RU104643U1

RU104643U1 - WIND HEAT GENERATOR

Info

Publication number: RU104643U1
Application number: RU2010152251/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Пятаков
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2011-05-20

Abstract

Ветротеплогенератор, содержащий ветродвигатель в виде пропеллера на валу, расположенном в поворотном редукторе с флюгером на верху неподвижной мачты, механический нагреватель, расположенный под неподвижной мачтой, и поворотный редуктор, установленный на подшипниковом узле и имеющий конические шестерни, отличающийся тем, что он дополнительно содержит центробежный насос, причем механический нагреватель выполнен в виде гидравлического тормоза с подвижными и неподвижными стержнями, при этом центробежный насос расположен под гидравлическим тормозом, и лопатки центробежного насоса закреплены на валу гидравлического тормоза, а на выходе из гидравлического тормоза установлен термостат. A wind generator containing a wind turbine in the form of a propeller on a shaft located in a rotary gearbox with a weather vane on top of the fixed mast, a mechanical heater located under the fixed mast, and a rotary gear mounted on the bearing assembly and having bevel gears, characterized in that it further comprises a centrifugal gear pump, and the mechanical heater is made in the form of a hydraulic brake with movable and fixed rods, while the centrifugal pump is located under the hydraulic brake, and the centrifugal pump blades are mounted on the shaft of the hydraulic brake, and a thermostat is installed at the outlet of the hydraulic brake.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для отопления небольших зданий.The utility model relates to the field of thermal energy and can be used for heating small buildings.

Заявляемое техническое решение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии новых и возобновляемых источников энергии», так как позволяет решить проблему отопления небольших зданий в различных регионах, в том числе в условиях Крайнего Севера. Известно, что использование для теплоснабжения таких объектов в качестве теплогенераторов котельных, работающих на твердом, жидком или газообразном топливе, предполагает подвоз топлива и подвод газопровода, а также затраты труда обслуживающего персонала, что не всегда экономически оправдано.The claimed technical solution relates to the priority area of development of science and technology "Technology of new and renewable energy sources", as it allows to solve the problem of heating small buildings in various regions, including in the Far North. It is known that the use of such facilities as heat generators for boiler houses operating on solid, liquid or gaseous fuel for heat supply involves the supply of fuel and the supply of a gas pipeline, as well as the labor costs of maintenance personnel, which is not always economically justified.

Известна ветроэлектрическая установка [Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания. Энергетические проблемы человечества. М.: Мир, 1995, с.291]. Такие местные ветроэлектрические установки обычно используют для уменьшения затрат на получение тепла, устанавливая их в параллель к существующим внешним источникам электроэнергии.Known wind power installation [Revel P., Revel C. The environment of our habitat. Energy problems of mankind. M .: Mir, 1995, p. 291]. Such local wind power plants are usually used to reduce the cost of generating heat by placing them in parallel with existing external sources of electricity.

Признаком аналога, совпадающим с существенным признаком заявляемого устройства, является использование энергии ветра для получения тепла.A sign of an analogue that coincides with an essential feature of the claimed device is the use of wind energy to generate heat.

Недостатком аналога являются низкие эксплуатационные возможности устройства из-за невозможности получения тепла без использования электрического генератора и котла, питающегося от генератора. Это приводит к усложнению и удорожанию системы отопления.The disadvantage of the analogue is the low operational capabilities of the device due to the impossibility of generating heat without the use of an electric generator and a boiler powered by a generator. This leads to the complexity and cost of the heating system.

Известна ветроэнергетическая установка для совместной выработки электрической и тепловой энергии, которая предназначена для автономного электро- и теплоснабжения потребителей объектов, где отсутствуют возможности подачи тепловой и электрической энергии от внешней энергосистемы [Патент РФ №2171913, МПК⁷ F03D 9/00, опубликовано 10.08.2001].Known wind power installation for the joint generation of electric and thermal energy, which is intended for autonomous electric and heat supply to consumers of facilities where there is no possibility of supplying thermal and electric energy from an external power system [RF Patent No. 2171913, IPC ⁷ F03D 9/00, published ^on 08/10/2001 ].

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются назначение устройства - получение тепловой энергии от ветроэнергетической установки и наличие ветроколеса.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed device are the purpose of the device is the receipt of thermal energy from a wind power installation and the presence of a wind wheel.

Недостатком аналога также является низкие эксплуатационные возможности устройства, заключающиеся в необходимости использования электрогенератора для получения тепла, что усложняет и удорожает установку.A disadvantage of the analogue is also the low operational capabilities of the device, consisting in the need to use an electric generator to generate heat, which complicates and increases the cost of installation.

За прототип принят ветротеплогенератор [Патент РФ №2231687, МПК ⁷ F03D 9/00, опубликовано 27.06.2004], предназначенный для отопления и горячего водоснабжения различных зданий и сооружений, потребность в теплоте которых не превышает 400 ГДж/ч.The wind-heat generator was adopted for the prototype [RF Patent No. 2231687, IPC ⁷ F03D 9/00, published June 27, 2004], intended for heating and hot water supply of various buildings and structures, the heat demand of which does not exceed 400 GJ / h.

Признаками аналога по патенту РФ №2231687, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются: наличие ветродвигателя и механического нагревателя, выполнение ветродвигателя в виде пропеллера на валу, расположенном в поворотном редукторе с флюгером на верху неподвижной мачты, расположение механического нагревателя под неподвижной мачтой, установка поворотного редуктора на подшипниковом узле.Signs of an analogue according to the patent of the Russian Federation No. 2231687, coinciding with the essential features of the claimed device, are: the presence of a wind turbine and a mechanical heater, the implementation of a wind turbine in the form of a propeller on a shaft located in a rotary gearbox with a weather vane on top of a fixed mast, the location of a mechanical heater under a fixed mast, installation rotary gearbox on the bearing assembly.

Из сравнительного анализа технических решений по патентам РФ №2171913 и №2231687 следует, что энергию ветра значительно эффективнее преобразовывать с помощью ветроустановки непосредственно в теплоту, а электроэнергию из внешних сетей использовать в том случае, когда мощности ветротеплоустановки недостаточно. Именно такое техническое решение предложено в ветротеплогенераторе по патенту РФ №2231687.From a comparative analysis of technical solutions for RF patents No. 2171913 and No. 2231687, it follows that wind energy is much more efficient to convert using a wind turbine directly into heat, and electricity from external networks is used when the wind turbine has insufficient power. It is such a technical solution proposed in the wind generator according to the patent of the Russian Federation No. 2231687.

Недостатком прототипа, ветротеплогенератора по патенту РФ №2231687, является отсутствие устройства для перекачивания нагретой жидкости из генератора тепла к его накопителю. Этот недостаток ухудшает эксплуатационные свойства ветротеплогенератора, так как мачту необходимо устанавливать на высоком месте, а потребителя тепла в низине, для защиты от ветра. При таком расположении генератора тепла и потребителя тепла термосифонная циркуляция жидкости невозможна, а установка отдельного насоса, приводимого от дополнительного источника энергии, усложняет систему отопления. Кроме того, отсутствие следящего устройства за температурой выходящей из генератора жидкости приводит к нестабильной работе системы отопления.The disadvantage of the prototype, wind-driven generator according to the patent of the Russian Federation No. 2231687, is the lack of a device for pumping heated liquid from a heat generator to its drive. This drawback worsens the operational properties of the wind generator, since the mast must be installed in a high place, and the heat consumer in the lowland, for protection from the wind. With this arrangement of the heat generator and the heat consumer, thermosyphon liquid circulation is not possible, and the installation of a separate pump driven by an additional energy source complicates the heating system. In addition, the absence of a tracking device for the temperature of the liquid leaving the generator leads to unstable operation of the heating system.

Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи по преобразованию энергии ветра в теплоту, минуя этап преобразования энергии ветра в электроэнергию.The inventive utility model is aimed at solving the problem of converting wind energy into heat, bypassing the stage of converting wind energy into electricity.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении эксплуатационных свойств ветротеплогенератора путем обеспечения принудительной циркуляции жидкости независимо от мест расположения отапливаемого здания и ветротеплогенератора по высоте.The technical result of the claimed invention is to increase the operational properties of the wind-and-heat generator by providing forced circulation of the fluid, regardless of the location of the heated building and the wind-generator in height.

Технический результат достигается тем, что ветротеплогенератор, содержащий ветродвигатель в виде пропеллера на валу, расположенном в поворотном редукторе с флюгером на верху неподвижной мачты, механический нагреватель, расположенный под неподвижной мачтой, и поворотный редуктор, установленный на подшипниковом узле и имеющий конические шестерни, согласно полезной модели, дополнительно содержит центробежный насос, механический нагреватель выполнен в виде гидравлического тормоза с подвижными и неподвижными стержнями, при этом центробежный насос расположен под гидравлическим тормозом и лопатки центробежного насоса закреплены на валу гидравлического тормоза, а на выходе из гидравлического тормоза установлен термостат.The technical result is achieved by the fact that the wind generator containing a wind turbine in the form of a propeller on a shaft located in a rotary gearbox with a weather vane on top of the fixed mast, a mechanical heater located under the fixed mast, and a rotary gear mounted on the bearing assembly and having bevel gears, according to the useful models, additionally contains a centrifugal pump, a mechanical heater is made in the form of a hydraulic brake with movable and fixed rods, while the centrifugal the hedgehog pump is located under the hydraulic brake and the centrifugal pump blades are mounted on the hydraulic brake shaft, and a thermostat is installed at the outlet of the hydraulic brake.

Введение центробежного насоса в ветротеплогенератор позволяет достичь независимую по высоте установку ветротеплогенератора относительно здания. Расположение центробежного насоса под гидравлическим тормозом позволяет достичь создания давления в выпускном трубопроводе ветротеплогенератора и обеспечить циркуляцию жидкости в системе отопления. Закрепление лопаток центробежного насоса на валу гидравлического тормоза обеспечивает перекачку теплоносителя через систему отопления здания без дополнительного насоса, потребляющего энергию. Выполнение механического нагревателя в виде гидравлического тормоза позволяет упростить конструкцию нагревателя жидкости, выполнение его с подвижными и неподвижными стержнями позволяет снизить стоимость гидравлического тормоза. Установка на выходе из гидравлического тормоза термостата приводит к предотвращению перекачивания не нагретого теплоносителя через систему отопления здания.The introduction of a centrifugal pump into the wind generator allows you to achieve a height-independent installation of the wind generator relative to the building. The location of the centrifugal pump under the hydraulic brake allows you to achieve pressure in the exhaust pipe of the wind generator and to ensure the circulation of fluid in the heating system. The fixing of the centrifugal pump blades on the hydraulic brake shaft allows the heat carrier to be pumped through the building heating system without an additional energy-consuming pump. The implementation of a mechanical heater in the form of a hydraulic brake allows you to simplify the design of the fluid heater, its implementation with movable and fixed rods can reduce the cost of the hydraulic brake. Installing a thermostat at the outlet of the hydraulic brake prevents the pumping of unheated coolant through the building heating system.

Другими словами, для совершенствования работы по стабилизации рабочего процесса системы отопления зданий от ветротеплогенератора гидравлический тормоз оснащен центробежным насосом, крыльчатка которого закреплена на продолжении вала гидравлического тормоза. При этом на выходе из гидравлического тормоза жидкость пропускается термостатом. Новым в заявляемом устройстве является совмещение гидравлического тормоза, выполняющего функцию теплогенератора, и центробежного насоса в одном корпусе. Кроме того, установка термостата на выходе жидкости из гидравлического тормоза улучшает стабильность работы системы отопления здания, исключая охлаждения здания непрогретым теплоносителем.In other words, to improve the stabilization of the working process of the building heating system from a wind generator, the hydraulic brake is equipped with a centrifugal pump, the impeller of which is fixed to the extension of the hydraulic brake shaft. At the same time, the fluid is passed through a thermostat at the outlet of the hydraulic brake. New in the claimed device is the combination of a hydraulic brake acting as a heat generator and a centrifugal pump in one housing. In addition, the installation of a thermostat at the fluid outlet from the hydraulic brake improves the stability of the building heating system, excluding the building being cooled by unheated coolant.

Заявляемая совокупность признаков позволяет произвольно размещать ветротеплогенератор и отапливаемое здание по высоте, сохраняя стабильность температуры жидкости, выходящей из ветротеплогенератора.The inventive combination of features allows you to arbitrarily place the wind generator and the heated building in height, while maintaining the stability of the temperature of the liquid exiting the wind generator.

Отличия заявляемого технического решения от прототипа доказывают его соответствие условию патентоспособности «новизна».The differences of the proposed technical solution from the prototype prove its compliance with the condition of patentability "novelty".

Заявляемое устройство поясняется чертежом, где на фиг. схематично представлен ветротеплогенератор.The inventive device is illustrated in the drawing, where in FIG. schematically presented wind generator.

Ветротеплогенератор содержит ветродвигатель в виде пропеллера 1 на валу 2, расположенном в поворотном редукторе 3 с флюгером 4 на верху неподвижной мачты 5. Поворотный редуктор 3 установлен в подшипниковом узле 6 и сообщен посредством вала 7 с гидравлическим тормозом, состоящим из корпуса 8, заполненного низкозамерзающей жидкостью (на чертеже не показана), например, тосолом, установленных на валу 7 подвижных стержней 9, расположенных между неподвижными стержнями 10, закрепленными на стенке корпуса 8. В нижней части гидравлического тормоза под диском 11 установлена крыльчатка 12 центробежного насоса. На выходном патрубке центробежного насоса установлен термостат 13. Гидравлический тормоз сообщен с отапливаемым зданием 14 трубопроводом 15, в который встроены теплообменники 16, расположенные в отапливаемом здании 14.The wind heat generator contains a wind turbine in the form of a propeller 1 on a shaft 2 located in a rotary gear 3 with a weather vane 4 on top of the fixed mast 5. The rotary gear 3 is installed in the bearing assembly 6 and communicated via a shaft 7 with a hydraulic brake consisting of a housing 8 filled with a low-freezing fluid (not shown), for example, antifreeze mounted on the shaft 7 of the movable rods 9, located between the fixed rods 10, mounted on the wall of the housing 8. In the lower part of the hydraulic brake under skom 11 mounted impeller 12 of the centrifugal pump. A thermostat 13 is installed at the outlet of the centrifugal pump. The hydraulic brake is connected to the heated building 14 by a pipe 15, into which heat exchangers 16 are located, located in the heated building 14.

Ветротеплогенератор работает следующим образом.Wind heat generator works as follows.

При вращении ветром пропеллера 1 механическая энергия через поворотный редуктор 3 посредством вала 7 передается гидравлическому тормозу, в котором вращающиеся на валу 7 подвижные стержни 9 создают тепловую энергию за счет трения жидкости о неподвижные стержни 10. Нагревающаяся жидкость просасывается через центральное отверстие диска 11 в полость центробежного насоса и крыльчаткой 12 подается к термостату 13. Термостат 13 открывает проход нагретой жидкости при достижении ею заданной температуры. При открытом термостате 13 жидкость циркулирует по трубам 15 через теплообменники 16 отапливаемого здания 14.When the propeller 1 is rotated by the wind, mechanical energy is transmitted to the hydraulic brake via the shaft 7 through the shaft 7, in which the movable rods 9 that rotate on the shaft 7 generate thermal energy by friction of the fluid against the stationary rods 10. The heated fluid is sucked through the central hole of the disk 11 into the centrifugal cavity the pump and the impeller 12 is supplied to the thermostat 13. The thermostat 13 opens the passage of the heated liquid when it reaches a predetermined temperature. When the thermostat 13 is open, the liquid circulates through the pipes 15 through the heat exchangers 16 of the heated building 14.

Такой ветротеплогенератор позволяет преобразовать энергию ветра в теплоту, минуя этап преобразования энергии ветра в электроэнергию, одновременно обеспечивая циркуляцию горячего теплоносителя независимо от мест расположения здания и ветротеплогенератора. Применение заявляемого ветротеплогенератора позволит дополнительно снизить капитальные и эксплуатационные затраты при получении тепловой энергии, что очень важно для отдаленных районов нашей страны, например, Крайнего Севера, снабжение топливом которых затруднено.Such a wind heat generator allows you to convert wind energy into heat, bypassing the stage of converting wind energy into electricity, while simultaneously circulating the hot heat carrier, regardless of the location of the building and wind heat generator. The use of the inventive wind heat generator will further reduce capital and operating costs in obtaining thermal energy, which is very important for remote areas of our country, for example, the Far North, which is difficult to supply with fuel.

Claims

A wind generator containing a wind turbine in the form of a propeller on a shaft located in a rotary gearbox with a weather vane on top of the fixed mast, a mechanical heater located under the fixed mast, and a rotary gear mounted on the bearing assembly and having bevel gears, characterized in that it further comprises a centrifugal gear pump, and the mechanical heater is made in the form of a hydraulic brake with movable and fixed rods, while the centrifugal pump is located under the hydraulic brake, and the centrifugal pump blades are mounted on the shaft of the hydraulic brake, and a thermostat is installed at the outlet of the hydraulic brake.