых закреплены, как минимум три, рычажные рамы и установленные в них радиальные лопасти в один или несколько рядов пластин по вертикали с возможностью поворота их относительно горизонтальных осей, причем в поперечном сечении каждая пластина выполнена в виде несимметричного аэродинамического профиля с выпуклостью, противоположной направлению результирующего вращающего момента, а центр тяжести каждой из них при ее положении, близком к вертикальному, расположен ниже горизонтальной оси вращения этих пластин, отличающееся тем, что все пластины или часть их связаны между собой гибким тросом, закрепленным на консолях отклоняющих кронштейнов, установленных на верхних кромках пластин с подветренной стороны и консоли, рычага центробежного регулятора оборотов, установленного на оси в кронштейне, закрепленном на нижней консоли рычажной рамы с подветренней стороны, на другом конце которого на жесткой сцепке подвешен груз, способной под действием центробежной силы поворачивать рычаг регулятора оборотов, натягивать трос и флюгировать связанные им пластины при возрастании оборотов колеса.

2. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что центробежный регулятор оборотов содержит кронштейн, закрепленный на консоли рычажной рамы с подветренной стороны, рычаг, размещенный на оси, с подвешенным к нему на жесткой сцепке грузом, способным под действием центробежной силы поворачивать его на угол от 0 до 90° и вводить во флюгер связанные с ним пластины лопасти.

3. Ветроколесо по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что длина секций связывающих пластины лопасти гибкого троса равны расстоянию между осями этих пластин, а длина секции гибкого троса между последней пластиной лопасти и рычагом центробежного регулятора оборотов выбрана с прослаблением, который определяет начало регулирования оборотов.

4. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что рычаг центробежного регулятора оборотов опирается на упорный винт, регулирующий начальное положение рычага и груза, и начало момента регулирования оборотов.