Ветро-гидросиловая установка
WIND-HYDRAULIC PLANT

Описание изобретения
Изобретение относится к области силовых механизмов, а именно к ветряным и водяным двигателям, и может быть использовано для привода вентилятора при вентилировании помещения, насоса при перекачивании жидкости, но основную ценность данное изобретение имеет в области электроэнергетики при работе с электрогенератором в качестве нагрузочного устройства, связанного с ведущим элементом установки, например, звездочкой.
Ветро-гидросиловая установка содержит основание, жестко сидящий на нем корпус подшипника, в котором на подшипниках сидит вал, в пазах которого расположены лопасти, ограниченные упорами, в количестве двух штук и более, и они расположены на разных высотах и с угловым смещением, а именно при количестве двух штук под углом 90°, причем лопасти могут быть и круглой формы. На стойках, жестко сидящих на нижней крестовине, установлены наклонные платформы, с возможностью регулирования, через которые проходит вал. Платформы напротив ветра устанавливаются с помощью флюгера, жестко сидящего на втулке, свободно сидящей на валу, но жестко связанной стойками. Лопасти по наклонным платформам спускаются вниз под действием собственного веса и веса специальных грузов в виде шариков или ртути, расположенных в трубах, находящихся в нижних частях лопастей, оставаясь в пазах вала, и фиксируются фиксаторами. При дальнейшем вращении вала лопасти, устанавливаясь перпендикулярно ветру или потоку воды, работая в части траектории как парус, создают максимальный крутящий момент. Лопасти, оставаясь в пазах вала, одновременно поднимаются по наклонным платформам вверх и не доходя до верхней точки (180°) расфиксируются и стремятся вниз, находясь в пазах вала. Крутящий момент, созданный лопастями, передается с помощью, жестко сидящей на валу, например, звездочки и цепной передачи, и ведомой звездочки приводит во вращательное движение нагрузочного устройства, например, генератора для генерации электрической энергии, причем звездочка на валу выполнена массивной для гашения пульсации. Для уменьшения силы трения лопастей об платформы они снабжены колесиками.
Разработаны несколько вариантов установок для уменьшения силы трения при подъеме по наклонной платформе предусмотрен вариант с осью, установленной по торцам лопастей на подшипниках, катящихся по фиксатору - направляющей, обеспечивая уменьшение усилия подъема лопасти по наклонной поверхности.
Для уменьшения усилия подъема лопастей предусмотрен зазор между платформой и лопастью, оптимальность которого определяется опытным путем.
С целью уменьшения времени спуска лопастей предложен вариант установки с лопастью круглой формы с фиксацией подобным образом, а именно, на нижней стороне платформы соосно валу установлен корпускулачка, на котором установлен диск, на котором, с возможностью регулирования, установлен кулачек и ролик с рычагом, для прямоугольных лопастей и ролик со штангой для круглых лопастей расфиксируют фиксаторы в нужный момент.
Гидросиловая установка ГСУ может работать на воде, под водой и подо льдом, для поддержания установки на определенной глубине предусмотрены понтоны, а на определенном месте сваи или якоря и крепятся цепями.
Ветро-гидросиловые установки могут работать кустовым способом на одной плите две и более ветросиловых установок и на одном месте две и более гидросиловых установок под водой, а наверху две и более ветросиловых установок.
При применении на одном месте двух и более установок позволяет выработать большое количество электроэнергии на одном месте.
На месте расположения трубы для дополнительного груза на нижней части лопастей пазы на валу выполнены уширенными, позволяющими прохождению лопастей.
Для устойчивости лопастей предусмотрены направляющие.
Для случаев, когда ветер часто меняет направление, предусмотрен успокоитель, установленный на основании, а на нижней крестовине установлена крышка успокоителя, с помощью фиксатора - тормоза стойки с платформами можно остановить в любом положении. Варьируя углом наклона платформ и дополнительными грузами можно достичь наибольшего эффекта.
Для лучшей парусности лопасти могут быть слабо обтянуты, например, тканевым материалом.
Лопасти могут быть размещены не только в пазе, проходящие через ось вала, но и в карманах по бокам (на чертеже не указаны).
Установка выполнена сборно-разборной с целью облегчения транспортировки.
Из-за отсутствия нерабочей фазы повышается КПД использования энергии ветра или потока воды.
Пояснение чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где:
на Фиг. 1 изображен вертикальный разрез ветросиловой установки ВСУ по оси;
на Фиг. 2 изображена выноска I - узел фиксации в разрезе, где фиксатор показан в расфиксированном положении;
на Фиг. 3 изображена выноска II, где показано взаимодействие дополнительного фиксатора с лопастью;
на Фиг. 4 изображена выноска III, где показано взаимодействие успокоителя, крышки успокоителя и фиксатора - тормоза;
на Фиг. 5 изображен вид сверху ветросиловой установки ВСУ, где флюгер 32 изображен условно повернутым для наглядности;
на Фиг. 6 изображен общий вид гидросиловой установки, ГСУ с частичным разрезом, где направление потока воды показано стрелками, уровень воды буквой G, уровень дня буквой Н;
на Фиг. 7 изображена часть общего вида установки при применении лопастей круглой формы и способы фиксации;
на Фиг. 8 разрез А-А с указанием фиксации и элементами лопасти;
на Фиг. 9 разрез В-В с указанием движущих элементов штанги для расфиксации фиксатора;
на Фиг. 10 изображена часть общего вида установки при фиксации, лопастей с помощью фиксатора - направляющей и лопастей, снабженных на торцах осью со втулками, сидящих на подшипниках;
на Фиг. 11 изображен разрез Г-Г с указанием расположения фиксирующих втулок на оси.
Описание конструкции
Ветро-гидросиловая установка состоит из следующих основных деталей и узлов:
На основании 1 установлен корпус подшипников 2, в котором на подшипниках сидит вал 3. На корпусе подшипников свободно сидит втулка 4, на втулке жестко сидит крестовина нижняя 5, на крестовине установлены стойки 6, на верхней части установлена крестовина верхняя 7. На стойке 6 установлены, с возможностью регулирования, втулки 8 и фиксируются фиксатором 9, на втулке с помощью скоб 10 шарнирно, с возможностью регулирования, установлены платформы 11, на которых расположены лопасти 12 в пазах вала 3. Лопасти на валу упираются на упоры 13, после спуска упираются на упоры 14, расположенные на платформе 11 жестко, с возможностью регулирования, на нижней части лопасти жестко установлена труба 15, в которой свободно сидят шарики 16, труба закрывается крышкой 17, место захода трубки закрывается заглушкой 18. На платформе 11 с нижней стороны установлен корпус кулачка 19, на корпусе закреплен диск 20, на котором установлен, с возможностью регулирования, кулачек 21, в валу установлен корпус фиксатора 22, в котором установлен фиксатор 23, который с помощью пружины 24 фиксирует лопасть в рабочей фазе, корпус фиксатора закрывается крышкой 25, фиксатор 23 расфиксируется с помощью рычага 26 с роликом 27 в контакте с кулачком 21, сидящим на оси 28 установленной на валу 3. На основании 1 установлен успокоитель 29, а на нижней крестовине 5 установлена крышка успокоителя 30, на которой установлен фиксатор - тормоз 31. На верхней крестовине 7 установлена втулка, на которой установлен флюгер 32. На валу 1 жестко сидит звездочка 33, выполненная массивной для уменьшения пульсации, с помощью цепной передачи и звездочки 34 вращение передается, например, генератору 35. Который защищен кожухом 36.
На платформе 11 установлен дополнительный фиксатор 37, при работе установки в воде ГСУ предусмотрены понтоны 38 и удерживаются, например, сваями 39 и удерживается цепью 40. Генератор закрыт кожухом 41, для видимости установки предусмотрен светильник 42, при варианте применения лопасти круглой формы 43 лопасть фиксируется фиксатором 44, установленным в корпусе 45 и подпружинен пружиной 46, корпус закрыт крышкой 47, в пазу фиксатора установлен ролик 48, на оси 49 в паз фиксатора заходит пластинчатая штанга 50 со срезанным под углом концом и взаимодействуя с роликом приводит в движение фиксатор, а именно расфиксирует, штанга приводится в движение за счет ролика 51, сидящего на оси 52, приваренной на другом конце штанги, ролик катаясь по кулачку 53 попадая на выступы и впадины приводит в возвратно поступательное движение штанги 50, расположенной в пазу вала 3, кулачек расположен в корпусе 19, для устойчивости штанги предусмотрены направляющая 54 и штанга, удерживается в пазу крышкой 55, для устойчивости лопасти 43 предусмотрена направляющая 56. При варианте установки, когда фиксация лопастей происходит за счет фиксатора - направляющей 57, установленной на платформе 11 и на стойках 58, фиксатор заходит в паз, образованный между втулками 59 и 60, сидящих свободно на оси 61, положения втулок фиксируются штифтами 62 и 63, ось сидит на подшипниках, расположенных в корпусе подшипников 64, расположенного на торце лопасти 12.
В разработке приведены различные варианты исполнения так, как сказать который из вариантов самый эффективный можно только после испытания на практике.
Ветро-гидросиловая установка
Область техники
Изобретение относится к области силовых механизмов, а именно к ветряным и водным двигателям и может быть использовано для привода вентилятора при вентилировании помещения, насоса при перекачивании жидкостей, но основную ценность данное изобретение имеет в области электроэнергетики при работе с электрогенератором в качестве нагрузочного устройства, связанного ведущим элементом установки, например, звездочкой.
Ветро-гидросиловая установка ВГСУ может быть использована как для преобразования энергии ветра, так и для преобразования энергии воды рек, морей, уходящих вод после турбин ГЭС, где только есть движение воды. Ветро-гидросиловая установка, в принципе одна и та же установка, может быть использована как ветросиловая установка ВСУ для преобразования энергии ветра, так и гидросиловая ГСУ для преобразования энергии воды в зависимости от того где установлена, в воде или на поверхности.
Автору не известны источники научно-технической и патентной информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеются признаки, сходные с признаком, отличающими заявленное решение от прототипа, а также свойства, совпадающие со свойствами заявленного решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, позволяющими при практическом осуществлении создавать новые мощные и удобные в эксплуатации ветро-гидросиловые установки.
Прототипом по данному решению выбран патент РФ RU 2587731 C2, 26.06.2014.
Недостатком ветро-гидросиловой установки по данному патенту является сложность конструкции и большой промежуток нерабочей фазы.
Основным отличием предполагаемого изобретения от прототипа является то, что предполагаемой конструкции одна лопасть работает за две, так как почти нет нерабочей фазы, у прототипа четыре лопасти создают максимальный крутящий момент через каждые 90°, а у предполагаемой конструкции две лопасти, в результате повышается КПД использования энергии ветра или потока воды.
В процессе поиска были проанализированы следующие патенты:
RU 2462612 С1 27.09.2011
RU 2466293 С1 10.11.2012
RU 2487265 С1 10.07.2013
RU 2498107 С1 10.11.2013
RU 2502892 С1 27.12.2013
RU 2611139 C1 25.02.2015