ОТОПИТЕЛЬНАЯ ВЕТРОУСТАНОВКА
HEATING WIND-DRIVEN PLANT

Изобретение относится к ветротеплоэнергетике, в частности к отопительной технике, и может быть использовано для теплоснабжения жилых и производственных помещений.
Известна ветроустановка для отопления помещений, содержащая ветродвигатель, соединенный с валом, который переходит в ротор, выполненный в виде шнека, помещенный в герметически закрытый корпус, снабженный ниппелем (А.С. 1775025, СССР).
Теплопередача в ветроустановке низкоэффективна, только от шнека через сжатый воздух к стенке корпуса необходима периодическая подкачка воздуха в корпус через ниппель.
Известен плоский шнековый расширитель, включающий режущие органы, распорные домкраты и раздаточный редуктор с приводным валом, причем режущие органы выполнены в виде шнеков, установленных на выходных валах раздаточного редуктора (А.С. 431303, СССР).
Известный шнековый расширитель предназначен для расширения скважин и как преобразователь механической энергии в тепловую не используется.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является теплогенератор гидравлический, включающий цилиндрический корпус, с крышкой и днищем, вертикальный вал, размещенный в опорном и упорном подшипниках, патрубки входа и выхода воды, а к внутренней стенке корпуса жестко прикреплены пустотелые диски-шайбы, расположенные параллельно по высоте корпуса (Патент РФ №2228503).
Известный теплогенератор преобразует ветровую энергию в тепловую, используемую вне самого устройства. При отсутствии ветра он быстро охлаждается до температуры окружающей среды.
Технический результат заключается в устойчивой работе установки при временном прекращении ветра, а также увеличении количества закручивающих устройств, и тем самым увеличении коэффициента преобразования механической энергии в тепловую. Это достигается тем, что отопительная ветроустановка включает цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный вал, размещенный в опорном и упорном подшипниках, пустотелые диски-шайбы и закручивающее устройство, согласно изобретению внутри корпуса установлен раздаточный редуктор, прикрепленный снизу к крышке болтами. Ведущие шестерни редуктора жестко закреплены на валу и через кинематические схемы приводят во вращение шнеки правой и левой сторон. Диски-шайбы сообщены с атмосферой при помощи вертикального патрубка, установленного в крышке, и углового патрубка, установленного с правой стороны корпуса. К валу, в нижней его части, жестко прикреплены подвижные лопасти, выполненные в виде полуцилиндров в три ряда, смещенные относительно друг друга на 15-20°. Трубчатый замкнутый контур, охватывающий подвижные лопасти, выполненные из труб диаметром - d, имеет форму трапеции, к верхнему и нижнему основаниям контура прикреплены диски с расстоянием между ними δ=1,5d, а по сторонам контура прикреплены диски с расстоянием между ними b=2,0d, причем нижнее основание контура смещено относительно вала и верхнего основания на величину a=3d. Контур к валу крепится с помощью стержней, под которым установлен у днища корпуса тепловой электрический нагреватель, электрически связанный через провода с электрощитом. Сверху редуктора установлен змеевиковый трубчатый водонагреватель, соединенный гидравлически с системами холодной и горячей воды.
На чертежах представлена схема отопительной ветроустановки, где на фиг.1 - общий вид в разрезе, на фиг.2 - трубчатый замкнутый контур - вид сверху.
Отопительная ветроустановка содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, в которых соответственно установлены опорный подшипник 4 и упорный подшипник 5, с закрепленным в них вертикальным валом 6, имеющим сверху муфту 7 для приема мощности (вращения).
Внутри корпуса 1 установлен раздаточный редуктор 8, прикрепленный снизу к крышке 2 болтами 9 и 10. Ведущие шестерни 11 и 12 (изображены условно) жестко закреплены на валу 6 и через кинематические схемы приводят во вращение соответственно шнеки 13, 14 и 15, 16. К внутренней стенке корпуса 1 прикреплены пустотелые диски-шайбы 17, расположенные параллельно по высоте корпуса и связанные между собой перепускными трубками 18. Диски-шайбы 17 имеют сквозные отверстия 19, выполненные концентрично из втулок, концы которых приварены к верхним и нижним сторонам дисков-шайб 17. Диски-шайбы 17 сообщены с атмосферой при помощи вертикального патрубка 20, установленного в крышке 2, и углового патрубка 21, установленного с правой стороны корпуса 1. В левой части крышки 2 установлена пробка 22. К валу 6, в нижней его части, жестко прикреплены подвижные лопасти 23, выполненные в виде полуцилиндров в три ряда, смещенные относительно друг друга на 15-20°. Трубчатый замкнутый контур охватывает подвижные лопасти, выполнен из труб диаметром - d, имеет форму трапеции (см. фиг.2). К верхнему 25 и нижнему 26 основаниям контура 24 прикреплены диски 27 с расстоянием между ними δ=1,5d, а по сторонам контура 24 прикреплены диски 28 с расстоянием между ними b=2,0d. Нижнее основание 26 смещено относительно вала 6 на величину a=3d, верхнее основание 25 - на величину 4d. Крепится контур 24 к валу 6 с помощью стержней 29, под которым установлен у днища корпуса тепловой электрический нагреватель 30, электрически связанный через провода с электрощитом (не показаны). Сверху раздаточного редуктора 8 установлен змеевиковый трубчатый водонагреватель 31, соединенный гидравлически с системами холодной и горячей воды (не показаны). Для изготовления водонагревателя 31 использована латунная трубка, для лучшей теплопередачи от высоковязкой жидкости 32 к воде, находящейся в водонагревателе. Раздаточный редуктор 8 сообщен гидравлически с внутренней частью корпуса 1 с помощью отверстий 33 и 34. Все поверхности лопастей шнеков 13, 14, 15 и 16, подвижных лопастей 23 и дисков 27 и 28 контура 24 имеют искусственную шероховатость (бугорков, ромбиков или иные геометрические фигуры).
Отопительная ветроустановка работает следующим образом.
Через патрубок 20 в пустотелые диски-шайбы 17 заливается в жидком виде вещество с фазовым переходом температур, например парафин. При выходе из углового патрубка сначала воздуха, а затем жидкого вещества - залив прекращают, закрывают патрубок 20 пробкой, а патрубок 21 откидной заглушкой. Через пробку 22 корпус 1 заливают высоковязкой жидкостью 32, например веретенным маслом, до самой крышки 2. Пробку 22 закрывают крышкой. Подключают змеевиковый водонагреватель 31 к системам холодного и горячего водоснабжения, а с помощью муфты 7 к приводному двигателю, например ветродвигателю существующих конструкций.
Включая в работу приводной двигатель, вал 6 ветроустановки, ведущие шестерни 11 и 12, шнеки 13, 14, 15 и 16, лопасти 23 и контур 24 с дисками 27 и 28 начнут вращаться в корпусе 1, преобразуя механическую энергию в тепловую. Получаемое тепло трения передается от высоковязкой жидкости 32 пустотелым дискам-шайбам 17, наполненным веществом с фазовым переходом, змеевиковому водонагревателю 31 и через стенку корпуса 1 в отапливаемое помещение. Из змеевикового водонагревателя 31 в отопительный период нагретая в нем вода разбирается по мере необходимости, в летний период - постоянно, через патрубки (не показаны).
При временном отсутствии ветра (до 30-40 минут) вещество в дисках-шайбах 17 отдает тепло высоковязкой жидкости 32 и стенка корпуса 1 будет оставаться нагретой. При возобновлении ветра достаточной силы преобразование механической энергии в тепловую возобновится.
При длительном отсутствии ветра (до 1 часа и более) включают электрический водонагреватель 30 и ветроустановка будет работать как масляный обогреватель. Смещенное исполнение контура 24 с дисками 27 и 28 позволяет при вращении вала 6 создавать в нижней части корпуса 1 турбулентно-хаотичное движение высоковязкой жидкости 32 и тем самым смещение слоев ее с получением дополнительной тепловой энергии в ветроустановке.
В межотопительный период работа ветроустановки сводится к нагреву воды, циркулирующей по змеевиковому водонагревателю 31, используемой на бытовые и производственные нужды.
Предлагаемая отопительная ветроустановка компактна, с повышенным коэффициентом преобразования ветровой энергии в тепловую, позволяет экономить электроэнергию до 70-80% при отоплении дачных домиков, коттеджей, передвижных бытовых вагончиков и объектов фермерских хозяйств.