SU3203A1 - Вертикальный ветр ный двигатель - Google Patents

Description

На чертеже фиг. 1 схематически изображает вид крыльев предлагаемого вертикального ветр ного двигател  спереди; фиг. 2-то же, вид сбоку; фиг. 3-приспособление дл  выключени  двигател ; фиг. 4 и 5-то же, варианты; фиг. 6-регул тор .работы двигател , действующий на лопасти; фиг. 7-10- варианты регул тора, действующего на мах; фиг. 11-приспособление, св зывающее регул торы махов между собой; фиг. 12-18 - варианты кинематической св зи М1ежду крыль ми; фиг. 19 - срощенные фермы головки; фиг. 20 - ветр к с поворачивающи.м .механизмом; фкг. 21-23 - варианты поворачивающего головку механизма.

В предлагаемом вертикальном ветр ном двигателе лопасти и крыльев прикреплены своими передними кра ми к махам б, свободно вращающимс  во втулках в-f (фиг. 1 и 2). Дл  уравновешени  лопастей о, главным образом по отношению к силе т жести, примен ютс  противовесы г, прикрепленные к Л1ахам б и расположенные в плоскост х лопастей. Поворотные крыль  монтированы на горизонтально1М валу и, с помощью закрепленной втулки д с отростками д, от концов которых отход т штанги е, поддерживающие втулки в, и штанги е, скрепленные с валом о. Идущие от вала о к втулкам в штанги (i дополн ют поддерживающую систе.му, состо щую из двух трехгранных пирамид.

Под давлением ветра лопасть стремитс  повернутьс  передним ребром к ветру (стрелки .s на фиг. 2 указывают направление ветра), но нар ду с силой, вывод щей крыло из действи  ветра, в лопасти вращающегос  ветр ка возникает центробежна  сила, стрем ща с  повернуть ее в плоскость вращени  ветр ка, т.-е. под 90° к валу (стрелка х). В этом положении моменты центробежных сил крыла станов тс  равны.ми нулю, повыша сь до .максимума при угле поворота лопасти в 45°. Моменты же сил давлени  ветра измен ютс  обратно, станов сь .максимальны.ми при угле поворота лопасти к валу в 90°. Действие.м этих двух противоположных сил обусловливаетс  положение лопастей под утами , близкими к наивыгоднейшим угла.-м

атаки; при чем регулирование может быть произведено подбором соответствующего веса лопасти а и груза г, а в- случае нужды и прИМенением добавочных грузов, но расположенных под соответствующими углами к лопаст м а.

Флюгерно подвешенные крыль  не могут вывести ветр к из состо ни  поко , когда отсутствуют центробежные силы, а под вли нием одного только ветра лопасти встанут по ветру, не дава  ветр ку достаточного момента вращени . Чтобы получить возможно больший начальный момент строгиванн , примен ютс  пружинные упоры, не позвол ющие лопаст м при нормальном ветре поворачиватьс  дальше известного наивыгоднейшего дл  стропивани  угла и удерживающие ло-пасти на определенном угле поворота лишь до тех пор. пока давление ветра не превысит предельной величины. Таким образом, в бурю и вообще при ветре, скорость которого превысит предел рабочей скорости, упор должен повернутьс , позвол   лопасти стать вдоль по ветру.

Дл  установки крыльев на наивыгоднейшкй угол начального люмента строгивани , позвол ющего вместе с тем выходить лопаст м из действи  ветра в бурю, может быть применено следующее приспособление. С махом б (фиг. 3) соединен кулак ж,. непосредственно за которым на махе насажен свободно вращающийс  рычаг s, прит гиваемый пружиной и к неподвижному упору -к. На рычаге -7 имеетс  палец л, в который может уперетьс  кулак ж маха и те.м преп тствовать маху повернутьс  далее определенното угла. Но при очень сильном напоре ветра пружина и раст нетс , и мах сможет повернутьс  далее, CTaiB крыло в разрез ветра. Весь механизм может быть помещен около вала ветр ка . а неподвижные упоры к, раме , к которой кре 1 тс  махи. Вместо указанного приспособлени , возможно применить изображенное на фиг. 4. На .махе 6 насажена ку.гачна  шайба М: упирающа с  своим косым краем в пружинный ролик и, коробка которого п закреплена на раме, к которой

креп тс  махи. При слишком больиюм давлении ветра на крыло, ролик придвинетс  к коробке п и кулачна  шайба м вместе с махом и крыло.вд повернутс  по ветру. В.место плоской кулачной шайбы м может быть применена коса  поверхность на торце цил1шдра или кольца .1/ (фиг. 5).

В нормальных услови х работы лопасти станов тс  под рабочий угол к ветру, но если нейтрализовать центробежные силы лопастей и грузов прибавление.м грузов , и,, расположенных в плоскости, перпендикул рной к поверхности лопастей (фиг. 6), то их центробежные .моменты парализуют моменты лопастей а и грузов г, а давление ветра выведет лопасть из рабочего положени , вследствие чего ветр к остановитс .

Регулирование работы двигател  .может производитьс  с помощью механиз .ма, внешне напоминающего собой регул тор с шарами, но используемый иначе: в обычных регул торах грузы gj, расход сь в плоскости своего качани , передвигают регулирующие механиз.мы, в предлагаемом же регул торе расхождение шаров tl до положени , обозначенного на фиг. 7 пунктиром, создает по вление в п;юскост х , лерпендоткул рных лопаст .м, тех вышеуказанных парализующих грузов 1, момент центробежных сил которых лежит уже в плоскости перпендикул рной плоскости расхожден/;  грузов. Но указанный регул тор не уравновешен по отношению к силе т жести, вследствие чего в периоды прсхождени  крыла внизу к центробежной силе грузов регул тора будет прибавл тьс  их вес, а при прохождении крыла вверху этот вес будет вычитатьс , и регул торы при известных числах оборотов начнут попеременно раскрыватьс  и закрыватьс , создава  неспокойный ход ветр ка, ухудшающийс  еще и тем обсто тельством, что радиальна  центробежна  сила раскрывшегос  регул тора гораздо больше , чем у еще не раскрывшегос . Дл  устранени  этого недостатка в трубчатом махе б (фиг. 8а) проходит поперечна  ось с барабанчиком р. На выступающие наружу концы оси насажены штанги с грузами i. Барабанчик р плотно обвиваетс  тросом с, к одному из концов которого, идущему к периферии маха, прикреплен груз т, а к другому концу такого же веса груз т, прит гиваемый пружиной (/ по направлению к периферии маха. Нат жение пружины у вызывает с одной стороны прижимание груза т к перегородке ф, а с другой стороны поворачивает штангу с грузами г так, что грузы эти располагаютс  в ближайшем рассто нии от маха б. При достаточной скорости вращени  ветр ка , центробежна  сила груза т, как наиболее отдаленного от оси вращени  о, преодолеет центробежную силу более близкого к валу груза т, а также и нат жение пружины у. Отход  к периферии, груз т повернет помощью троса с барабанчик р н щтангу с грузами 8i, поставите последние в положение, обозначенное пунктиром, чем и создаст по вление нейтрализующего момента. Барабанчик с тросом может быть заменен зубчаткой с цепочкой .

На фиг. 8в изображено крыло, которое уже заранее делаетс  нейтральным в отношении центробежных моментов , благодар  нейтрализующим гру.зам г, г. расположенным в перпендикул рной плоскости к лопасти; необходимый же дл  работы поворотный момент создают грузы gj, г. Штанга с грузами г прит гиваетс  пружиной у к упору (f) и принимает слегка косое направление, которое создает избыточную центробежную силу в ле-. вом грузе и заставл ет штангу стремитьс  повернутьс  в положение, указанное пунктиром, что и произойдет, когда при предельном числе оборотов ветр ка центробежна  сила преодолеет силу пружины у. Когда грузы г перейдут в положение, ближайшее к лшху, их поворотный момент исчезнет , и ветер выведет крыло из действи .

Следующий - вариа1нт регул тора изображен на фиг. 9. Груз т, поворачива  барабанчик р, заставл ет, благодар  коническим зубчаткам х-х, повернутьс  вокруг маха б втулку ц со штангами и грузами г. Пока скорость вращени  ветр ка не достигла

предельной, фузы 2i остаютс  в плоскости лопасти крыла; при переходе же за допустимую скорость вращени  центробежна  сила груза ш поворачивает барабанчик р, а зубчатками .г-Xi поворачивает муфту ц со штангалти и грузами Й, которые станов тс  перпендикул рно плоскости лопасти крыла и действуют, подобно ранее описанным регул торам, в более сильной степени , так как грузы уход т вместе с тем из плоскости лопастей, где они давали обратный момент. Св зывающ™ щтанги и грузы механизм и нат жна  пружина могут быть помещены внутри маха б и, таким образом, защищены от наружных вли ний погоды и проч. (фиг. 10). Оба груза г св зываютс  кинематически зубчатыми секторами ч, а пружина и прит ги1вает их к маху б. Дл  того, чтобы регул торы отдельных крыльев действовали вполне согласованно, их возможно св зать между собою какоюлибо кинематическою св зью (фиг. 11), дл  чего на вал о ветр ка насажена свободно поворачивающа с  муфта ut, от концов которой отход т uJapниpные т ги к по скам щ, свободно вращающимс  на муфтах регул торов.

Крыль  дл  более спокойного действи  полезно св зать какой-либо кинематической св зью, например, коническими , фрикционными или зубчаты .ми колесами (фиг. 12), или цилиндрическими колесами (фиг. 13). Фиг. 14 изображает сбоку и спереди шарнирно рычажную кинематическую св зь крыльев. От муфты  , свободно насаженной на валу ветр ка о, отход т шарнирно скрепленные с ней рычаги ю, в свою очередь, св занные шаровыми или каки:МИ-либо другими универсальными шарнирами с рычагами ы, шарнирно скрепленны.ми с махами б; таким образом, при повороте одного маха , другой повернетс  на тот же угол, но в обратную сторону.

В виду необходи.мости смазочных устройств при рычажной и шарнирной св зи, что  вл етс  недостатком ее, предлагаетс  комбинаци  двух св зей-зубчатой и фрикционной, так как при одной зубчатой св зи неизбежны стуки и износ, а при одной

фрикционной св зи люже|- наблюдать- l с  скольжение. При двойной св зи указанные недостатки устран ютс , дл  чего на махах б надеваютс  одно за другим по два колеса; ближе к валу о , ветр ка зубчатые - а, дальше от рала фрикционные - в. С первыми сцепл етс  зубчатка ., со вторыми фрикционное колесо (). прижимаелюе дружиной е (фиг. 15а). В виду того, что махи поворачиваютс  лишь на угол не более 90°, возможно на махах W применить колеса ж наполовину зубчатые, наполовину фрикционные (фиг. 15в). Одни и те же колеса , могут иметь концентрические зубчатые и фрикционные венцы ав и гд и  вл тьс , таким образом, одновременно фрикционно-зубчатыми колесами (фиг. 15с).

Регулирование числа оборотов можно получить еще следующим образом. Грузы т (фиг. 16, 17 и 18), помощью тросов или лтанг с, могут поворачивать барабан /:, свободно насаженный на валу о е;етр ка и отт гиваемый в обратную сторону пружинами (/, : прикрепленными с одной стороны ; к наглухо соединенным с валом о поперечинам Л , а с другой стороны- i к пальцам Б, отход щим от бараба- i на р. При предельном числе оборотов | ветр ка, центробежна  сила грузов m преодолевает силу пружины (/, грузы отход т к периферии, поворачива  барабан р; последний, в свою очередь, помощью пальцев Б , поворачивает I муфту ;/ и вместе с нею крыль , B,I- вод  их из действи  ветра.

Поворотна  часть головки в предлагаемо .м ветр ке состоит из двух сопр женных фер.и, непосредственно переход щих одна в другую (фиг. 19). В более коротко.м (правом) горизон- I тальном отростке фер.мы помещаетс  i вал о. а на левом - укрепл етс  по- i воротный на ветер механизм (в данно 1 I случае виндроза, но может быть и флюгерный хвост) (фиг. 20). Верти- кальна  ферма В проходит внутрь ; усеченного конуса 6aiiJHM Г и может |фащатьс  на шариковом подшипнике Д, образованном из кольца Е, с ка- j навкой дл  шариков, надетом на основание отростка В, и плоского широкого кольца 3, укрепленного на конце усеченного конуса Г. Направл ющий подшипник И удерживает нижнюю часть фермы В. В поворотном дл  голоски- ветр ка механизме обычное башенное черв чное колесо за.менено фрикционным диском 3, к которому прижимаетс  фрикционный ролик К виндрозы (фиг. 20).

На фиг. 21, изображающеГ| отдельно механизл виндрозы, - Л-крыль , М - черв чный винт, Я - черв чное колесо, П - его ось, идуща  к башне , К - фрикционный ролик. Весь механизм заключаетс  в картер Р (фиг. 22), наполненный с.мазкой. Ось /7 заключена в труду, составл ющую продолжение того же картера. Таким образол1, виндроза защищена и подвешиваетс  к ферме головки ветр ка следующим образом: на боковые трубчатые отростки картера Р свободно надеты подшипники С, которые прикрепл ютс  к заднему концу ферщую продолжение того же картера, виндрозы качатьс  в больших пределах , а ее ролику К - прижиматьс  к фрикционному диску 3 пружиной Т (фиг. 20 и 22).

Вместо черв чной передачи, возможно применить цилиндрическую зубчатую (фиг. 23).

П р Е Д М Е т ПАТЕНТ А.

1.Вертикальный ветр ный двигатель , характеризующийс  применением закрепленных на свободно вращающихс  махах б лопастей а (фиг. 1 и 2), поворачиваемых при работе действием центробежной силы их и снабженных уравновепшвающими грузами и и, с целью регулировани  работы двигател , - дополнительными грузами и, с целью регулировани  работы (фиг. 6) или к махам (фиг. 7-10) и вводимыми в действие или выключаемыми под вли нием центробежной силы и пружин (фиг. 7. 8в и 10). или при помощи грузов т, //,, св занных с барабанчиками р (фиг. 8а и 9), при чем все регулирующие грузы , могут быть св зангэг между собою (фиг. 11).

2.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 двигател , отличающеес  включением кинематической св зи

между лопаст ми или махами, состо щей из шарнирно-рычажных соединеНИИ ю, ы (фиг. 14), сочлен ющих с свободно сид щею на оси о .муфтою л, или из подобных же

нений и грузов т (фиг. 16-1 в занных с барабаном -р, cBo6oi.iO насаженным па оси о ветр ка и .соединенНЫЛ1 пальцами Б и пружинами у с закрепленною па оси о поперечиною А .

3.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 двигател , отличающеес  включением кинематической св зи между лопаст ми или махами, состо щей из закрепленпых на махах конических (фиг. 12) или цилиндри-ческих (фиг. 13) трущихс  катков или зубчатых колес, или тех и других (фиг. 15).

4.Видоизменение охарактеризованного (В п. 1 двигател , отличающеес  применением, дл  выключени  двигател  при сильном ветре, - приспособлени , состо щего из кулаков ж JdiiS Si:) или yw (фиг. 4), закрепленных ..txax б и удерживаемых или паль ми л пружинных рычагов з, свободно сид щих на махах (фиг. 3), или пружинными роликал1и и (фиг. 4).

5.Применение к охарактеризованным в п.п. 1-4 двигател м головки ветр ка, состо щей из двух сопр женных между собою ферм А и В (фиг. 19-20), из коих вертикальна  ферма В вводитс  в верхний конец бащни Г и удерживаетс  соответственно расположенными подщипниками.

6.При.менение к охарактеризованным в п.п. 1-5 двигател м поворачивающего механизма дл  головки ветр ка (фиг. 20-23), состо щего из фрикционного, диска 3 и ролика К, прижимаемого к диску пружиною Т и приводимого во вращение одним или двум  боковыми ветр ками.

Типо-лито1рафи  «1Срасный Печатникз-, Ленинград, - Международный, 75.

ФигЛ.