Ветроэнергетическая установка “крылатая юрта – қанатты уй”

(51) 03 5/04 (2006.01) 03 9/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ передаточный механизм для передачи крутящего момента исполнительному звену,согласно изобретению, снабжена ветроколесом, катками и кольцевой опорой, катки размещены на кольцевой опоре, нижняя часть ветроколеса установлена на катки, крылья прикреплены к ветроколесу шарнирно, а каждый из катков имеет вал, который соединен с передаточным механизмом. Передаточный механизм включает зубчатые и ременную передачи, при этом ведущие шестерни зубчатой передачи прикреплены к валам катков, а ведомые шестерни связаны со шкивами, которые сообщены с помощью ремней с валом исполнительного звена. Исполнительным звеном служит привод насоса или привод электрического генератора. Ведущие и ведомые шестерни выполнены коническими и установлены с возможностью их вывода из зацепления.(73) Акционерное общество Шардаринская гидроэлектростанция(56) Предварительный патент РК 19477, кл. 03 3/00, 2008(54) ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА КРЫЛАТАЯ ЮРТА - АНАТТЫ Й(57) Изобретение относится к области использования энергии ветра для механизации подъема воды из скважин, колодцев и водоемов, а также для генерирования электроэнергии. Технический результат - повышение надежности и увеличение срока службы, а также расширение арсенала средств аналогичного назначения достигается тем, что ветроэнергетическая установка,содержащая несущую башню,крылья и 21944 Изобретение относится к области использования энергии ветра для механизации подъема воды из скважин, колодцев и водоемов, а также для генерирования электроэнергии. Известна ветронасосная установка, содержащая башню, поворотную головку, ветропривод, насосы,приводимые в движение шатуном со штангой, и емкость. Ветропривод выполнен в виде флюгера на поворотной головке с крыльями на стабилизаторе на горизонтальной оси, совершающего возвратнокачательные движения в вертикальной плоскости(патент РФ 2072445, кл. 03 9/00, 1997). Выполнение ветропривода в виде флюгера не позволяет эффективно использовать энергию ветра и регулировать мощность ветронасосной установки. Известен ветроагрегат Фермер многоцелевого назначения, содержащий ветроколесо, головку,расположенную на поворотном основании и подвижно закрепленную на опорной башне,трансмиссию с приводным и промежуточным колесами, ведущими и ведомыми валами, и дисками. Трансмиссия выполнена в виде вертикально расположенных коаксиальных пустотелых валов, в верхней части которых смонтированы промежуточные колеса,взаимодействующие с приводными колесами,установленными на поворотной головке ветроколеса,выполненного в виде двух концентрически расположенных колец, снабженных противоположно развернутыми направляющими лопастями, при этом нижние части каждого пустотелого вала трансмиссии снабжены ведомыми верхним и нижним дисками, между которыми установлены ведущие диски с радиально расположенными приводными коаксиальными валами привода ротора и контрротора (статора) электрогенератора и приводными валами агрегатируемых устройств энергопотребителей,причем внизу нижнего ведомого диска выполнена беговая дорожка кулачкового механизма привода водяного колеса. Контактирующие поверхности промежуточных колес и дисков выполнены коническими из фрикционного материала. Число ведомых дисков с приводными валами выполнено не менее трех. Ведомые диски выполнены с возможностью радиального перемещения(предварительный патент РК 19475, кл. 03 1/00,2008). Недостатком указанного ветроагрегата является сложная конструкция, что затрудняет процесс его эксплуатации и ремонта. Известна ветронасосная установка, содержащая башню-опору с ветрово-принимающим элементом в виде диафрагмы,передаточный блок,взаимодействующий с диафрагмой и связанный канатом с поршнями воздушных насосов,воздушные каналы, входы которых сообщены с атмосферой, а выходы - с потребителем. Потребитель выполнен в виде водоподъемного пневмоприводного насоса,пневмоприводная полость которого сообщена с выходами воздушных каналов, поршни воздушных насосов выполнены в виде стаканов, охватывающих входы воздушных 2 каналов и установленных соосно с последними в одной вертикальной плоскости, днища стаканов связаны между собой посредством каната,перекинутого через передаточный блок, с возможностью синхронного противофазного перемещения стаканов и погружения их открытых концов в жидкость для отсечения входных воздушных каналов от атмосферы и создания рабочего давления, причем диафрагма снабжена штоком, взаимодействующим с передаточным блоком (патент РФ 2030629, кл. 03 9/00, 1995). Конструкция данной ветронасосной установки не обеспечивает возможности регулирования ее мощности в зависимости от силы ветра, что сужает ее эксплуатационные возможности. Известна ветроэнергетическая установка для подъема и транспортирования жидкостей и выработки электроэнергии, содержащая несущую башню, крылья и передаточный механизм со шкивом для передачи крутящего момента исполнительному звену. Крестовина связана с вертикальным валом. Крылья выполнены в виде прямоугольных рамок, эксцентрично размещенных на крестовине, средняя часть которых представляет собой сетку, выполненную из жестких стержней,образующих рабочую поверхность с размещенными на ней эластичными жалюзями с уравновешивающими грузами. Верхняя часть вала прикреплена к горизонтально размещенному тросу,а нижняя часть связана со шкивом. Механизм управления выполнен в виде фрикционной тормозной муфты, установленной на оси привода генератора (предварительный патент РК 19477,кл. 03 3/00, 2008). Крепление только верхней части вала к горизонтально размещенному тросу снижает надежность установки. Сильные порывы ветра приведут к наклону или раскачиванию вала и разрушению передаточного механизма. Это снижает надежность установки и срок ее службы. Задачей изобретения является разработка усовершенствованной конструкции ветроустановки,использующей энергию ветра для механизации подъема воды из скважин, колодцев и водоемов, а также для генерирования электроэнергии. Технический результат - повышение надежности и увеличение срока службы, а также расширение арсенала средств аналогичного назначения достигается тем, что ветроэнергетическая установка,содержащая несущую башню,крылья и передаточный механизм для передачи крутящего момента исполнительному звену,согласно изобретению, снабжена ветроколесом, катками и кольцевой опорой, катки размещены на кольцевой опоре, нижняя часть ветроколеса установлена на катки, крылья прикреплены к ветроколесу шарнирно, а каждый из катков имеет вал, который соединен с передаточным механизмом. Передаточный механизм включает зубчатые и ременную передачи, при этом ведущие шестерни зубчатой передачи прикреплены к валам катков, а ведомые шестерни связаны со шкивами, которые 21944 сообщены с помощью ремней с валом исполнительного звена. Исполнительным звеном служит привод насоса или привод электрического генератора. Ведущие и ведомые шестерни выполнены коническими и установлены с возможностью их вывода из зацепления. Снабжение установки ветроколесом, катками и кольцевой опорой, а также размещение катков на кольцевой опоре и установка нижней части ветроколеса на катках повышает прочность и надежность установки. При этом исключается наклон или раскачивание ветроколеса, а допускается только вращение крыльев относительно шарниров. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид ветроколеса, на фиг. 2 ветроколесо, вид сверху на фиг. 3 - схема передаточного механизма на фиг. 4 - продольный разрез катка с валом на фиг. 5 - общий вид установки, расположенной в водоеме на фиг. 6 фрагмент установки с исполнительным звеном. Ветроэнергетическая установка содержит несущую башню 1, крылья 2, передаточный механизм 3 для передачи крутящего момента исполнительному звену 4, ветроколесо 5, катки 6 и кольцевую опору 7. Катки 6 размещены на кольцевой опоре 7, нижняя часть ветроколеса 5 установлена на катки 6, крылья 2 прикреплены к ветроколесу шарнирно с помощью шарниров 8, а каждый из катков 6 имеет вал 9, который соединен с передаточным механизмом 3. Передаточный механизм 3 включает зубчатые и ременную передачи, при этом ведущие шестерни 10 зубчатой передачи прикреплены к валам 9 катков 6, а ведомые шестерни 11 связаны со шкивами 12,которые сообщены с помощью ремней 13 с валом 14 исполнительного звена. Исполнительным звеном 4 служит привод насоса или привод электрического генератора. Ведущие 10 и ведомые шестерни выполнены коническими и установлены с возможностью их вывода из зацепления. Кольцевая опора 7 выполнена из швеллера. Ветроколесо 5 выполнено из ферм 15. Кольцевая опора 7 установлена на стойках 16, которые в свою очередь расположены на основании 17 из металлического профиля,размещенного на фундаменте 18. Между фундаментом 18 и основанием 17 могут быть установлены амортизирующие элементы 19,например пружинные. Несущая башня 1 может быть образована вертикальной опорой (фиг. 1) или конструкцией из кирпичной кладки 20 и металлических или железобетонных опор 21,установленных по цилиндрической образующей(фиг. 3). Катки 6 размещены на кольцевой опоре 7 в подшипниках 22. Фундамент 18 может быть выполнен в виде свай для установки на дно 23 водоема при перекачивании воды. Крылья 2 имеют рабочую поверхность 24 и тыльную поверхность 25. Насос с приводом 4 снабжен всасывающим патрубком 26. Передаточный механизм может быть выполнен в виде планетарной передачи 27. Устройство работает следующим образом. Устанавливают ветроэнергетическую установку таким образом, чтобы рабочая поверхность 25 крыльев 2 была обращена навстречу преимущественного направления ветра. Ветровой поток воздействует на крылья 2, которые под напором ветра перемещаются, приводя во вращение ветроколесо 5. При вращении ветроколеса 5 его нижняя часть, установленная на катки 6, приводит их в движение. Катки вращаются в подшипниках 22,а крутящий момент через валы 9 передается ведущим шестерням 10 зубчатой передачи, а от них- ведомым шестерням 11. Вращение ведомых шестерен 11 передается шкиву 12, а от него с помощью ремней 13 валу 14 исполнительного звена 4, которым служит привод насоса или генератора. Таким образом передаточный механизм 3 преобразует энергию ветра в работу исполнительного звена 4. При незначительной силе ветра все ведущие 10 и ведомые 11 шестерни находятся в зацеплении. При сильных порывах ветра шестерни 10 и 11 выводят из зацепления. Крылья 2 за счет шарнирного крепления к ветроколесу могут менять свое положение. Когда рабочая поверхность одного из крыльев 2 обращена к потоку ветра, другое крыло обращено к ветру тыльной поверхностью и за счет шарнира 8 оно прижимается к ветроколесу, не препятствуя его вращению. Шарниры 8 выполнены таким образом,что при воздействии потока ветра на рабочую поверхность 24 крыльев их прижатие к ветроколесу исключается и обеспечивается максимальное использование рабочей поверхности крыла. Как только на тыльную поверхность 25 крыла перестает воздействовать поток ветра и прижимать его к ветроколесу 5, крыло 2 занимает рабочее положение до тех пор, пока опять не повернется к ветру тыльной поверхностью. При установке предлагаемого устройства в водоеме фундамент 18, выполненный в виде свай,укрепляют на дне 23 водоема. Всасывающий патрубок 26 насоса опускают в водоем. При вращении ветроколеса 5 крутящий момент передается на привод 4 насоса, который перекачивает воду по назначению для потребителя. Когда необходимо осуществлять выработку электроэнергии, в качестве исполнительного звена 4 к шкиву подключают привод электрического генератора. В том случае, когда в качестве передаточного механизма используют планетарную передачу 27,шкив 12 убирают, а вал 14 исполнительного звена 4 соединяют с ведомым колесом планетарной передачи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ветроэнергетическая установка, содержащая несущую башню, крылья и передаточный механизм для передачи крутящего момента исполнительному звену, отличающаяся тем, что она снабжена ветроколесом, катками и кольцевой опорой, катки размещены на кольцевой опоре, нижняя часть 3 21944 ветроколеса установлена на катки, крылья прикреплены к ветроколесу шарнирно, а каждый из катков имеет вал, который соединен с передаточным механизмом. 2. Ветроэнергетическая установка по п. 1,отличающаяся тем, что передаточный механизм включает зубчатые и ременную передачи, при этом ведущие шестерни зубчатой передачи прикреплены к валам катков, а ведомые шестерни связаны со шкивами, которые сообщены с помощью ремней с валом исполнительного звена. 3. Ветроэнергетическая установка по п.п. 1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительным звеном служит привод насоса. 4. Ветроэнергетическая установка по п.п. 1 или 2, отличающаяся тем, что исполнительным звеном служит привод электрического генератора. 5. Ветроэнергетическая установка по п.п. 1, 2, 3 или 4, отличающаяся тем, что ведущие и ведомые шестерни выполнены коническими и установлены с возможностью их вывода из зацепления.