ВЕТРОВОЙ ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
WIND HEAT ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к тепловой и электрической энергетике и может быть использовано для нагрева воды для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, а так же для освещения помещений и электропривода различных станков и механизмов.
Известен теплогенератор гидравлический, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды и закручивающего устройства (Патент РФ 2228503, 2004 г.).
В конструкции известного теплогенератора отсутствуют устройства для получения электрической энергии.
Известен ротационный вискозиметр, состоящий из внешнего вращающегося цилиндра, внутреннего измерительного цилиндра, корпуса и упругого вывода, выполненный в виде тонкостенной трубки с зубчатым поперечным сечением (Авторское свидетельство СССР №199498, 1967 г.).
Известный вискозиметр получает энергию из вне, его конструкции не предназначены для получения горячей воды и электрической энергии.
Известна ветроэнергетическая аккумулирующая установка Парахина И.Е., содержащая ветродвигатель с силовым валом, инерционный аккумулятор с приводным валом, связанный через обгонную муфту с силовым валом, электрический генератор и закручивающее устройство в виде чередующих друг с другом горизонтальных лопастей, прикрепленных к валу и сосуду (А.с. СССР №1195043, 1985 г.). Данная установка сложна по конструкции и эксплуатации, не предназначена для нагрева жидкости и отпуска ее потребителю.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является ветровой теплоэлектрической генератор, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вертикальный вал, соединенный через муфту с силовым валом ветродвигателя, трубчатый змеевик, соединенный с системой отопления или горячего водоснабжения через патрубки входа холодной и выхода горячей воды, электрический генератор и закручивающее устройство в виде лопастей (см. патент RU 2229066 С2, F24J 3/00, 2004, 3, стр. (1)).
Задачей настоящего технического решения является максимальное эффективное преобразование механической энергии в тепловую с одновременным получением электрической энергии.
Поставленная задача достигается тем, что предложен ветровой теплоэлектрический генератор, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вертикальный вал, соединенный через муфту с силовым валом ветродвигателя, змеевик, патрубки входа холодной и выхода горячей воды, электрогенератор и закручивающее устройство в виде лопастей, согласно изобретению приводной вал снизу жестко соединен с диском, размещенным свободно в кольцевом углублении на дне цилиндра, к которому снизу в центре через уплотнительные устройства прикреплен вал, через муфту связанный механически с ротором электрического генератора. Сверху днища корпуса установлен неподвижный диск, контактирующий с дном цилиндра с внешней стороны, а к приводному валу и к внутренней стенке цилиндра горизонтально прикреплены лопасти, чередующиеся друг с другом, причем снаружи корпуса установлен трубчатый змеевик, закрытый кожухом, и через патрубки соединен с системой отопления или горячего водоснабжения. На днище внутри корпуса и дне цилиндра установлены по всей окружности ячейки, заполненные теплоаккумулирующим веществом фазового перехода.
На чертеже приведена схема предлагаемого ветрового теплоэлектрического генератора.
Теплоэлектрический генератор содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, электрический генератор 4, установленные вертикально на опорах 5 и 6. Приводной вертикальный вал 7 имеет сверху муфту 8 для приема мощности от ветродвигателя (не показан), снизу жестко соединен с диском 9, размещенным свободно в кольцевом углублении 10 на дне 11 цилиндра 12, к которому снизу в центре через уплотнительные устройства (не показаны) прикреплен вал 13, через муфту 14 связан механически с ротором (не показан) электрического генератора 4. Сверху днища 3 корпуса 1 установлен неподвижный диск 15, контактирующий с дном 11 цилиндра 12 с внешней стороны. К приводному валу 7 горизонтально прикреплены лопасти 16, а к внутренней стенке цилиндра 12 лопасти 17, чередующиеся друг с другом. Снаружи корпуса 1 установлен трубчатый змеевик 18, закрытый кожухом 19, и через патрубки 20 и 21 сообщен с системой отопления или горячего водоснабжения. На днище 3 внутри корпуса 1 установлены по всей окружности ячейки 22, заполненные теплоаккумулирующим веществом фазового перехода. На дне 11 цилиндра 12 также установлены по всей окружности ячейки 23, заполненные теплоаккумулирующим веществом фазового перехода, например парафином. Через штуцер 24, установленный в крышке 2, внутрь корпуса 1 доверху заливается высоковязкая жидкость, например веретенное масло, и закрывается пробкой 25.
Диск 9, дно 11 цилиндра 12 с кольцевым углублением 10, а также неподвижный диск 15 изготовлены из высокотвердого металла. Стенки корпуса 1 и змеевик 18 изготовлены из металла с высокой теплопроводностью, например из меди или ее сплавов. Электрический генератор 4 постоянного тока через провода соединен с электроаккумулятором (не показан), постоянно или периодически подзаряжающим его. Лопасти 16 и 17 имеют форму полуцилиндров, размещенных друг к другу вогнутыми сторонами, т.е. если их сблизить, получим цилиндр.
Для вращения приводного вала 7 через муфту 8 необходим мощный быстроходный ветродвигатель существующих конструкций, для быстрого кратковременного преобразования механической энергии в тепловую и электрическую.
Ветровой теплоэлектрический генератор работает следующим образом.
При появлении ветра достаточной силы ветродвигатель через муфту 8 вращает приводной вал 7, и с ним вращаются лопасти 16 и диск 9, закрепленные на нем. Вследствие вязкости жидкости вращение передается на лопасти 17, закрепленные внутри на стенке цилиндра 12, и последний также вращается. Вал 13, прикрепленный к дну 11 цилиндра 12, также начнет вращаться и вращать ротор электрического генератора 4, который будет вырабатывать постоянный ток и заряжать электрический аккумулятор. Нагрев вязкой жидкости внутри корпуса 1 будет происходить за счет преобразования механической энергии вращения в тепловую в следующих точках. Трение жидкости на лопастях 16 сверху вниз и вдоль - за счет центробежной силы, ударение ее об лопасти 17 и трение об них внутри и снаружи. Трение, проскальзывание металла об металл - это диск 9 в кольцевом углублении 10, дно 11 - трение об диск 15, эффект фрикционного теплогенератора. Тепло нагретой жидкости внутри корпуса 1 передается ячейкам 22 и 23, стенке корпуса 1 и далее воде, циркулирующей по змеевику 18, в систему, например, отопления с возвратом из нее для последующего нагрева. При спаде скорости ветра вал 7 замедляет свое вращение, а потому преобразование механической энергии в тепловую затухает. В этот момент тепло, запасенное ячейками 22 и 23, отдается жидкости и ее температура некоторое время (до 30 мин) будет держаться на прежнем уровне. Электроэнергия в этот момент от заряженных аккумуляторов непрерывно будет поступать потребителям. При возобновлении ветра достаточной силы ветровой теплоэлектрический генератор будет продолжать генерировать тепловую и электрическую энергию потребителям в необходимых объемах.
Предлагаемый ветровой теплоэлектрический генератор компактен, прост по конструкции и эксплуатации, может быть использован как в стационарном, так и передвижном вариантах. Он может найти применение на горных пастбищах и турбазах, фермерских хозяйствах, для теплоэлектроснабжения жилых и общественных зданий, в районах со значительной ветровой нагрузкой.