ВЕТРОВОЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
WIND-DRIVEN HEAT GENERATOR

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для приготовления горячей воды и снабжения ею различных потребителей.
Известен калориметр с жидкостью, содержащий корпус, внутри которого погружена ось с вращающимися лопатками и перегородками между ними (А.И.Гомонова, Пособие по физике, учебник, М., МГУ, 1991, стр.173, рис.10.4). В калориметре производится преобразование механической энергии в тепловую. Горячая вода потребителями не используется.
Известен солнечный водонагреватель, содержащий абсорбер в виде бесконечной цепи, состоящей из ячеек, заполненных теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом в области рабочих температур нагревателя (А.С. №1420315 А1, Кл. F24J 2/34, БИ №32, 1988 года, СССР). В известном нагревателе используются прямоугольной формы ячейки, получающие тепло от солнечных лучей и передачей его воде. Такой способ малоэффективен.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является ветроэнергетическая аккумулирующая установка Парахина И.Е., содержащая ветродвигатель с силовым валом, инерционный аккумулятор, электрический генератор и емкость, в которой размещен полный сосуд с жидкостью, через которую лопасти взаимодействуют между собой. (А.С. №1195043 по Кл. F03D 9/02, БИ №44, 1985 года, СССР). В известной установке производится в основном преобразование энергии ветра в электрическую энергию с недостаточной надежностью и сложностью процесса преобразования.
Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции и эксплуатации, повышении надежности и снижении наружных потерь тепла, обеспечивается за счет того, что ветровой теплогенератор содержит ветродвигатель с ветровалом теплогенератора и имеет лопатки и корпус, внутри которого размещены цилиндр и змеевик, согласно изобретению цилиндр размещен в центре бочкообразного корпуса теплогенератора, имеет сверху крышку и лопатки, прикрепленные к его внутренней стенке, чередующиеся с лопатками, прикрепленными к валу теплогенератора. Металлический подвижный диск и косынки жестко прикреплены к нижней части вала, контактирующие с металлическим неподвижным диском, к которому на сварке прикреплен корпус теплогенератора, по образующей внутри которого установлен трубчатый змеевик с входным и выходным патрубками, выходящими через станину, расположенную сверху корпуса теплогенератора. К цилиндру, в нижней его части, прикреплено кольцо, внутренняя и нижняя части которого с зазором 0.5-1.0 мм контактируют с подвижным диском, а к наружной стенке цилиндра прикреплены лопатки. К змеевику, со стороны цилиндра, прикреплены на упругих пластинах прямоугольной формы ячейки, а на подъемном вертикальном участке выходного патрубка установлены ячейки, выполненные в виде цилиндров, заполнены ячейки теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом в области рабочих температур теплогенератора.
На чертеже изображен схематически, ветровой теплогенератор, где на фиг.1 - общий вид в разрезе, на фиг.2 - ячейка, вид сбоку.
Ветровой теплогенератор содержит ветродвигатель 1 с силовым валом 2, через муфту 3 соединенный с валом 4 корпуса теплогенератора 5, имеет сверху крышку 7, лопатки 8, прикрепленные к его внутренней стенке. Металлический подвижный диск 9 и косынки 10 жестко прикреплены к нижней части вала 4, контактирующими с металлическим неподвижным диском 11. К наружной стенке цилиндра прикреплены лопатки 13. Внутри корпуса теплогенератора 5, по образующим, установлен трубчатый змеевик 14 с входным 15 и выходным 16 патрубками, выходящими от змеевика 14 через станину 17. К змеевику 14 со стороны цилиндра 6 прикреплены на упругих пластинах 18 прямоугольной формы ячейки 19, а на подъемном вертикальном участке 20 выходного патрубка 16 установлены ячейки 21, выполненные в виде цилиндров, охватывающих участок, внутри заполнены теплоаккумулирующим веществом 22 с фазовым переходом в области рабочих температур теплогенератора 5. К валу 4 жестко прикреплены лопатки 23, чередующиеся с лопатками 8. Вал 4 свободно с зазором пропущен через станину 17 и крышку 7 цилиндра 6, имеет возможность свободного вращения в диске 11. Внутри корпуса 5 и цилиндра 6 заметна рабочая жидкость 24, например веретенное масло до уровня верхнего витка змеевика 14. Корпус 6 теплогенератора 5 размещен в яме, под землей, накрытый сверху станиной 17. Патрубки 15 и 16 присоединены к системам горячего водоснабжения или отопления. Прямоугольные ячейки 19 - съемные, держатся за счет огибания упругими пластинами 18 трубопровода змеевика 14, также заполненные теплоаккумулирующим веществом, парафином или гидратными соединениями сульфидов. Диск 9 с кольцом 12 и диск 11 представляют собой фрикционный преобразователь механической энергии в тепловую. Лопатки 8, 13 и 23 могут быть плоскими, в форме полуцилиндров или иной оптимальной конструкции.
Ветровой теплогенератор работает следующим образом.
При появлении ветра достаточной силы вращается вал 2 ветродвигателя 1. Вместе с валом 2 вращается вал 4 теплогенератора 5 с лопатками 23, косынками 10 и диском 9. Под действием силы инерции, создаваемой весом цилиндра 6 с жидкостью на кольцо 12, который также тормозится лопатками 13, цилиндр 6 будет оставаться почти на месте, проскальзывая на вращающемся диске 9. Начинается процесс преобразования механической энергии в тепловую. В цилиндре 6 тепло образуется за счет трения вращающихся лопаток 23 и косынок 10 об рабочую жидкость 24 и невращающиеся (качающиеся) лопатки 8 и 13. В нижней части корпуса теплогенератора 5 тепло образуется за счет трения металлической поверхности кольца 12 об верхнюю выемку диска 9. Вырабатываемое тепло через стенку цилиндра 6, рабочую жидкость 24 и ячейки 19 и 21 будет передаваться змеевику 14, в котором циркулирует вода для систем горячего водоснабжения или отопления. При сильных порывах ветра, возможно, цилиндр 6 начнет вращаться вместе с валом 4. В этом случае тепло получается за счет трения наружной стенки цилиндра 6 об рабочую жидкость 24, а также лопаток 13. При этом трение диска 9 об диск 11 увеличивается в 1.5-2.0 раза, и тепло, образованное от трения, будет передаваться воде, находящейся в змеевике 14.
При слабом ветре или его отсутствии, ячейки 19 и 21 начнут отдавать аккумулированное ими тепло через стенку 9 змеевика 14, циркулирующей в нем воде. При достижении ветром достаточной силы процесс преобразования механической энергии в тепловую возобновится. Предлагаемый ветровой теплогенератор несложен по конструкции, прост в эксплуатации и надежен в работе. Нахождение теплогенератора под землей снижает затраты на теплоизоляцию его наружной поверхности и уменьшает потери тепла в окружающую среду.