Крыло ветродвигателя (варианты) и устройство для выработки электроэнергии, использующее крыло - RU2287082C2
Код документа: RU2287082C2
Чертежи
Описание
Данное изобретение относится к устройству для выработки энергии, использующему силу ветра, а более конкретно - к крылу ветродвигателя, способному изменять его площадь восприятия давления ветра в зависимости от изменения силы ветра, благодаря чему достигается повышение эффективности использования давления ветра без повреждения при сильном ветре.
Вообще, ветродвигатель является устройством для выработки энергии, использующим силу воздушного потока, который спонтанно возникает в атмосфере Земли, а затем рассеивается. Такой ветродвигатель содержит, по меньшей мере, одно крыло, приспособленное к восприятию подъемной силы, вызываемой силой ветра, так, что оно вращается.
Такое крыло ветродвигателя должно иметь конструкцию, способную создавать подъемную силу даже тогда, когда она воспринимает слабый ветер, и одновременно обеспечивать непрерывное и плавное вращение без повреждения при сильном ветре. Для того чтобы создать подъемную силу даже при слабом ветре, крыло ветродвигателя должно иметь большую площадь. С другой стороны, для того чтобы предотвратить повреждение крыла ветродвигателя при сильном ветре, крыло ветродвигателя должно иметь небольшую площадь. Следовательно, крыло ветродвигателя должно удовлетворять обоим этим противоположным условиям.
Несмотря на такой факт, прежние крылья ветродвигателя имели большую площадь поверхности, для того чтобы воспринимать ветровую нагрузку большей величины. По этой причине они часто повреждались при сильном ветре. Однако недавно разработанные крылья ветродвигателя имеют изогнутую конструкцию с определенным углом скоса, так что они обладают повышенной эффективностью использования без повреждения при сильном ветре.
Однако у всех таких традиционных крыльев ветродвигателя имеется конструктивный недостаток в том, что они не могут справиться с изменением силы ветра. Для того чтобы решить эту проблему, было предложено новое крыло ветродвигателя, способное изменять свой угол в зависимости от изменения скорости ветра, тем самым изменяя площадь, воспринимающую силу ветра.
В таком крыле ветродвигателя, способном регулировать свой угол, регулировку угла можно легко осуществлять при слабом ветре. Однако при сильном ветре регулировать угол крыла трудно, поскольку увеличивается сопротивление силе ветра.
Уже известно традиционное ветроэнергетическое устройство.
Обратимся к фиг.32 (см. перечисление фигур с 1 по 32 ниже по тексту описания) с иллюстрацией вышеуказанного традиционного ветроэнергетического устройства. Как показано на фиг.32, традиционное ветроэнергетическое устройство содержит стальную опору 200, установленную в грунте, и крыло ветродвигателя 210, смонтированное на заднем конце вращающегося вала 210А. Вращающийся вал 210А при вращении поддерживается с возможностью вращения подшипником 220, смонтированным на верхнем конце стальной опоры 200.
Ветроэнергетическое устройство содержит также силовую передачу 230, служащую в качестве средства передачи ветровой энергии, вырабатываемой в соответствии с вращением крыла ветродвигателя 210, в устройство, приспособленное для использования энергии ветра. Силовая передача 230 включает в свой состав передаточный вал 234, идущий вниз с передней части вращающегося вала 210А. Передаточный вал 234 соединяется на своем верхнем конце с вращающимся валом 210А посредством верхней конической зубчатой передачи 231. Нижний конец передаточного вала 234 соединен с устройством, использующим ветровую энергию, посредством нижней конической зубчатой передачи 232, поддерживаемой опорной пятой, смонтированной на стальной опоре 200 так, что она может передавать энергию ветра в устройство, использующее ветровую энергию.
Однако недостатком известного изобретения является то, что вышеупомянутое традиционное ветроэнергетическое устройство генерирует небольшую ветровую энергию, поскольку для выработки ветровой энергии оно использует одно крыло ветродвигателя. Кроме того, отсутствуют средства для изменения направления крыла ветродвигателя в зависимости от изменения направления ветра. По этой причине традиционное ветроэнергетическое устройство демонстрирует низкую эффективность выработки ветровой энергии. В результате возникает проблема, состоящая в том, что от такого традиционного устройства невозможно получить большое количество энергии.
Вышеуказанными недостатками обладает выбранное в качестве ближайшего аналога для крыла ветродвигателя, раскрытого в независимом п.1 формулы и подчиненных ему пунктах изобретения (см. патент Японии №919592121, опубл. 29.07.1997).
В качестве ближайшего аналога для крыла ветродвигателя, раскрытого в независимом п.5 формулы и подчиненных ему пунктах, выбрано также изобретение (см. патент Японии №919592121, опубл. 29.07.1997).
В качестве ближайшего аналога для крыла ветродвигателя, раскрытого в независимом п.8 формулы и подчиненными ему пунктами, выбрано также изобретение (см. патент Японии №919592121, опубл. 29.07.1997).
В качестве ближайшего аналога для ветроэнергетического устройства для передачи вращающей силы от крыльев ветродвигателя, раскрытого в независимом п.9 формулы, выбрано изобретение (см. патент Японии №57-032076).
Задача настоящего изобретения направлена на решение вышеупомянутых проблем, связанных с традиционным устройством, и задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить крыло ветродвигателя, способное изменять свою площадь восприятия давления ветра в зависимости от изменения силы ветра, благодаря чему достигается повышение эффективности использования давления ветра без повреждения при сильном ветре.
Другая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить ветроэнергетическое устройство, которое включает в свой состав узлы многоступенчатых крыльев ветродвигателя, приспособленные к выработке большой ветровой энергии, способные одновременно поворачиваться вокруг оси или вращаться, для того чтобы справиться с изменением направления ветра, тем самым давая возможность повысить эффективность выработки ветровой энергии.
Другая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить ветроэнергетическое устройство, которое включает в свой состав узлы многоступенчатых крыльев ветродвигателя, расположенные на расстоянии друг от друга для эффективной выработки ветровой энергии, и балансировочный груз, приспособленный для устранения возможного весового дисбаланса между передней и задней частями вращающегося вала, вызванного узлами многоступенчатых крыльев ветродвигателя, расположенными на вращающемся валу, в то же время расположенными на расстоянии друг от друга, благодаря чему предотвращается эксцентриситет вращающегося вала.
Задача заявленного изобретения по независимому п.1 формулы и подчиненным ему пунктам заключается в том, что крыло ветродвигателя, содержащее:
тела крыла, смонтированные на вращающемся валу для образования узла крыла, каждое из тел крыла, воспринимающее давление ветра, в то же время снабжено некоторым числом отверстий для регулирования давления ветра;
некоторое число пластин для регулирования давления ветра, соединенных с каждым из тел крыла, в то же время соединены вместе со связанным с ними одним из проводов, каждая из пластин для регулирования давления ветра скользит по направляющим, соответственно расположенным с противоположных сторон связанного с ней одного из отверстий для регулирования давления ветра, предусмотренного на связанном с ним одном из тел крыла, тем самым регулируя степень открытия связанного с ней отверстия для регулирования давления ветра;
упругие элементы, каждое из которых приспособлено для соединения одного конца одного из проводов, связанного с ним, с находящейся с одной стороны частью связанного с ним одного из тел крыла;
лебедки, каждая из которых приспособлена для соединения другого конца связанного с ней одного из проводов с находящейся с другой стороны частью связанного с ней одного из тел крыла, лебедки монтируются на одном валу для одновременного наматывания или разматывания проводов, и
средство привода лебедок.
Средство привода может содержать:
шестерню, смонтированную на валу, несущем лебедки, и шестерню рейки, входящую в зацепление с шестерней, и
цилиндр, соединенный с шестерней рейки и приспособленный для выполнения операций выдвижения и отвода назад для линейного перемещения шестерни рейки в соответствии с изменением силы ветра.
Средство привода может содержать:
червяк, смонтированный на валу, несущем лебедки, и червячную шестерню, входящую в зацепление с червяком, и
редукторный двигатель, соединенный с червячной шестерней и приспособленный для вращения червячной шестерни в соответствии с изменением силы ветра.
Отверстия для регулирования давления ветра, образованные в каждом из тел крыла, могут быть расположены в несколько колонок в продольном направлении тела крыла;
каждая из пластин для регулирования давления ветра, соответственно связанная с отверстиями для регулирования давления ветра, может содержать верхнюю и нижнюю пластины для регулирования давления ветра, конфигурированные так, чтобы последовательно скользить в продольных направлениях, тем самым последовательно открывая или закрывая связанное с ними отверстие для регулирования давления ветра, и
нижняя пластина для регулирования давления ветра может соединяться с телом крыла посредством упругого элемента, верхняя и нижняя пластины для регулирования давления ветра могут соединяться друг с другом посредством захватов зацепления, выполненных на обращенных к ним концах верхней и нижней пластин для регулирования давления ветра, и верхняя пластина для регулирования давления ветра может соединяться со связанным с ней одним из проводов на конце пластины, противоположном ее концу, несущему связанный с ней один из захватов зацепления.
Задача заявленного изобретения по независимому п.5 формулы и подчиненным ему пунктам заключается в том, что крыло ветродвигателя, содержащее:
тела крыла, смонтированные на вращающемся валу для образования узла крыла; каждое из тел крыла, воспринимающее давление ветра, в то же время снабжено некоторым числом отверстий для регулирования давления ветра;
некоторое число пластин для регулирования давления ветра, соединенных с каждым из тел крыла, в то же время соединены с цепями, каждая из которых образует замкнутую цепь, соответственно, каждая из пластин для регулирования давления ветра скользит по направляющим, соответственно расположенным с противоположных сторон связанного с ней одного из отверстий для регулирования давления ветра, предусмотренного на связанном с ней одном из тел крыла, тем самым регулируя степень открытия связанного с ней отверстия для регулирования давления ветра;
некоторое число первых звездочек, смонтированных на находящейся с одной стороны части связанного с ними одного из тел крыла, каждая из первых звездочек поддерживает находящуюся с одной стороны часть связанной с ней одной из цепей;
некоторое число вторых звездочек, смонтированных на одном валу, каждая из вторых звездочек поддерживает находящуюся с другой стороны часть связанной с ней одной из цепей для вращения одной связанной с ней из первых звездочек в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки, и
средство привода вторых звездочек.
Средство привода может содержать редукторный двигатель, непосредственно соединенный с валом, несущим вторые звездочки, посредством соединительного элемента.
Отверстия для регулирования давления ветра, образованные на каждом из тел крыла, могут быть расположены в поперечном направлении тела крыла;
каждая из пластин для регулирования давления ветра, соответственно связанная с отверстиями для регулирования давления ветра, может содержать верхнюю и нижнюю пластины для регулирования давления ветра, конфигурированные так, чтобы последовательно скользить в поперечных направлениях, тем самым последовательно открывая или закрывая связанное с ними отверстие для регулирования давления ветра;
верхняя и нижняя пластины для регулирования давления ветра могут соединены друг с другом посредством захватов зацепления, выполненных на обращенных к ним концах верхней и нижней пластин для регулирования давления ветра, и нижняя пластина для регулирования давления ветра может соединяться со связанной с ней одной из цепей через посредство связанной с ней одной из первых звездочек, с конца пластины, противоположного ее концу, несущему связанный с ней один из захватов зацепления.
Задача заявленного изобретения по независимому п.8 формулы и подчиненным ему пунктам заключается в том, что крыло ветродвигателя, содержащее:
тела крыла, смонтированные на вращающемся валу для образования узла крыла; каждое из тел крыла, воспринимающее давление ветра, в то же время снабжено некоторым числом отверстий для регулирования давления ветра;
некоторое число пар пластин для регулирования давления ветра, соединенных с каждым из тел крыла совместно с отверстиями для регулирования давления ветра соответственно, каждая из пар пластин для регулирования давления ветра, содержащая верхнюю и нижнюю пластины для регулирования давления ветра, скользит по направляющим, соответственно расположенным с противоположных сторон связанного с ней отверстия для регулирования давления ветра, тем самым регулируя степень открытия связанного с ней отверстия для регулирования давления ветра;
первые цилиндры, каждый из которых приспособлен для перемещения верхней пластины для регулирования давления ветра, связанной с ней одной из пар пластин для регулирования давления ветра, по направляющим, связанным со связанной с ней парой пластин для регулирования давления ветра; и
вторые цилиндры, каждый из которых смонтирован на верхней пластине для регулирования давления ветра, связанной с ней одной из пар пластин для регулирования давления ветра, и приспособлен для перемещения нижней пластины для регулирования давления ветра, связанной с ней пары пластин для регулирования давления ветра, по направляющим, связанным со связанной с ней парой пластин для регулирования давления ветра.
Задача заявленного изобретения по независимому п.9 формулы и подчиненным ему пунктам заключается в том, что ветроэнергетическое устройство для передачи вращающей силы от крыльев ветродвигателя, вращаемых ветром, в устройство, использующее ветровую энергию, через посредство силовой передачи, содержащее:
первичное, вторичное и третье крылья ветродвигателя, смонтированные на вращающемся валу, по меньшей мере, на одной стальной опоре, в то же время расположенные вдоль вращающегося вала, каждое из крыльев ветродвигателя имеет конфигурацию по любому из пунктов патентной формулы от 1 до 8; и
поворотное устройство для перемещения опорной пяты ветродвигателя, соединенной с вращающимся валом, несущим первичное, вторичное и третье крылья ветродвигателя, по круговой рельсовой направляющей, поддерживаемой стальной опорой, причем опорная пята ветродвигателя скользит, поддерживаемая верхним и нижним роликами.
Первичное крыло ветродвигателя может размещаться в передней части вращающегося вала, вторичное и третье крылья ветродвигателя размещаются в задней части вращающегося вала, а балансировочный груз размещается на переднем конце вращающегося вала для балансировки вращающегося вала.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые задача и другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными после прочтения нижеследующих детальных описаний в сочетании с рассмотрением чертежей, среди которых:
фиг.1 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий пример крыла ветродвигателя в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 представляет собой поперечное сечение по линии А-А фиг.1;
фиг.3 представляет собой поперечное сечение по линии В-В фиг.1;
фиг.4 представляет собой перспективное изображение с частичным вырывом, иллюстрирующее пример пластины для регулирования давления ветра в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.5 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий средство измерения направления ветра и средство измерения силы ветра в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий средство измерения направления ветра и средство измерения силы ветра фиг.5;
фиг.7 представляет собой схематическое изображение крыла ветродвигателя в смонтированном состоянии в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.8 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий другой пример крыла ветродвигателя в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.9 представляет собой поперечное сечение по линии С-С фиг.8;
фиг.10 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий другой пример пластины для регулирования давления ветра в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.11 представляет собой поперечное сечение по линии D-D фиг.10, иллюстрирующее пластину для регулирования давления ветра;
фиг.12 представляет собой поперечные сечения по линии Е-Е фиг.10, иллюстрирующие полностью открытое состояние пластины для регулирования давления ветра;
фиг.13 представляет собой поперечные сечения по линии Е-Е фиг.10, иллюстрирующие первичную стадию закрытия пластины для регулирования давления ветра;
фиг.14 представляет собой поперечные сечения по линии Е-Е фиг.10, иллюстрирующие вторичную стадию закрытия пластины для регулирования давления ветра;
фиг.15 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий другой пример крыла ветродвигателя в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.16 представляет собой перспективное изображение с частичным вырывом, иллюстрирующее пластину для регулирования давления ветра, показанную на фиг.15;
фиг.17 представляет собой поперечные сечения по линии Е-Е фиг.16, иллюстрирующие полностью закрытое состояние пластины для регулирования давления ветра;
фиг.18 представляет собой поперечные сечения по линии Е-Е фиг.16, иллюстрирующие первичную стадию открытия пластины для регулирования давления ветра;
фиг.19 представляет собой поперечные сечения по линии Е-Е фиг.16, иллюстрирующие вторичную стадию открытия пластины для регулирования давления ветра;
фиг.20 представляет собой перспективное изображение с частичным вырывом, иллюстрирующее пластину для регулирования давления ветра, показанную на фиг.15;
фиг.21 представляет собой перспективное изображение с частичным вырывом, иллюстрирующее пластину для регулирования давления ветра, показанную на фиг.15;
фиг.22 представляет собой перспективное изображение с частичным вырывом, иллюстрирующее пластину для регулирования давления ветра, показанную на фиг.15;
фиг.23 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий пример ветроэнергетического устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.24 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий левую часть ветроэнергетического устройства при виде на фиг.23;
фиг.25 представляет собой разрез, иллюстрирующий опорный элемент вала, показанный на фиг.23;
фиг.26 представляет собой вид сзади, иллюстрирующий другой пример ветроэнергетического устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.27 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий пример ветроэнергетического устройства, показанный на фиг.26;
фиг.28 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий пример ветроэнергетического устройства, показанный на фиг.26;
фиг.29 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий поворотное устройство, показанное на фиг.28;
фиг.30 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий поворотное устройство, показанное на фиг.28;
фиг.31 представляет собой увеличенный разрез, соответствующий части "А" фиг.30, и
фиг.32 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий ветроэнергетическое устройство в целом.
Лучший вариант осуществления изобретения
Теперь будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи.
Фиг.1 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий пример крыла ветродвигателя в соответствии с настоящим изобретением. Крыло ветродвигателя включает в свой состав тела крыла 1, каждое из которых имеет требуемую форму. Три тела крыла 1 расположены вдоль направления вращения, будучи в то же время расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Тела крыла 1 образуют узел крыла, т.е. крыло ветродвигателя, приспособленное для восприятия давления ветра с целью вращения.
Как показано на фиг.2, 3 и 4, каждое тело крыла 1 снабжено некоторым числом отверстий 5 для регулирования давления ветра, в то же время расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Каждое отверстие 5 для регулирования давления ветра приспособлено к изменению площади восприятия давления ветра у тела крыла 1 в зависимости от изменения силы ветра.
Отверстия 5 для регулирования давления ветра расположены в несколько колонок. Предпочтительно, расстояние а между соседними колонками является одинаковым. Расстояние b между соседними отверстиями 5 для регулирования давления ветра в каждой колонке отверстий для регулирования давления ветра также предпочтительно является одинаковым, для того чтобы предотвратить сосредоточенное приложение давления ветра на часть тела крыла 1, вызывающее деформацию тела крыла 1.
На каждом отверстии 5 для регулирования давления ветра предусмотрена пластина 7 для регулирования давления ветра, для того чтобы регулировать степень открытия отверстия 5 для регулирования давления ветра. При регулировании степени открытия каждого отверстия 5 для регулирования давления ветра посредством связанной с ним пластины 7 для регулирования давления ветра регулируется площадь восприятия давления ветра у тела крыла 1. Например, при закрытии отверстия 5 для регулирования давления ветра площадь восприятия давления ветра у тела крыла 1 увеличивается. В этом случае крыло ветродвигателя может вращаться даже под действием слабого ветра. С другой стороны, при открытии отверстия 5 для регулирования давления ветра площадь восприятия давления ветра у тела крыла 1 уменьшается. В этом случае крыло ветродвигателя, включающее в свой состав тело крыла 1, может быть защищено от повреждения сильным ветром.
Для того чтобы обеспечить плавное скольжение каждой пластины 7 для регулирования давления ветра, в результате которого должно надежно открываться и закрываться связанное с ней отверстие 5 для регулирования давления ветра, соответственно предусмотрены направляющие 9 на противоположных боковых сторонах отверстия 5 для регулирования давления ветра. Направляющие 9 проходят в продольном направлении тела крыла 1. Пластина 7 для регулирования давления ветра контактирует с направляющими 9 таким образом, что она скользит по направляющим 9. Каждая пластина 7 для регулирования давления ветра соединяется с другими пластинами 7 для регулирования давления ветра, расположенными по соседству с ней, проводом 11. Таким образом, пластины 7 для регулирования давления ветра, расположенные в одной колонке, скользят одновременно. В каждой колонке связанный с ней провод 11 прикрепляется к каждой пластине 7 для регулирования давления ветра посредством фиксирующего зажима 13, в то же время скользит, поддерживаемый посредством направляющего зажима 15, на части тела крыла 1 между соседними пластинами 7 для регулирования давления ветра.
Для того чтобы управлять пластиной 7 для регулирования давления ветра в каждой колонке, связанный с ней провод 11 неподвижно монтируется на находящейся с одной стороны части тела крыла 1 через посредство упругого элемента 17 с одного его конца, в то же время неподвижно монтируется на находящейся с другой стороны части тела крыла 1 через посредство лебедки 19 с другого его конца.
Каждый упругий элемент 17 прикладывает свою силу растяжения к одному концу связанного с ним провода 11, в результате чего пластины 7 для регулирования давления ветра, к которым прикрепляется провод 11, всегда будут поджиматься в направлении открытия связанных с ними отверстий 5 для регулирования давления ветра. Каждая лебедка 19 наматывает связанный с ней провод 11 против силы упругости связанного с ней упругого звена 17 и разматывает провод 11, тем самым регулируя степень открытия каждого связанного с ним отверстия 5 для регулирования давления ветра. Т.е., поскольку сила растяжения упругого элемента 17 всегда прикладывается к связанным с ним пластинам 7 для регулирования давления ветра через посредство провода 11, связанные с ним отверстия 5 для регулирования давления ветра постепенно закрываются, по мере того как провод 11 наматывается на лебедку 19, в то же время постепенно открываются, по мере того как провод 11 разматывается с лебедки 19.
Все лебедки 19 монтируются на одном валу 23, поддерживаемом опорными элементами вала 21, смонтированными на теле крыла 1 так, что они вращаются одновременно посредством средства привода. Средство привода содержит шестерню 25, смонтированную на валу 23, шестерню рейки 27, входящую в зацепление с шестерней 25, и цилиндр 29, соединенный с шестерней рейки 27. Шестерня 25, входящая в зацепление с шестерней рейки 27, совершает вращательные движения в соответствии с линейными возвратно-поступательными движениями реечной передачи 27. Шестерня рейки 27 поддерживается направляющим элементом скольжения 30, принимающим ведущий конец шестерни рейки 27, так, что она линейно перемещается по телу крыла 1, в то же время направляемая направляющим элементом скольжения 30. Цилиндр 29 монтируется на требуемой части тела крыла 1 и приспосабливается к выполнению операций выдвижения и отвода назад в соответствии с изменением силы ветра, приложенной к телу крыла 1.
Для того чтобы регулировать площадь восприятия давления ветра у тела крыла 1 в соответствии с работой цилиндра 29, предусмотрены средства измерения силы ветра 31 и средства измерения направления ветра 33, показанные на фиг.5 и 6. Средства измерения силы ветра 31 монтируются в средствах измерения направления ветра 33. Соответственно средства измерения направления ветра 33 будут описываться первыми.
Средства измерения направления ветра 33 включают в свой состав указатель направления ветра 35. Указатель направления ветра 35 монтируется на одном конце вала 37. Первый дисковый кулачок 39 прикрепляется к средней части вала 37 так, что вращается вместе с валом 37. Первый конечный выключатель 41 размещается на требуемой части периферии первого дискового кулачка 39. Первый конечный выключатель 41 служит для выработки электрического сигнала.
Первый дисковый кулачок 39 и первый конечный выключатель 41 функционально соединяются так, что первый конечный выключатель 41 включается при вхождении в контакт с выступившим кулачком 39а, предусмотренным в первом дисковом кулачке 39.
В ответ на сигнал ВКЛЮЧИТЬ или ВЫКЛЮЧИТЬ от первого конечного выключателя 41 электромагнитный выключатель для управления относительно направления ветра (не показан) регулируется так, что крыло ветродвигателя ориентируется перпендикулярно к направлению ветра.
Эта операция и конструкция, связанная с операцией, будут более подробно описаны со ссылкой на фиг.7. Вращающийся вал 45 устанавливается в ступице 43, на которой монтируется крыло ветродвигателя. Вращающийся вал 45 поддерживается посредством корпуса 47, в то же время проходя через корпус 47. Корпус 47 имеет тормозящую поверхность 49. Тормозной элемент 53 приводится в действие посредством электромагнита 51, расположенного по соседству с тормозящей поверхностью 49. Когда тормозной элемент 53 прикладывает тормозную силу к тормозящей поверхности 49 в соответствии с работой электромагнита 51, предотвращается поворот корпуса 47 вокруг оси. Электромагнит 51 управляется электромагнитным выключателем 42 для управления относительно направления ветра, соединенным с внешним источником питания.
При изменении направления ветра средства измерения направления ветра 33 поворачиваются в ответ на изменение направления ветра. В результате первый конечный выключатель 41 включается или выключается первым дисковым кулачком 39, тем самым вызывая включение или выключение управляющего электромагнитного выключателя 42. В соответствии с состоянием ВКЛЮЧИТЬ или ВЫКЛЮЧИТЬ электромагнитного выключателя 42 для управления относительно направления ветра тормозится или разрешается операция поворота корпуса 47 вокруг оси, выполняемая через посредство электромагнита 51, тормозного элемента 53 и тормозящей поверхности 49.
Теперь будет описана причина, по которой тормозится или разрешается операция поворота корпуса 47 вокруг оси. Предполагается, что выступивший кулачок 39а связан с чаще всего наблюдаемым направлением ветра, определяемым на основании данных сезонных изменений направления ветра в том месте, где устанавливается ветроэнергетическое устройство. Кроме того, предполагается, что в том месте, где устанавливается ветроэнергетическое устройство, во все сезоны большей частью возникают юго-западный ветер и северо-восточный ветер. При изменении направления ветра, возникшего в этом месте, с юго-западного на северо-восточный первый дисковый кулачок 39 поворачивается на 180°, тем самым выключая, а затем включая первый конечный выключатель 41. В результате в данное время разрешается поворот корпуса 47 вокруг оси, а затем поворот вокруг оси снова предотвращается. В период, в который разрешается поворот корпуса 47 вокруг оси, поворачивается вокруг оси крыло ветродвигателя под действием силы ветра, приложенной к нему, в направлении навстречу направлению ветра. После такого изменения направления снова предотвращается поворот корпуса вокруг оси, тем самым предотвращая дальнейшие изменения направления крыла ветродвигателя.
В соответствии с операцией измерения средствами измерения направления ветра 33 направление крыла ветродвигателя регулируется с целью приведения в соответствие направлению ветра. Кроме того, площадь такого тела крыла 1, воспринимающая давление ветра, регулируется в соответствии с измерительным сигналом от средств измерения силы ветра 31.
Средства измерения силы ветра 31 имеют конструкцию, подобную средствам измерения направления ветра 33. Эти средства измерения силы ветра 31 размещаются на верхней поверхности первого дискового кулачка 39 с одной стороны первого дискового кулачка 39. Т.е. средства измерения силы ветра 31 включают в свой состав пластину 59 для восприятия давления ветра и второй дисковый кулачок 63, прикрепленный к средней части вала 61, несущего пластину 59 для восприятия давления ветра, так, что он вращается вместе с валом 61. Второй конечный выключатель 65, вырабатывающий электрический сигнал, размещен на требуемой части периферии второго дискового кулачка 63. Вал 61 проходит вертикально от первого дискового кулачка 39. Пластина 59 для восприятия давления ветра соединяется с другим валом 67, смонтированным на первом дисковом кулачке 39, посредством упругого элемента 69. Благодаря такому расположению вал 61 и второй дисковый кулачок 63, соединенные друг с другом посредством упругого элемента 69, вращаются в соответствии с изменением силы ветра, приложенной к пластине 59 для восприятия давления ветра.
Второй дисковый кулачок 63 и второй конечный выключатель 65 функционально соединяются так, что, когда второй конечный выключатель 65 последовательно входит в контакт с выступившими кулачками 63а, 63b и 63с второго дискового кулачка 63, он селективно и последовательно вырабатывает сигналы переключения. Каждый сигнал переключения от второго конечного выключателя 65 управляет клапаном с электромагнитным управлением 66, соединенным с вторым конечным выключателем 65, тем самым управляя сжатым воздухом, подаваемым в цилиндр 29, и сжатым воздухом, выпускаемым из цилиндра 29. Клапан с электромагнитным управлением 66, который соединяется с внешним источником сжатого воздуха, конфигурируется для работы в соответствии с каждым сигналом переключения от второго конечного выключателя 65. Для того чтобы получить сжатый воздух, проходящий через клапан с электромагнитным управлением 66 в цилиндр 29, и выпустить сжатый воздух, цилиндр 29 соединяется с внешним источником сжатого воздуха через посредство пневмораспределителя 71, образующего герметичную конструкцию с вращающимся валом 130.
При постепенном усилении или ослаблении усилия ветра, приложенного к пластинам 7 для регулирования давления ветра, второй конечный выключатель 65 непрерывно вырабатывает сигналы переключения. В результате клапан с электромагнитным управлением 66 непрерывно управляется так, что осуществляется непрерывное регулирование подачи и выпуска сжатого воздуха.
Регулируемый сжатый воздух служит для привода лебедок, соединенных с шестерней рейки 27 через посредство шестерни 25, если он подается в цилиндр 29 и выпускается из цилиндра 29. В результате провода 11 наматываются или разматываются.
Соответственно, приводятся в действие пластины 7 для регулирования давления ветра, соединенные с каждым проводом 11, тем самым регулируя степень открытия отверстия 5 для регулирования давления ветра, связанного с каждой пластиной 7 для регулирования давления ветра. Соответственно, регулируется площадь восприятия давления ветра у тела крыла 1. Т.е. при каждом закрытии отверстия 5 для регулирования давления ветра увеличивается площадь восприятия давления ветра у тела крыла 1. В этом случае крыло ветродвигателя может плавно вращаться даже при слабом ветре. С другой стороны, при каждом открытии отверстия 5 для регулирования давления ветра уменьшается площадь восприятия давления ветра у тела крыла 1. В этом случае можно предотвратить повреждение крыла ветродвигателя при сильном ветре.
Между тем, фиг.8 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий другой пример крыла ветродвигателя в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.9 представляет собой поперечное сечение по линии С-С фиг.8. Конфигурация и функция этого крыла ветродвигателя идентичны или подобны конфигурации и функции крыла ветродвигателя, показанного на фиг.1 и 2. Соответственно, это крыло ветродвигателя будет описано только в том, что касается его частей, отличающихся от частей фиг.1 и 2, в то же время в сравнении с частями фиг.1 и 2, без любого описания одинаковых частей, имеющихся на фиг.1 и 2.
В крыле ветродвигателя фиг.1 и 2 его средство привода содержит шестерню 25, шестерню рейки 27 и цилиндр 29. С другой стороны, средство привода крыла ветродвигателя фиг.8 и 9 содержит червяк 73, смонтированный на валу 23, несущем лебедки 19, червячную шестерню 75, входящую в зацепление с червяком 73, и редукторный двигатель, соединенный с червячной шестерней 75.
В крыле ветродвигателя фиг.1 и 2 шестерня рейки 27 входит в зацепление с шестерней 25, смонтированной на валу 23, несущем лебедки 19. Поскольку движение вперед и назад шестерни рейки 27 управляется в соответствии с выдвижением и отводом назад цилиндра 29, каждая пластина 7 для регулирования давления ветра управляется с целью регулирования площади открытия или закрытия связанного с ней отверстия 5 для регулирования давления ветра. С другой стороны, в ветродвигателе фиг.8 и 9 червячная шестерня 75 входит в зацепление с червяком 73, смонтированным на валу 23, несущем лебедки 19. Поскольку червячная шестерня 75 управляется в соответствии с вращением редукторного двигателя 77, каждая пластина 7 для регулирования давления ветра управляется с целью регулирования площади открытия или закрытия связанного с ней отверстия 5 для регулирования давления ветра.
Между тем, фиг.10 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий другой пример крыла ветродвигателя в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.11 представляет собой поперечное сечение по линии D-D фиг.10. Фиг.12, 13 и 14 представляют собой поперечные сечения по линии Е-Е фиг.10 соответственно. На фиг.12 показано полностью открытое состояние каждой пластины для регулирования давления ветра, тогда как на фиг.13 и 14 показаны первичная и вторичная стадии закрытия пластины для регулирования давления ветра в случае фиг.10 соответственно. Конфигурация и функция этого крыла ветродвигателя идентичны или подобны конфигурации и функции крыла ветродвигателя, показанного на фиг.1 и 2. Соответственно, это крыло ветродвигателя будет описано только в том, что касается его частей, отличающихся от частей фиг.1 и 2, в то же время в сравнении с частями фиг.1 и 2, без любого описания одинаковых частей, имеющихся на фиг.1 и 2.
В крыле ветродвигателя фиг.1 и 2 некоторое число пластин 7 для регулирования давления ветра соединены с одним проводом 11, так что они одновременно приводятся в действие с целью открыть или закрыть связанные с ними отверстия 5 для регулирования давления ветра. С другой стороны, в крыле ветродвигателя фиг.10-14 каждая пластина для регулирования давления ветра, обозначенная номером для ссылок 79, содержит верхнюю и нижнюю пластины 79а и 79b для регулирования давления ветра, конфигурированные так, чтобы последовательно скользить по направляющим, тем самым последовательно открывая или закрывая в две стадии связанное с ними отверстие 5 для регулирования давления ветра. Т.е. нижняя пластина 79b для регулирования давления ветра соединяется с телом крыла 1 посредством упругого элемента 81. Верхняя и нижняя пластины 79а и 79b для регулирования давления ветра соединяются друг с другом посредством захватов зацепления. Верхняя пластина 79b для регулирования давления ветра соединяется с одной ее стороны с одним из проводов.
Фиг.15 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий другой пример крыла ветродвигателя в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.16 представляет собой перспективное изображение с частичным вырывом, иллюстрирующее пластину для регулирования давления ветра, показанную на фиг.18. На фиг.17 показано полностью закрытое состояние пластины для регулирования давления ветра. На фиг.18 показана первичная стадия открытия пластины для регулирования давления ветра, а на фиг.19 показана вторичная стадия открытия пластины для регулирования давления ветра. Конфигурация и функция этого крыла ветродвигателя идентичны или подобны конфигурации и функции каждого примера осуществления изобретения, описанного выше. Соответственно, это крыло ветродвигателя будет описано только в том, что касается его частей, отличающихся от частей каждого примера осуществления изобретения, описанного выше, в то же время в сравнении с частями вышеописанного примера осуществления изобретения, без любого описания одинаковых частей, имеющихся в вышеописанном примере осуществления изобретения.
В случае тела крыла 1, показанного на фиг.1 и 2 или на фиг.8-14, отверстия 5 для регулирования давления ветра расположены рядами в продольном направлении тела крыла 1. Пластины 7 или 79 для регулирования давления ветра, соответственно связанные с отверстиями 5 для регулирования давления ветра, скользят по направляющим в продольном направлении, чтобы открыть или закрыть отверстия 5 для регулирования давления ветра, связанные с ними. В соответствии с этим расположением используется меньшее число лебедок 19. В этом случае уменьшается длина вала 23, тогда как длина каждого провода увеличивается. С другой стороны, в случае тела крыла 1, показанного на фиг.15-19, отверстия 5 для регулирования давления ветра расположены в поперечном направлении тела крыла 1. Пластины 83 для регулирования давления ветра, соответственно связанные с отверстиями 5 для регулирования давления ветра, скользят по направляющим в поперечном направлении, чтобы открыть или закрыть отверстия 5 для регулирования давления ветра, связанные с ними. Как показано на фиг.16, средство привода пластин 83 для регулирования давления ветра содержит пары звездочек, соответственно связанных с пластинами 83 для регулирования давления ветра. Каждая пара звездочек включает в свой состав первую и вторую звездочки 84а и 84b, расположенные с противоположных сторон связанной с ними пластины 83 для регулирования давления ветра и соединенные друг с другом посредством цепи 84с. Первая звездочка 84а монтируется с возможностью вращения на теле крыла 1, тогда как вторая звездочка 84b неподвижно монтируется на валу 23, поддерживаемом опорными элементами вала 21. Средство привода включает также в свой состав редукторный двигатель 87, непосредственно соединенный с валом 23 посредством соединительного элемента 85. В соответствии с этим расположением средство привода имеет упрощенную конфигурацию. В соответствии с расположением фиг.15-19 используется большее число первых и вторых звездочек 84а и 84b по сравнению со случаем фиг.1 и 2 или фиг.8-14. Кроме того, увеличивается длина вала 23, тогда как длина каждой цепи 83с уменьшается. В соответствии с этим расположением можно обеспечить повышенную степень свободы выбора конструкции после разработки крыльев ветродвигателя. Проходящий в продольном направлении упрочняющий элемент 84 может быть прикреплен к телу крыла 1, для того чтобы обеспечить высокое сопротивление излому со стороны силы ветра.
Каждая пластина 83 для регулирования давления ветра включает верхнюю и нижнюю пластины 83а и 83b для регулирования давления ветра, конфигурированные так, чтобы последовательно скользить, в поперечных направлениях, по направляющим 9, смонтированным на теле крыла 1, тем самым последовательно открывая и закрывая в два этапа связанное с ними отверстие 5 для регулирования давления ветра. Верхняя и нижняя пластины 83а и 83b для регулирования давления ветра соединяются друг с другом посредством захватов зацепления 83с и 83d. Нижняя пластина 83b для регулирования давления ветра соединяется с ее конца, противоположного ее захвату зацепления 83d, со связанной с ней цепью 84с, приспособленной для работы со связанной с ней первой звездочкой 84а, посредством пластины 89. Каждая цепь 84с, образующая замкнутую цепь, входит в зацепление со связанной с ней первой звездочкой 84а с одной ее стороны, так что она соединяется с одной стороной тела крыла 1. Цепь 84с также входит в зацепление со связанной с ней второй звездочкой 84b с другой ее стороны, так что она соединяется с другой стороной тела крыла 1.
Соответственно, при приложении усилия привода к цепи 84с в соответствии с вращением по часовой стрелке редукторного двигателя 87 цепь 84с перемещает нижнюю пластину 83b для регулирования давления ветра в направлении первой звездочки 84а через посредство пластины 89. В соответствии с продолжающимся перемещением нижней пластины 83b для регулирования давления ветра захват зацепления 83d нижней пластины 83b для регулирования давления ветра входит в зацепление с захватом зацепления 83с верхней пластины 83а для регулирования давления ветра, так что верхняя пластина 83а для регулирования давления ветра соединяется с нижней пластиной 83b для регулирования давления ветра. Дальнейшее перемещение цепи 84с в этом состоянии вызывает перемещение верхней пластины 83а для регулирования давления ветра в направлении первой звездочки 84а вместе с нижней пластиной 83b для регулирования давления ветра. В результате связанное с ней отверстие 5 для регулирования давления ветра полностью закрывается.
При приложении противоположного усилия привода к цепи 84с в соответствии с вращением против часовой стрелки редукторного двигателя 87 в закрытом состоянии отверстия 5 для регулирования давления ветра цепь 84с перемещает нижнюю пластину 83b для регулирования давления ветра в направлении второй звездочки 84b через посредство пластины 89. В соответствии с продолжающимся перемещением нижней пластины 83b для регулирования давления ветра пластина 89 вступает в контакт с концом верхней пластины 83а для регулирования давления ветра, обращенной к пластине 89.
При дальнейшем приложении противоположного усилия привода к цепи 84с в соответствии с дальнейшим вращением против часовой стрелки редукторного двигателя 87 в этом состоянии нижняя пластина 83b для регулирования давления ветра продолжает перемещаться в направлении второй звездочки 84b посредством пластины 89. В это время пластина 89, соединенная с нижней пластиной 83b для регулирования давления ветра, толкает обращенный к ней конец верхней пластины 83а для регулирования давления ветра, тем самым вызывая полное открытие отверстия 5 для регулирования давления ветра.
Фиг.20 представляет собой перспективное изображение с частичным вырывом, иллюстрирующее другой пример пластины для регулирования давления ветра, показанной на фиг.15. Конфигурация и функция этой пластины для регулирования давления ветра идентичны или подобны конфигурации и функции фиг.15 и 16. Соответственно, эта пластина для регулирования давления ветра будет описана только в том, что касается ее частей, отличающихся от частей фиг.15 и 16, в то же время в сравнении с частями фиг.15 и 16, без любого описания одинаковых частей, имеющихся на фиг.15 и 16.
Как описано выше, средство привода фиг.15 и 16 содержит редукторный двигатель 87, непосредственно соединенный с валом 23 посредством соединительного элемента 85. С другой стороны, средство привода, показанное на фиг.20, содержит шестерню 93, соединенную с валом 23 посредством соединительного элемента 85, шестерню рейки 95, входящую в зацепление с шестерней 93, и цилиндр 97, соединенный с шестерней рейки 95.
Фиг.21 и 22 иллюстрируют другой пример пластины для регулирования давления ветра, показанной на фиг.15. На фиг.21 показано полностью закрытое состояние отверстия 5 для регулирования давления ветра, тогда как на фиг.22 показано состояние отверстия 5 для регулирования давления ветра, открытое в первичной стадии открытия.
Как описано выше, средство привода фиг.15 и 16 содержит редукторный двигатель 87, приспособленный для того, чтобы приводить в движение каждую цепь 84с, соединенную с валом 23, тем самым косвенно открывая и закрывая в два этапа верхнюю и нижнюю пластины 83а и 83b для регулирования давления ветра. С другой стороны, средство привода, показанное на фиг.21 и 22, содержит первый и второй цилиндры 97а и 97b, для того чтобы непосредственно открывать или закрывать верхнюю и нижнюю пластины 83а и 83b для регулирования давления ветра.
Первый и второй цилиндры 97а и 97b конфигурированы для выдвижения или отвода назад посредством пневматического или гидравлического давления. Верхняя и нижняя пластины 83 а и 83b для регулирования давления ветра непосредственно соединяются с соответствующими штоками ra и rb так, чтобы открывать или закрывать связанное с ними отверстие 5 для регулирования давления ветра.
Первый цилиндр 97а монтируется на теле крыла 1, а его шток ra монтируется на верхней пластине 83а для регулирования давления ветра. Второй цилиндр 97b монтируется на верхней пластине 83а для регулирования давления ветра, а его шток rb монтируется на нижней пластине 83b для регулирования давления ветра. Соответственно, второй цилиндр 97b перемещается вместе с верхней пластиной 83а для регулирования давления ветра в соответствии с операцией выдвижения или отвода назад первого цилиндра 97а.
На фиг.21 показано состояние, в котором верхняя и нижняя пластины 83а и 83b для регулирования давления ветра полностью закрывают отверстие 5 для регулирования давления ветра в соответствии с операциями выдвижения первого и второго цилиндров 97а и 97b. На фиг.22 показано состояние, в котором шток первого цилиндра 97а отводится назад, так что верхняя пластина 83а для регулирования давления ветра перемещается, чтобы открыть отверстие 5 для регулирования давления ветра во вторичной стадии открытия.
При выполнении операции управления с целью отвода назад штока первого цилиндра 97а, в то время как шток второго цилиндра 97b удерживается в своем выдвинутом состоянии, можно сохранить отверстие 5 для регулирования давления ветра в первичной стадии открытия посредством верхней пластины 83а для регулирования давления ветра. Или же отверстие 5 для регулирования давления ветра можно сохранить в первичной стадии открытия посредством как верхней, так и нижней пластин 83а и 83b для регулирования давления ветра путем управления вторым цилиндром 97b с целью отвода назад его штока, в то время как шток первого цилиндра 97а должен удерживаться в своем выдвинутом состоянии.
Когда второй цилиндр 97b приводится в движение для отвода назад его штока из состояния фиг.21, нижняя пластина 83b для регулирования давления ветра перемещается с целью позиционирования под верхней пластиной 83а для регулирования давления ветра, передвинутой для открытия отверстия 5 для регулирования давления ветра, тем самым вызывая полное открытие отверстия 5 для регулирования давления ветра, без закрытия посредством верхней и нижней пластин 83а и 83b для регулирования давления ветра.
Между тем, фиг.23 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий пример ветроэнергетического устройства, для которого применяется крыло ветродвигателя фиг.15-22 в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.24 представляет собой вид спереди, иллюстрирующий левую часть ветроэнергетического устройства при виде на фиг.23. Обращаясь к фиг.24, можно видеть, что узлы трех крыльев 3а, 3b и 3с монтируются на одном валу 99, в то же время будучи расположены на расстоянии друг от друга на валу 99.
Вся конфигурация ветроэнергетического устройства, показанного на фиг.23 и 24, подобна ветроэнергетическому устройству на фиг.7. Соответственно, это ветроэнергетическое устройство будет описано только в том, что касается его частей, отличающихся от частей фиг.7, в то же время в сравнении с частями фиг.7, без любого описания одинаковых частей, имеющихся на фиг.7. В ветроэнергетическом устройстве фиг.7 один узел крыла монтируется на одном центральном валу 45. В этом случае энергия вырабатывается только одним узлом крыла. С другой стороны, в ветроэнергетическом устройстве фиг.23 и 24 можно добиться повышенной эффективности использования силы ветра, поскольку ветровая энергия вырабатывается посредством вращающих сил от трех узлов крыльев 3а, 3b и 3с.
Монтаж трех узлов крыльев 3а, 3b и 3с на одном центральном валу 99 выполняется так, что два узла крыльев 3b и 3с расположены с одной стороны центрального вала 99 вместе с балансировочным грузом 101 для балансировки центрального вала 99.
В ветроэнергетическом устройстве фиг.7 центральный вал 45 монтируется в корпусе 47 так, что может поворачиваться вокруг оси вместе с корпусом 47 в соответствии с изменением направления ветра. В соответствии с этим расположением узел крыла направляется перпендикулярно к направлению ветра. С другой стороны, в ветроэнергетическом устройстве фиг.23 и 24 опорный элемент вала 103, приспособленный к поддержке центрального вала 45, монтируется в рельсовой направляющей вращения 107 через посредство подшипников 105а и 105b. В соответствии с этим расположением узлы крыльев 3а, 3b и 3с могут поворачиваться вокруг оси вместе с центральным валом 99 и опорным элементом вала 103 в соответствии с изменением направления ветра так, что они направляются перпендикулярно к направлению ветра.
Фиг.26-28 иллюстрируют другой пример ветроэнергетического устройства в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.26 представляет собой вид сзади.
Как показано на фиг.26-28, в грунте устанавливается, по меньшей мере, одна стальная опора. В иллюстрированном примере устанавливаются четыре стальные опоры. На вращающемся валу 130 на стальных опорах 111, 112, 113 и 114 монтируются, по меньшей мере, три многоступенчатых крыла ветродвигателя. В иллюстрированном примере представлены крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя из трех ступеней. Крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя монтируются на одном и том же вращающемся валу 130 так, что они вращаются одновременно в соответствии с вращением вращающегося вала 130.
Энергия, вырабатываемая в соответствии с вращением крыльев первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя, передается к устройству, приспособленному для использования энергии, через посредство вращающегося вала 130 и силовую передачу 230, расположенную под вращающимся валом 130. Цифрой для ссылки 140 обозначается крышка.
Фиг.27 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий ветроэнергетическое устройство. Как показано на фиг.27, крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя монтируются на вращающемся валу 130 на стальных опорах 111, 112, 113 и 114. Крыло первичной ступени 121 ветродвигателя монтируется в передней части вращающегося вала 130, тогда как крылья вторичной и третьей ступеней 122 и 123 ветродвигателя монтируются в задней части вращающегося вала 130. Весовой дисбаланс вращающегося вала 130, вызываемый крылом первичной ступени 121 ветродвигателя и крыльями вторичной и третьей ступеней 122 и 123 ветродвигателя, устраняется балансировочным грузом 131, предусмотренным в передней части вращающегося вала 130.
Крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя монтируются на вращающемся валу 130, в то же время будучи расположены на расстоянии друг от друга. Увеличение ветровой энергии достигается посредством расположения крыльев первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя на расстоянии друг от друга.
Вращающийся вал 130 монтируется, с возможностью поворота вокруг оси, на стальных опорах 111, 112, 113 и 114 посредством первого и второго подшипников 141 и 142. Вращающие силы от крыльев первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя передаются в устройство, использующее ветровую энергию, через посредство вращающегося вала 130 и силовой передачи 230. Силовая передача 230 включает в свой состав передаточный вал 234, проходящий вниз перпендикулярно вращающемуся валу 130, как в традиционных примерах. Передаточный вал 234 соединяется с устройством, использующим ветровую энергию, посредством нижней конической зубчатой передачи 232, поддерживаемой опорной пятой 233, смонтированной на стальных опорах 111, 112, 113 и 114 так, что она может передавать ветровую энергию в устройство, использующее ветровую энергию.
Вращающийся вал 130, поддерживаемый, с возможностью поворота вокруг оси, посредством первого и второго подшипников 141 и 142, и крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя могут вращаться в соответствии с изменением направления ветра благодаря конфигурации поворотного устройства 150 (фиг.28).
Фиг.29 и 30 иллюстрируют поворотное устройство в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.29 представляет собой вид сверху, тогда как фиг.30 представляет собой вид сбоку. Как показано на фиг.29 и 30, поворотное устройство 150 включает в свой состав круговую рельсовую направляющую 153, смонтированную, по меньшей мере, на одной стальной опоре, например, на четырех стальных опорах 111, 112, 113 и 114 в иллюстрированном примере. Поворотное устройство 150 также включает в свой состав опорную пяту 151, поддерживаемую посредством круговой рельсовой направляющей 153, в то же время несущей первый и второй подшипники 141 и 142, приспособленные к поддержке, с возможностью поворота вокруг оси, крыльев первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя. Опорная пята 151 ветродвигателя может перемещаться по круговой рельсовой направляющей 153 в состоянии поддержки некоторым числом верхних и нижних роликов 154 и 155.
Это расположение будет описано более подробно со ссылкой на фиг.31. Верхний и нижний ролики 154 и 155 монтируются, с возможностью поворота вокруг оси, на соединительном элементе 152, проходящем вниз от периферийной части опорной пяты 151 ветродвигателя. Верхний и нижний ролики 154 и 155 расположены на верхней и нижней частях соединительного элемента 152 соответственно. Каждый верхний ролик 154 находится в контакте с нижней поверхностью опорной пяты 151 ветродвигателя и верхней поверхностью круговой рельсовой направляющей 153, тогда как каждый нижний ролик 155 находится в контакте с нижней поверхностью круговой рельсовой направляющей 153. В соответствии с таким контактом при качении опорная пята 151 ветродвигателя может перемещаться по круговой рельсовой направляющей 153.
Теперь будет подробно описана со ссылкой на прилагаемые чертежи работа ветроэнергетического устройства, имеющего вышеописанную конфигурацию в соответствии с настоящим изобретением.
Когда крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя, смонтированные на вращающемся валу 130, вращаются ветром, как показано на фиг.27, вращающая сила, создаваемая в соответствии с вращением этих крыльев ветродвигателя, передается на вращающийся вал 130, который, в свою очередь, передает вращающую силу на вертикальный приводной вал 234 через посредство верхней конической зубчатой передачи 231 силовой передачи 230. Энергия, переданная на приводной вал 234, передается на внешнее устройство, использующее ветровую энергию, через посредство нижней конической зубчатой передачи 232. Во время этой операции отсутствует эксцентриситет вращающегося вала 130, вызываемый возможным весовым дисбалансом, возникающим на вращающемся валу 130. Это происходит, поскольку балансировочный груз 131 размещается на переднем конце вращающегося вала 130, чтобы устранить весовой дисбаланс, возникающий на вращающемся валу 130 из-за крыла первичной ступени 121 ветродвигателя, расположенного в передней части вращающегося вала 130, и крыльев вторичной и третьей ступеней 122 и 123 ветродвигателя, расположенного в задней части вращающегося вала 130.
Если такой весовой дисбаланс не устраняется, то вращающийся вал 130 и третье крыло 123 ветродвигателя становятся эксцентричными, тем самым вызывая позиционирование крыльев первичной, вторичной и третьей ступени 121, 122 и 123 ветродвигателя в направлении, противоположном направлению ветра, после перемещения по круговой рельсовой направляющей 153 поворотного устройства 150. В результате крылья первичной, вторичной и третьей ступени 121, 122 и 123 ветродвигателя могут поворачиваться неточно и могут быть неустойчивыми.
Поскольку крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя расположены в передней и задней частях вращающегося вала 130, в то же время будучи расположены на расстоянии друг от друга, достигается увеличение ветровой энергии.
Опорная пята 151 ветродвигателя поворотного устройства 150, соединенного с первым и вторым подшипниками 141 и 142, поддерживающими, с возможностью поворота, вращающийся вал 130 крыльев первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя, может перемещаться по круговой рельсовой направляющей 153 посредством верхнего и нижнего роликов 154 и 155, смонтированных на соединительном элементе 152 опорной пяты 151 ветродвигателя. Благодаря такому расположению крылья первичной, вторичной и третьей ступеней 121, 122 и 123 ветродвигателя изменяют свое направление в соответствии с изменением направления ветра. Таким образом, крылья ветродвигателя эффективно справляются с изменением направления ветра (фиг.29-31).
Заявленное изобретение соответствует условию патентосопособности, так как видно из приведенного выше описания, настоящее изобретение предусматривает крыло ветродвигателя, способное регулировать ориентацию в зависимости от изменения направления ветра так, что оно направляется по направлению ветра, в то же время регулируя степень открытия отверстий для регулирования давления ветра в соответствии с силой ветра благодаря скольжению пластин для регулирования давления ветра так, что отверстия для регулирования давления ветра полностью закрываются при слабом ветре, тем самым максимизируя площадь восприятия давления ветра для повышения эффективности использования давления ветра, тогда как отверстия для регулирования давления ветра полностью открываются при сильном ветре, тем самым минимизируя площадь восприятия давления ветра для предотвращения повреждения крыла ветродвигателя сильным ветром.
В соответствии с настоящим изобретением крылья ветродвигателя монтируются многоступенчатым способом на вращающемся валу, в то же время будучи расположены на расстоянии друг от друга для эффективной выработки ветровой энергии. Крылья ветродвигателя могут также поворачиваться вокруг оси или вращаться для того, чтобы справиться с изменением направления ветра, тем самым давая возможность добиться повышения эффективности выработки ветровой энергии.
Для устранения возможного весового дисбаланса, возникающего у вращающегося вала из-за многоступенчатых крыльев ветродвигателя, предусмотрен балансировочный груз, благодаря которому предотвращается эксцентричность вращающегося вала. Соответственно, можно точно и стабильно вращать многоступенчатые крылья ветродвигателя.
Хотя предпочтительные варианты осуществления изобретения были раскрыты для иллюстративных целей, лица, сведущие в определенной области техники, поймут, что возможны различные изменения, добавления и замены без выхода за пределы существа и объема изобретения, раскрытого в сопровождающих пунктах патентной формулы.
Реферат
Данное изобретение относится к устройству для выработки энергии, а конкретно - к крылу ветродвигателя, способному изменять площадь восприятия давления ветра в зависимости от изменения силы ветра, и обеспечивает повышение эффективности использования ветра без повреждения при сильном ветре. По первому варианту крыло ветродвигателя содержит: тела крыла, смонтированные на вращающемся валу, воспринимающем давление ветра, снабженные отверстиями для регулирования давления ветра; пластины для регулирования давления ветра, соединенные с крылом, и соединенные вместе со связанным с ними одним из проводов, каждая из пластин скользит по направляющим, соответственно расположенным с противоположных сторон связанного с ней одного из отверстий, предусмотренного на связанном с ним одном из тел крыла, упругие элементы, каждое из которых приспособлено для соединения одного конца одного из проводов, связанного с ним, с находящейся с одной стороны частью связанного с ним одного из тел крыла; лебедки, каждая из которых приспособлена для соединения другого конца связанного с ней одного из проводов с находящейся с другой стороны частью связанного с ней одного из тел крыла, лебедки монтируются на одном валу для одновременного наматывания или разматывания проводов, и средство привода лебедок. По второму варианту крыло ветродвигателя содержит пластины, соединенные с каждым из тел крыла и с цепями, каждая из пластин скользит по направляющим, расположенным с противоположных сторон связанного с ней одного из отверстий, предусмотренного на связанном с ней одном из тел крыла; звездочки, поддерживающие цепи, и средство привода звездочек. По третьему варианту крыло содержит пары пластин, соединенные с каждым из тел крыла совместно с отверстиями, каждая из пар пластин содержит верхнюю и нижнюю пластины, скользит по направляющим, расположенным с противоположных сторон связанного с ней отверстия, регулируя степень его открытия; цилиндры, приспособленные для перемещения пластин. Ветроэнергетическое устройство содержит первичное, вторичное и третье крылья ветродвигателя, смонтированные вдоль вращающегося вала, по меньшей мере, на одной стальной опоре, и поворотное устройство для перемещения пяты по круговой рельсовой направляющей, поддерживаемой стальной опорой, причем опорная пята ветродвигателя скользит, поддерживаемая верхним и нижним роликами.
4 н. и 6 з.п. ф-лы, 32 ил.
