UA44938C2 - Вітроенергетична установка - Google Patents

Abstract

Вітроенергетична установка відноситься до галузі вітроенергетики. Установка містить основу, корпус з двома лопатями, регулюючий привід, електрогенератор, з'єднаний з корпусом передаточним механізмом Кожна з лопатей має форму принаймні чотирикутника і одним із своїх кутів закріплена шарнірно в елементі, встановленому в корпусі, з можливістю обертання, вісь шарніра повинна бути принаймні перпендикулярною площині лопаті і осі елемента. Лопаті відносно одна одної орієнтовані таким чином, що вони знаходяться у взаємно перпендикулярних площинах. Кожна з лопатей контактує двома сторонами, які утворюють кут, що закріплений у шарнірі, з профільною поверхнею втулки, або сторони лопаті контактують поперемінно з пазом, що містить зовнішня сторона розрізної втулки, в обох випадках вищезгадані втулки встановлюються на корпусі нерухомо і симетрично відносно осі його обертання. Така конструкція дозволяє знизити габарити виконавчих механізмів в порівнянні з площею лопатів, підвищити ефективність установки.

Description

Опис винаходу

Вітроенергетична установка по діючий редакції МКВ відноситься до рубрики РОЗ30О. Установка відноситься до 2 галузі вітроенергетики.

Відомо вітроенергетичну установку, за патентом ЗУ Мо 1188364 А РОЗО 3/00, яка містить основу, установлене на ній з можливістю обертання горизонтальне кільце з вертикальними лопатями і електрогенератор, поверхня основи має сферичну форму, а кільце з лопатями установлено на основі за допомогою шарових катків.

Недоліком цієї конструкції є те, що лопаті закріплено нерухомо і вони не мають можливості займати більш 70 вигідне положення з точки зору ефективної роботи установки.

Відомо вітроенергетичну установку, за патентом ОЗ 4609827 РОЗО 7/06, яка містить основу, закріплений в ній з можливістю обертання ротор, він містить дві пластини між якими співвісно ротору установлені з можливістю обертання лопаті, Пластини містять передаточні механізми, які зв'язують лопаті з елементами механізму управління і утворюють синхронну систему орієнтації лопатей, яка має зв'язок з системою 12 експлуатаційного контролю і управління. Недоліком цієї конструкції є те, що габарити пластин з елементами системи синхронної орієнтації лопатей конструктивно залежать від габаритів лопатей (діаметр пластини завжди більший за ширину лопаті), наявність двох пластин змушує дублювати механізми синхронної орієнтації лопатей на кожній і мати ротор, перевищуючий висоту лопатей, що збільшує питому вагу установки на одиницю установленої потужності.

Задача цієї роботи заключається в розробці конструкції вітроенергетичної установки з поліпшеними значеннями питомої ваги і відповідно вартості, відсутністю прямої, конструктивної залежності (яка диктується особливостями конструкції установки) між габаритами елементів, що містять виконавчі механізми (елементи системи орієнтації лопатей та інші) та габаритами вітросприймаючих елементів (лопатей). Поставлена задача досягається тим, що вітроенергетична установка містить основу, корпус з передаточними механізмами і с 22 лопатями, електрогенератор і регулюючий привід який додатково містить втулки, симетрично і нерухомо Го) установлені однією стороною на корпусі, у середині кожної втулки шарнірно закріплена в елементі корпусу одним із своїх кутів лопать, суміжні сторони лопаті, примикаючі до шарніру, розміщені з можливістю контакту з вільною стороною втулки, утвореною замкнутою профільною поверхнею, надаючою їй по діаметру перемінну висоту, лопаті закріплені з можливістю повороту у шарнірі при обертанні відносно осі елементів корпусу і со орієнтовані таким чином, що завжди знаходяться у взаємно перпендикулярних площинах. со

Лопаті завжди знаходяться у взаємно перпендикулярних площинах і таким чином коли кут між напрямком вітру і площиною однієї з лопатей більший за 45" вона займає стале відносно вісі шарніру положення, сприймає о тиск вітру, обертаючи корпус і не заважає іншій лопаті, яка в цей час завдяки профільованій стороні втулки «І повинна здійснювати поворот у шарнірі, по закінченні якого, здатна вже іншою стороною ніж до цього ефективно 3о сприймати тиск вітру. Циклічність роботи установки мають забезпечувати передаточні механізми корпусу, які З поєднують елементи з лопатями і нерухомий елемент основи у відношенні 1/2 і при обертанні корпусу обертають елемент основи відносно втулок, закріплених на корпусі. Така конструкція установки дає змогу визначати габарити корпусу, який містить елементи механізмів системи синхронізації руху лопатей незалежно від розмірів « лопатей, враховуючи лише об'єктивні обставини: навантаження, умови роботи, характеристики застосованих З 50 матеріалів, технології виготовлення, тощо. Підвищувати за рахунок збільшення площі лопатей ефективну с потужність установки без суттєвого збільшення габаритів, ваги і відповідно вартості основних виконавчих

Із» механізмів установки. Відсутність додаткових, верхніх елементів системи синхронізації руху та кріплення лопатей, установлених на подовженому роторі, також знижує питому вагу.

На фіг.1 зображена кінематична схема установки; на фіг.2 - варіант виконання кінематичної схеми; шк на фіг.3 - поперечний розріз в місці кріплення втулки 7, вид А; «» на фіг.4 - креслення втулки 7, головний вид; на фат. 5 - креслення втулки 7, вид зліва; о на фіг.6 -- креслення втулки 7, вид зверху, со 20 на фіг.7 - розріз Б-Б втулки 7; на фіг.8 - конструктивне зображення розміщення на корпусі розрізної втулки 8, вид А; со на фіг.9 - креслення розрізної втулки 8, головний вид; на фіг.10 - креслення розрізної втулки 8, вид зліва; на фіг.11 - креслення розрізної втулки 8, вид зверху; 29 на фіг.12 - вид В розрізної втулки 8;

ГФ) на фіг.13 і 14 - основні фази роботи установки, вид зверху.

Установка (фіг.1) містить корпус 1, який установлено з можливістю обертання відносно основи 2, в свою о чергу в основі закріплено елемент 3, який має можливість обертатися, вісі обертання корпусу 1 і елементу основи З співпадають. Елемент основи З може бути виконаний як в вигляді вала (фіг.1), так і в вигляді втулки 60 (фіг.2). В корпусі 1 установлено з можливістю обертання два елементи 4, вони розміщенні симетрично вісі обертання корпусу і кожний з них зв'язаний передаточним механізмом з елементом основи З, передаточне відношення механізмів повинно становити 1/2, напрям обертання елементів З і 4 - однаковий. На фіг.1 передаточні механізми зображено на прикладі зубчатих передач з проміжними шестернями 5, кожна з яких з'єднує елемент основи З і елемент 4 закріплений в корпусі 1, діаметр ділильного кола зубчатого вінця, який бо містить елемент основи 3, у даному випадку, повинен бути у два рази менший ніж у елемента 4. З однієї сторони корпусу 1 на кінцях елементів 4, закріплених в корпусі, шарнірно з можливістю повороту установлено по одній лопаті 6. Лопаті 6 виконані у вигляді принаймні чотирикутної жорсткої рамки з закріпленим усередині гнучким, парусним матеріалом, шарнірне кріплення розміщено в одному з кутів лопаті, вісь шарніру перпендикулярна площині лопаті і вісі обертання елементу 4, до якого приєднано лопать. Відносно одна одної лопаті 6 орієнтовані таким чином, що завжди знаходяться у взаємно перпендикулярних площинах. На корпусі 1 установки (фіг.3), одним із своїх торців закріплені втулки 7, необхідні для повороту лопатей відносно вісі шарніру в певний період при обертанні елементів 4 з лопатями 6. Втулки 7 закріплені таким чином, що шарнірне кріплення лопатей 6 до елементів 4, розміщено усередині втулок 7, вільні торці втулок утворені замкнутою профільною 7/0 поверхнею (фіг.4,5,6,7), з якою мають змогу контактувати одночасно, безпосередньо, або через додаткові елементи, обидві сторони лопаті б, які примикають до шарніру. Форма профільної поверхні повинна забезпечити, при повороті елементу 4 з лопатю б навколо своєї вісі на кут 90 градусів, поворот лопаті відносно вісі шарніру, причому лопать повинна зайняти положення відносно вісі обертання елементу 4 симетричне початковому (до початку повороту) і при цьому сторона лопаті 6, яка була горизонтальною має /5 зайняти вертикальне положення, а вертикальна - навпаки, наступні 90 градусів повороту елементу 4 з лопатю, повинні проходити при нерухомій, з точки зору повороту в шарнірі, лопаті, таким чином величина циклу за який здійснюється поворот лопаті в шарнірі в одну сторону відповідає 180 градусам повороту елемента 4 з лопатю 6.

Втулки 7 закріплюються на корпусі симетрично вісі його обертання і своїми вищими сторонами направлені одна до одної. Функції, які виконують втулки 7, можуть бути реалізовані за допомогою розрізних втулок 8 (фіг.8), які встановлюються аналогічно втулкам 7, і розрізаною частиною направляються одна до одної. Зовнішня сторона кожної розрізаної втулки 8 містить паз (фіг.9,10,11,12), з яким поперемінно контактують безпосередньо, або через додаткові елементи 9, сторони лопаті 6. Корпус 1 установки кінематично з'єднано передаточним механізмом з електрогенератором 10 (фіг.1,2), або декількома електрогенераторами. Установка містить регулюючий привід 11, який кінематично з'єднано передаточним механізмом з елементом основи 3. Він сч ов повинен при сталій роботі утримувати елемент основи З від обертання, а при зміні вітру відрегулювати ефективний кут прийому тиску вітру, поворотом елементу основи З на відповідний кут. і)

При роботі установки лопаті б сприймають тиск вітру і під цим зусиллям корпус 1 установки починає обертатися (фіг.13), завдяки тому, що елемент основи З утримується від обертання регулюючим приводом 11, передаточні механізми, які з'єднують елемент основи З і елементи 4, до яких приєднано лопаті 6, повертають со зо елементи 4 з лопатями відносно корпусу 1 у напрямку протилежному напрямку обертання корпусу і з удвічі меншою кутовою швидкістю ніж швидкість корпусу. Таким чином за один повний оберт корпусу 1 на 360 градусів, о лопаті 6 повернуться на 180 градусів і після поперемінного повороту в шарнірі будуть здатні сприймати тиск Ге! вітру вже іншою стороною. Поворот в шарнірі лопаті 6 здійснюють поперемінно за період, який відповідає 180 градусам повороту корпусу 1, таким чином коли одна з лопатей здійснює поворот в шарнірі, інша, -

Зз5 перпендикулярна їй, буде нерухомою відносно вісі шарніру, в цьому положенні лопать здатна сприймати більш «Е ефективно напір вітру. В початковий період, коли лопать 6 тільки закінчила здійснювати поворот в шарнірі, кут між напрямком вітру Ї площиною лопаті повинен становити близько 45 градусів (фіг.13), далі при повороті корпусу 1 на 90 градусів - лопать займе положення перпендикулярне напрямку вітру (фіг.14) і при подальшому повороті корпусу на 90 градусів - цей кут зменшується до 45 градусів, далі лопать розпочинає поворот в « шарнірі, на протязі цього періоду кут між напрямком вітру і площиною лопаті зменшується в певний момент він з с буде становити 0 градусів і після цього починає збільшуватись. При зміні напрямку вітру, в певному напрямку змінюється кут прийому тиску вітру лопатями б, для відновлення ефективного кута прийому тиску вітру ;» регулюючий привід 11 повертає елемент основи З на кут вдвічі більший величини зміни кута прийому тиску вітру і у протилежному напрямку. ть

Claims (1)

1. Формула винаходу щ» о Вітроенергетична установка містить основу, корпус з передаточними механізмами і лопатями, 5р епектрогенератор і регулюючий привід, який відрізняється тим, що додатково містить втулки, симетрично і о нерухомо установлені однією стороною на корпусі, у середині кожної втулки шарнірно закріплена в елементі со корпусу одним із своїх кутів лопать, суміжні сторони лопаті, примикаючі до шарніра, розміщені з можливістю контакту з вільною стороною втулки, утвореною замкнутою профільною поверхнею,що надає їй по діаметру перемінну висоту, лопаті закріплені з можливістю повороту у шарнірі при обертанні відносно осі елементів вв Корпусу І орієнтовані таким чином, що завжди знаходяться у взаємно перпендикулярних площинах.

   Ф) іме) 60 б5