Спосіб виготовлення лопаті для вітроенергетичної установки малої потужності

Номер патенту: 118895

Опубліковано: 28.08.2017

Автор: Калюжний Валерій Вілінович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб виготовлення лопаті для вітроенергетичної установки малої потужності, при якому виготовлюють оболонку аеродинамічного профілю, який відрізняється тим, що лопать виготовлюють з поліетилентерефталатової преформи шляхом видуванням у пресформу аеродинамічного профілю, а комлеву частину лопаті виконують у вигляді торцевого горличка з різьбленням для нагвинчування глухої кришки.

2. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що лопать видувають з двох преформ, які встановлюються з протилежних боків однієї пресформи.

3. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що лопать видувають як прямолінійну, так й непрямолінійну, наприклад у формі спіральної утворюючої циліндра, а також зі ламаної робочої частини за своєю довжиною.

4. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що на зовнішній поверхні лопаті формують додаткові вузли кріплення будь-якої відомої конструкції.

5. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що використовують поліетилентерефталат будь-якого кольору, прозорого або непрозорого.

Текст

Реферат: UA 118895 U UA 118895 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вітроенергетики, зокрема до вітроенергетичних установок з горизонтальною чи вертикальною віссю обертання, та може бути використана при виготовленні побутових вітроагрегатів, призначених для вироблення електроенергії на побутові потреби. Основним функціональним елементом конструкції вітродвигуна є лопать, яка безпосередньо сприймає своєю поверхнею кінетичну енергію вітру і через жорсткі деталі кріплення передає крутний момент на вал вітродвигуна. Сучасні вітроагрегати з вертикальною віссю обертання двигуна мають лопаті специфічної конструкції. Існують добре апробовані теорії аеродинаміки, які описують оптимальні форми лопатей для різних типів вітроагрегатів [див. книгу: Сабинин Г.Х. Теория и аэродинамический расчёт ветряных двигателей. - М.: Труды ЦАГИ, 1931. - вып. 104]. Однак і для сучасної вітроенергетики залишається актуальним завданням зменшення аеродинамічного опру лопаті, її маси, механічна міцність, здешевлення виготовлення та екологічно безпечна утилізація конструкційних матеріалів. Раніше використовували деревину, тканини, але з цими матеріалами були проблеми механічної міцності та гладкості поверхні лопаті. Саме наявність мікровиступів на поверхні лопаті викликає турбулентність потоку повітря при обтіканні профілю. Досягти мінімальних аеродинамічних втрат можна лише з використанням найбільш гладкої поверхні лопатей. Відомим і апробованим матеріалом лопаті є метал, з якого вже давно виготовляють лопаті гвинтових літаків, турбін, вітроагрегатів. Металева поверхня після полірування має найкращі аеродинамічні властивості. Утилізація металів екологічно безпечна і добре відпрацьована. Основним недоліком металевих лопатей є значна маса, яка для них небажана через розвинення при обертанні значних відцентрових сил під впливом крутного моменту. Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту, що досягається, і який приймається за прототип, є спосіб виготовлення лопаті, при якому спочатку виготовлюють оболонку аеродинамічного профілю з тонколистового металу шляхом його огинання навколо оправки аеродинамічної форми, потім кінці листа зварюють поздовж кромки лопаті, після чого отриману металеву оболонку заповнюють полімерною монтажною піною. Затверділа монтажна піна утворює суцільну масу і надає значної жорсткості навіть дуже тонким металевій оболонці. Для утворення полімерної піни витрачається дуже мало пластичної речовини і при утилізації нагріванням її можна виплавити і зібрати для повторного використання, а металеву частину переплавити. Отримана таким чином конструкція лопаті не тільки легша, але й більш тихохідна завдяки заповнення порожнини полімерною піною і відсутності вібраційних ефектів [див. патент України № 68628 з класів F03D 1/06, F03D 29/30 опублікований 16.08.2004 року]. Основним суттєвим недоліком відомого технічного рішення є складність та висока трудомісткість виготовлення лопаті. Наявність цього недоліку пояснюється наступним. Поперше, заздалегідь потрібно виготовити оправку досить складної аеродинамічної форми. Сама операція огинання листа металу навколо оправки досить складка, потребує спеціальних навичок. По-друге, зварювання торця лопаті неминуче викликає появу деформацій, які усунути досить складно, до того ж треба зберегти аеродинамічний профіль. По-третє, заповнення довгастої лопаті монтажної піною потребує застосування спеціальних насадок, які після кожного разу використання треба якісно вичищати від залишків піни. У протилежному випадку, їх повторне використання неможливо. Другим суттєвим недоліком відомого технічного рішення є те, що використання лопатей, виготовлених таким способом, недоцільно, хоча б з того, що вітроенергетичні установки мають невеликі за розмірами лопаті, а отже, їх жорсткість не має значення, оскільки "малі" лопаті не піддаються великим аеродинамічним навантаженням. Тому для вітроенергетичних установок малої потужності найбільш актуальним залишається максимальне зниження їх вартості, чого можна досягти граничним спрощенням технології виготовлення лопаті. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення технології виготовлення лопатей для вітроенергетичних установок малої потужності без погіршення їхніх аеродинамічних властивостей через мінімізацію аеродинамічного опору за рахунок зміни матеріалу, з якого виготовлюється лопать, а також застосування технології, яка дозволяє швидко отримати готову лопать з однієї технологічної позиції. Рішення поставленої задачі досягається тим, що спосіб виготовлення лопаті для вітроенергетичної установки, при якому виготовлюють оболонку аеродинамічного профілю, згідно з пропозицією, лопать виготовлюють з поліетилентерефталатової преформи шляхом видуванням у прес-форму аеродинамічного профілю, а комлеву частину лопаті виконують у вигляді торцевого горлечка з різьбленням для нагвинчування глухої кришки. 1 UA 118895 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При виготовленні лопать можуть видувати з двох преформ, які встановлюються з протилежних боків однієї прес-форми. При виготовленні лопать можуть видувати як прямолінійну, так й непрямолінійну, наприклад у формі спіральної утворюючої циліндра, а також зі ламаної робочої частини за своєю довжиною. При виготовленні лопаті на її зовнішній поверхні можуть формуватися додаткові вузли кріплення будь-якої відомої конструкції. Виготовлення лопаті може відбуватися з поліетилентерефталату будь-якого кольору, прозорого або непрозорого. За суттю, лопать виготовлюється таким же чином, як звичайні ПЕТ пляшки для питної води чи напоїв. Така технологія дозволяє виготовити лопать швидко та з однієї технологічної позиції. Вона не потребує полірування, тобто технологія видування передбачає одразу отримання лопаті з мінімальною шорсткістю, тобто з мінімальним аеродинамічним опором. Виготовлення комлевої частини лопаті у вигляді звичайного горлечка з різьбленням гранично спрощує збирання вітроенергетичної установки: достатньо відгвинтити кришку, горлечко просунути у відповідний отвір радіального пілону (для ортогональних вітроенергетичних установок з вертикальною віссю обертання) або у отвір центральної головки (для пропелерних вітроенергетичних установок з горизонтальною віссю обертання) та загвинтити кришку. Отже, уся сукупність суттєвих ознак, які характеризують пропонований спосіб виготовлення лопатей для вітроенергетичних установок малої потужності, та отриманих завдяки внесенню відповідних технологічних змін, дозволяють поєднати потрібну механічну міцність, гладкість і жорсткість поверхні з легкістю та мінімальною кількістю полімерної речовини. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне: фіг. 1 - лопать для ортогональних вітроенергетичних установок, виготовлена запропонованим способом, вигляд в плані; фіг. 2 - те ж саме, вигляд з боку; фіг. 3 - лопать для пропелерних вітроенергетичних установок, вигляд збоку; фіг. 4 - лопать для ортогональних вітроенергетичних установок з нервюрою всередині, переріз, вигляд з боку; фіг. 5 - лопать ламаної конструкції, вигляд збоку; фіг. 6 - лопать спіральної конструкції, вигляд збоку. Лопать побутової вітроенергетичної установки складається з робочої частини 1 аеродинамічного профілю та торцевих частин 2, які разом утворюють герметичну порожнисту ємність. На торцевій частині 2 розташоване горлечко 3 з різьбленням, на яке нагвинчена глуха кришка 4. Кришка 4 закриває горлечко 3 герметично, тобто без протікання рідини. Горлечко разом з кришкою 4 утворюють комлеву частину лопаті, за допомогою якої вона прикріплюється до вітроенергетичної установки. Робоча частина 1 лопаті виготовлена з поліетилентерефталату, який може бути кольоровим чи прозорим або непрозорим, розфарбованим. Для ортогональних вітроенергетичних установок горлечка 3 розташовані на обох торцевих частинах 2 лопаті (див. фіг. 1, 2). Якщо лопать має велику довжину робочої частини 1, вона мати всередині нервюру 5, яка поділяє її на дві симетричні частини (див. фіг. 4). Для цього лопать видувають з двох преформ, які встановлюються з протилежних боків одної прес-форми. Зрозуміло, нервюр 5 може бути більше ніж одна. Лопать може мати як прямолінійну, так й непрямолінійну конструкцію, наприклад, у формі спіральної утворюючої циліндра (див. фіг. 6), а також може мати ламану робочу частину 1 за своєю довжиною (див. фіг. 5). За необхідності, лопать може мати на зовнішній поверхні робочої частини 1 або торцевої частини 2 додаткові вузли кріплення будь-якої відомої конструкції (не показані через загальновідомість). Лопать може бути частково або повністю заповнена рідиною для зміни крутного моменту та інерційності при обертанні від відцентрових сил. У цьому разі вона може бути використана як тара для зберігання рідини на різні потреби. Суть запропонованого способу виготовлення лопаті для вітроенергетичної установки малої потужності полягає у наступному. На гермопластавтоматі з вихідної сировини - гранульованого поліетилентерефталату (ПЕТ) виробляють преформу - невелику за розмірами, товстостінну заготовку з повністю сформованим горлечком 3. Саме так виробляють преформи для виготовлення звичайних ПЕТ пляшок. Нагріту до температури пластифікації преформу, розташовують у спеціальній спецформі, яка має внутрішній аеродинамічний профіль. У горлечко 3 встановлюють стальну трубку. У цю трубку подають повітря, яке випускають під високим тиском, що приводить до того, що розплав рівномірно розподіляється по стінках прес-форми. При цьому дотримуються однакового тиску у будь-який точці прес-форми. Це досягається тим, що максимально скорочують час подання через трубку повітря. Це дозволяє уникнути деформування готового 2 UA 118895 U 5 10 15 20 продукту - лопаті. Після цього прес-форму охолоджують шляхом її обдування зовні. Далі форму відкривають та вилучають з неї готову лопать, яка не потребує подальшого обробітку. Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення, у порівнянні з відомими, полягає в тому, що застосована технологія видування лопаті в полімерного матеріалу, причому комлева та робоча частини лопаті формуються разом. Вказані відмінності дозволяють отримувати готову до експлуатації лопать оболонкової конструкції з однієї технологічної позиції. Жодна з відомих технологій виготовлення лопатей не може мати вказані відмінності, оскільки містять у своєму складі декілька деталей, що виготовлюються окремо, або взагалі не виготовлюються з одного термополімерного матеріалу. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - простота виготовлення лопаті за рахунок її видування у прес-формі аеродинамічного профілю; - скорочення циклу виготовлення лопаті з цієї ж причини; економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, отримують за рахунок граничного спрощення технології її виготовлення, а отже, й вартості виробу. Соціальний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, отримують за рахунок підвищення привабливості як товару внаслідок виконання можливості отримання лопатей кольоровими та зниження вартості побутово/вітроенергетичної установки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 1. Спосіб виготовлення лопаті для вітроенергетичної установки малої потужності, при якому виготовлюють оболонку аеродинамічного профілю, який відрізняється тим, що лопать виготовлюють з поліетилентерефталатової преформи шляхом видуванням у пресформу аеродинамічного профілю, а комлеву частину лопаті виконують у вигляді торцевого горличка з різьбленням для нагвинчування глухої кришки. 2. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що лопать видувають з двох преформ, які встановлюються з протилежних боків однієї пресформи. 3. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що лопать видувають як прямолінійну, так й непрямолінійну, наприклад у формі спіральної утворюючої циліндра, а також зі ламаної робочої частини за своєю довжиною. 4. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що на зовнішній поверхні лопаті формують додаткові вузли кріплення будь-якої відомої конструкції. 5. Спосіб виготовлення лопаті за п. 1, який відрізняється тим, що використовують поліетилентерефталат будь-якого кольору, прозорого або непрозорого. 3 UA 118895 U 4 UA 118895 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: F03D 1/06, B64C 27/46

Мітки: вітроенергетичної, малої, установки, спосіб, потужності, виготовлення, лопати

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-118895-sposib-vigotovlennya-lopati-dlya-vitroenergetichno-ustanovki-malo-potuzhnosti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення лопаті для вітроенергетичної установки малої потужності</a>

Подібні патенти