Патент на изобретение №2382899
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВЕТРОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА
(57) Реферат:
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности при использовании энергии ветра для механизации подъема воды из скважин и колодцев. Ветронасосная установка включает неподвижное основание, установленную на нем с возможностью поворота горизонтальную станину, две лопасти, стабилизатор, противовесы, балансир и насос. Каждая лопасть закреплена на штанге, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 89-91°. Цилиндрические корпуса штанг жестко соединены между собой горизонтальным валом, установленным на горизонтальной станине с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 180-200° и имеющим установленную по центру горизонтальной станины кинематическую пару для передачи возвратно-поступательного движения поршню насоса. Стабилизатор выполнен в виде руля с оперением, закрепленного на горизонтальной станине перпендикулярно горизонтальному валу. Противовесы закреплены на цилиндрических корпусах штанг со сторон, противоположных лопастям, а балансир выполнен в виде груза, установленного на каждой штанге под углом 43-45° к плоскости лопасти. Изобретение обеспечивает повышение КПД и надежности путем обеспечения возможности наклона лопастей в горизонтальное положение под порывами сильного ветра и качания штанг с лопастями в потоке постоянного ветра. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности при использовании энергии ветра для механизации подъема воды из скважин и колодцев, и может быть использовано для водоснабжения животноводческих ферм и т.п. предприятий. Известна ветронасосная установка, содержащая башню, установленную на ней поворотную головку, закрепленный на головке ветропривод, соединенный шатуном со штангой, приводящей в действие объемный или глубинный насос, подключенный к емкости [1]. Наиболее близкой к предложенной является ветронасосная установка, включающая неподвижное основание, установленную на нем с возможностью поворота горизонтальную станину, лопасти, стабилизатор, противовесы, балансир и насос [2]. Недостатком аналогов является сложность конструкции и ненадежность, обусловленная отсутствием конструктивных элементов, обеспечивающих защиту от ураганных ветров. Задачей предложенного изобретения является повышение надежности установки и увеличение ее коэффициента полезного действия. Техническим результатом является обеспечение возможности наклона лопастей в горизонтальное положение под порывами сильного ветра и качания штанг с лопастями в потоке постоянного ветра. Технический результат достигается тем, что в ветронасосной установке, включающей неподвижное основание, установленную на нем с возможностью поворота горизонтальную станину, две лопасти, стабилизатор, противовесы, балансир и насос, согласно изобретению каждая лопасть закреплена на штанге, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 89-91°, при этом цилиндрические корпуса штанг жестко соединены между собой горизонтальным валом, установленным на горизонтальной станине с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 180-200°, имеющим установленную по центру горизонтальной станины кинематическую пару для передачи возвратно-поступательного движения поршню насоса, стабилизатор выполнен в виде руля с оперением, закрепленного на горизонтальной станине перпендикулярно горизонтальному валу, противовесы закреплены на цилиндрических корпусах штанг со сторон, противоположных лопастям, а балансир выполнен в виде груза, установленного на каждой штанге под углом 43-45° к плоскости лопасти. Кинематическая пара может быть выполнена в виде шестерни и зубчатой рейки. Зубчатая рейка может быть соединена со штоком поршня насоса и расположена по оси вращения горизонтальной станины. Зубчатая рейка может быть зафиксирована с нерабочей стороны роликом, установленным на стабилизаторе. Ограничитель поворота на угол 89-91° может быть выполнен в виде горизонтальной щели, выполненной в цилиндрическом корпусе штанги. Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид ветронасосной установки, на фиг.2 – вид со стороны шестерни, на фиг.3 – вид сверху, на фиг.4 – вид штанги с лопастью сверху в положении I (увеличено), на фиг.5 – вид штанги с лопастью сверху в положении II (увеличено). Ветронасосная установка включает неподвижное основание 1, расположенное на земле, т.е. центр тяжести всей конструкции близок к поверхности земли и не нуждается в башне. На неподвижном основании 1 установлена с возможностью поворота горизонтальная станина 2. Ветронасосная установка имеет две лопасти 3, стабилизатор 4, противовесы 5, балансиры 6 и насос 7. Каждая лопасть 3 закреплена на штанге 8, установленной в цилиндрическом корпусе 9 с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 89-91°. Цилиндрические корпуса 9 штанг 8 жестко соединены между собой установленным на горизонтальной станине 2 с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 180-200° горизонтальным валом 10, имеющим установленную по центру горизонтальной станины 2 кинематическую пару 11 для передачи возвратно-поступательного движения поршню насоса 7. Стабилизатор 4 выполнен в виде руля с оперением 12, закрепленного на горизонтальной станине 2. Противовесы 5 закреплены на цилиндрических корпусах 9 штанг 8 со сторон, противоположных лопастям 3. Балансиры 6 выполнены в виде грузов, установленных на каждой штанге под углом 43-45° к плоскостям лопастей 3. Кинематическая пара 11 может быть выполнена в виде шестерни 13 и зубчатой рейки 14, зафиксированной с нерабочей стороны роликом 15, установленным на стабилизаторе 4. Ограничитель поворота на угол 89-91° может быть выполнен в виде горизонтальной щели 16, выполненной в цилиндрическом корпусе штанги или в виде фиксаторов 17, установленных на цилиндрическом корпусе 9 штанги 8. Вал 10 установлен в подшипниках 18. Штанги установлены в подшипниках 19. Штанги 8 установлены в цилиндрических корпусах 9 на упорные подшипники 20. Горизонтальная станина 2 установлена в подшипниках 21. Ветронасосная установка работает следующим образом. Плоскость качания штанг 8 с лопастями 3 может поворачиваться вокруг оси горизонтального вала 10 на угол 180-200°, но в исходном положении I в момент безветрия плоскость качания штанг наклонена на угол 43-45° от вертикали (зенита) в сторону против ветра. В рабочем режиме лопасти 3 повернуты к ветру всей своей плоскостью под прямым углом и максимально используют силу ветра. Такое положение обеспечивается противовесом 5 на нижних концах цилиндрических корпусов 9. При напоре ураганного ветра лопасти 3 перемещаются по ветру и поворачивают штанги 8 вокруг оси горизонтального вала 10. Описав дугу, лопасти 3 движутся под напором ветра к точке зенита и, преодолев ее, продолжают отклоняться до тех пор, пока балансиры 6 не повернут штанги 8 с лопастями 3 на 90° вокруг своей оси. При этом лопасти 3 повернутся ребром к ветру. Давление на штанги 8 резко уменьшится. Положение II – начало возвращения в исходное положение. Противовесы 5 стремятся, опускаясь, повернуть штанги 8 с лопастями 3 обратно в исходное положение I, не встречая сопротивления ветра, т.к. лопасти 3 повернуты ребром к потоку воздуха. Обратное движение штанг 8 под действием противовесов 5 будет продолжаться до тех пор, пока лопасти 3 не пересекут вертикаль и не дойдут до исходного положения I. В этом положении балансиры 6 под действием своей силы тяжести повернут штанги 8 вокруг своей оси и лопасти 3 повернутся назад на 90° и всей плоскостью будут сопротивляться ветру. Поток воздуха будет давить на лопасти 3 и поворачивать штанги 8 по ветру до положения II, когда балансиры 6 повернут лопасти 3 ребром к ветру. Таким образом, качания штанг 8 будут продолжаться до тех пор, пока дует ветер. Качания штанг передаются горизонтальному валу 10 и соответственно шестерне 13, и зубчатой рейке 14, передающей возвратно-поступательное движение поршню насоса 7. Амплитуда качания зависит от силы ветра и в пределе может достигать 200°. При угле наклона 90° по ветру от вертикали штанги 8 с лопастями 3 ложатся горизонтально и при этом пропускают слишком сильные порывы ветра, предохраняя конструкцию от разрушения. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 2. Патент РФ
Формула изобретения
1. Ветронасосная установка, включающая неподвижное основание, установленную на нем с возможностью поворота горизонтальную станину, две лопасти, стабилизатор, противовесы, балансир и насос, отличающаяся тем, что каждая лопасть закреплена на штанге, установленной в цилиндрическом корпусе с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 89-91°, при этом цилиндрические корпуса штанг жестко соединены между собой горизонтальным валом, установленным на горизонтальной станине с возможностью поворота вокруг своей оси на угол 180-200° и имеющим установленную по центру горизонтальной станины кинематическую пару для передачи возвратно-поступательного движения поршню насоса, стабилизатор выполнен в виде руля с оперением, закрепленного на горизонтальной станине перпендикулярно горизонтальному валу, противовесы закреплены на цилиндрических корпусах штанг со сторон, противоположных лопастям, а балансир выполнен в виде груза, установленного на каждой штанге под углом 43-45° к плоскости лопасти. 2. Ветронасосная установка по п.1, отличающаяся тем, что кинематическая пара выполнена в виде шестерни и зубчатой рейки. 3. Ветронасосная установка по п.2, отличающаяся тем, что зубчатая рейка соединена со штоком поршня насоса и расположена по оси вращения горизонтальной станины. 4. Ветронасосная установка по п.2, отличающаяся тем, что зубчатая рейка зафиксирована с нерабочей стороны роликом, установленным на стабилизаторе. 5. Ветронасосная установка по п.1, отличающаяся тем, что ограничитель поворота на угол 89-91° выполнен в виде горизонтальной щели, выполненной в цилиндрическом корпусе штанги. 6. Ветронасосная установка по п.1, отличающаяся тем, что ограничитель поворота на угол 89-91° выполнен в виде фиксаторов, установленных на цилиндрическом корпусе штанги.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
1178932, Кл. F03D 9/00, опубл. 15.09.1985.
