регулятор скорости вращения ветроколеса

Формула изобретения

Регулятор скорости вращения ветроколеса, содержащий стержень, связанный с опрокидывающейся головкой, установленной на поворотной втулке, штангу с концевым флюгером, отличающийся тем, что поворотная втулка снабжена выступом, на котором шарнирно установлена штанга, а конец штанги, противоположный концевому флюгеру, снабжен кулисой, камень которой шарнирно связан со стержнем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается регуляторов скорости вращения ветроколес.

Известна система регулирования скорости ветроколеса [Е.Р. Абрамовский, С. В.Городько, Н.В.Свиридов. Аэродинамика ветродвигателей. - Днепропетровск: ДГУ, 1987.], содержащая ротор, жестко связанный со вспомогательным устройством (пластиной), и возвратную пружину.

Известен также регулятор скорости вращения ветроколеса [А. С. СССР 1721286 кл. F 03 D 7/02. 1988.], содержащий два боковых рычага, связанных с поворотной головкой ветроколеса и направленных в противоположные стороны от башни ветроколеса, пружину, один конец которой связан с одним из рычагов, втулку, установленную с возможностью поворота коаксиально башне, закрепленной на втулке горизонтальной штангой с концевым флюгером и выступом, связанным с другим концом пружины и трехзвенным шарнирным механизмом, при этом первый стержень закреплен на поворотной головке, второй и третий стержни шарнирно связаны с соответствующими рычагами в точках, равноудаленных от штанги, а рычаги шарнирно соединены с последней.

Недостатком этих регуляторов является наличие упругого элемента (пружины), сложного в изготовлении и недостаточно надежного в работе, т.к. склонен к старению и изменению своих характеристик, регулятор [А.с. СССР 1721286 кл. F 03 D 7/02. 1988], кроме того, имеет сложную схему регулирования.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности и надежности регулирования, упрощение конструкции регулятора.

Задача решается тем, что регулятор скорости вращения ветроколеса, содержащий стержень, связанный с опрокидывающейся головкой, установленной на поворотной втулке, штангу с концевым флюгером, в отличие от прототипа содержит поворотную втулку, снабженную выступом, на котором шарнирно установлена штанга, а конец штанги, противоположный концевому флюгеру, снабжен кулисой, камень которой шарнирно связан со стержнем.

Существо устройства поясняется чертежом. На фиг.1 изображен регулятор скорости вращения ветроколеса.

Устройство содержит ветроколесо 1, стержень 2, связанный с опрокидывающейся головкой 3 ветроколеса 1, которая шарнирно закреплена на поворотной втулке 4 с выступом 5 и упором 6, установленной коаксиально башне 7, штангу 8 с флюгером 9 и кулисой 10 на противоположных концах, установленную шарнирно на выступе 5, камень 11 кулисы 10, закрепленный шарнирно на стержне 2.

Регулирование скорости вращения ветроколеса происходит следующим образом.

Флюгер 9 (см. фиг. 2) устанавливает поворотную втулку 4 с опрокидывающейся головкой 3 ветроколеса 1 так, что последняя устанавливается напротив ветра. При сильном ветре возникает необходимость регулирования скорости вращения и защиты ветроколеса от разрушения. При скорости ветра V, не превышающей расчетное значение, момент m₁ от силы давления ветра F_v, силы тяжести ветроколеса и головка F₁ относительно оси O₁ уравновешивается суммой моментов других сил относительно этой оси. Ветроколесо 1 удерживается в вертикальной плоскости упором 6. При скорости ветра выше расчетной давление воздуха (сила F_v) на ветроколесо 1 повышается и сумма моментов становится больше m₁. При этом сила F₃, противодействующая опрокидыванию головки 3, будет определяться моментом m₂, создаваемым силой тяжести штанги и деталей, установленных на ней, в том числе флюгера. Сила F₃ создает момент m₃, уравновешивающий момент m₂ при наклонном положении головки 3.

Воспроизводимый устройством закон регулирования обеспечивает оптимальное положение ветроколеса, соответствующее постоянству активной энергии, выдаваемой ветроколесом, и защите ветроколеса от разрушения (увод от ветра). Использование кулисного механизма в предлагаемом устройстве позволяет без упругих элементов создавать и регулировать силу F₃ от нуля до максимального значения.

Таким образом, заявляемое техническое решение повышает надежность и точность регулирования скорости вращения ветроколеса путем использования кулисного механизма и сил тяжести узлов устройства, исключения упругих элементов и дополнительных конструкций, воспринимающих ветер.