183107. lajstromszámú szabadalom • Szélerőgép
1 183 107 2 A találmány tárgya szélerögép külső terhelés legyőzésére, felfelé emeléssel és lefelé tolással, amelynek állványszerű tartógerendái és ezekre szerelt hajtóműve van, a hajtóműhöz pedig a szél által hajtott forgórész - rotor - és ciklikusan fel-le mozgatható, a külső terheléssel összekötött függőleges tengely csatlakozik. A fenti típusú szélerögép rendszerint vízszivattyúk vagy hasonlók hajtására szolgál. Az ismert típusoknál a forgórész és a hajtómű a függőleges tengelynek csak a felfelé mozgásakor terhelhető, ami azt jelenti, hogy a tengely lefelé mozgásakor a víz nem mozog, csupán a rúd és a szívartyúhenger mozog felfelé. így hasznos munkavégzés csak a felfelé irányuló ún. emelő-löket során történik. A hagyományos szélerőgépek alkalmazhatóságának fő korlátja, hogy 25 km,'óra szélsebesség alatt nem működnek. Mivel 25 km,'óra. vagy' ennél nagyobb sebességű szél a földfelszínen csak az idő kb. 30 G-ában tapasztalható, ezért a szélerőgépek csak az idő egyharntadánál is kisebb részében működnek, noha az idő 100 '7 -ában szükség lehet használatukra. Ha a szélsebesség akár csak rövid időre is 25 km/óra alá esik, a forgórész tehetetlenségi nyomatéira általában már elégtelen ahhoz, hogy a forgórészt az elegendő sebességű szél visszatéréséig forgásban tartsa. így a forgórész megáll és újraindításához 25 km'óránál nagyobb szélsebességre van szükség. Ha ilyen nagy sebességű széllökés nem lép fel. akkor a szélerőgép nem működik. Történtek már kísérletek arra, hogy növeljék a többlapátos. szivattyúzó típusú szélerőgép emelési képességét azáltal, hogy az emelőrúd és a víz súlyát csigák és súlyok segítségével ellensúlyozzák. Ezek a gyakorlatban nem bizonyultak praktikusnak és megbízhatónak. A 3,782.222 számú amerikai szabadalomban ettől eltérő ellensúlyozó elrendezést javasoltak. Ez a szabadalom olyan ellensúlyozó szerelvényt ír le. amelynél a szélerőgép függőleges lengőmozgást végző emelőrúdjdnak átellenes oldalai tó! teleszkópikus karok nyúlnak ki. A karokat elfordíthatóan rögzítik azon forgatható tárcsákhoz. melyeket ? szélerögép tornya hordoz. Mindegyik tárcsához tartozik egy hajlékony kábel, amely a függőleges lengőmozgást végző rúd és a tárcsa közé van kötve, a rúd súlyának kiegyenlítése céljából. A karokon teleszkopikus szakaszok vannak, melyek kinyújthatók vagy összehúzhatok a kar hosszának változtatása és ezzel a szerelvény által a rúdra kifejtett emelőerő beállítása céliából. Az ilyen típusú ellensúlyozó szerelvény általában a kngőrúd-súly 98 ff-ónak ellensúlyozására képes, és a vele felszerelt szélerőgép működési tartománya egészen az 5 km.'óra szélsebességig terjed. Elméletileg az ilyen típusú ellensúlyozó rendszernek beállíthatónak kell lennie a rúd súlyának és a szivattyúzott folyadék súlya legalább egy részének ellensúlyozására, hogy' segítse a forgórészt a ciklusos emelő szakaszán. A rúd süllyesztésekor azonban a forgórésznek erőt kell kifejtenie a nehéz teleszkópikus karok emelésére. A hagyományos szélerőgépeket azonban nem arra tervezték, hogy a ciklus sülylyesztő szakaszában a teherre tolóerőt fejtsenek ki. Ha azt kívánjuk tőlük, hogy a rudat és a hozzá csatlakozó szivattyúhengert lefelé nyomják, a közlőmű ill. hajtómű felemelkedik a toronyban található rögzítéséről, a csapágyazás megszorul és a szélerőgép működésképtelenné válik. A szélerőgép megjavításához és üzemképessé tételéhez bonyolult és időtrabló javítás szükséges. Az ezidáig fölállított több mint 6 000 000 hagyományos szélerőgépre jellemző, hogy' a működési ciklus süllyesztő szakaszában nem képesek szivattyúzásra vagy tolóerő kifejtésére. Ezért van az, hogy a szélerőgépeket csak terhek emelésére használják, de lefelé tolására nem. A teleszkópikus karokat, forgó tárcsákat és összekötő kábeleket alkalmazó ellensúlyozó rendszer a gyakorlatban rém használható a szivattyúzandó víz emelésére a tolofázisban, és arra korlátozódik, hogy kizárólag csak a rúd és a szivattyúhenger emelését segítse. Az ilyen, teleszkópikus karokkal rendelkező ellensúlyozó rendszernek további korlátái is vannak, amelyek behatárolják általános felhasználását. Az egyik az. hogy a helyszínen nehéz vagy lehetetlen úgy beállítani a teleszkópikus karosa*, hogy hosszuk azonos legyen és pontosan csak a rúd és a szivattyúhenger súlyát egyenlítsék ki. és nem többet mint ez a súly. Márpedig így a közlőmű mozgása akadályozva van, a teleszkópikus karok összecsuklanak és az összekötő kábelek elszakadnak. Ha viszont a rúd és a henger súlyánál kevesebbet egyensúlyoznak ki, a kiegyersúlyozás hatásfoka romlik és kis szélsebességek esetén a szélerőgép nem dolgozik hatékonyan. Gyakorta megtörténik továbbá, hogy a teleszkópikus karok beállítása a rögzítő csavarok kilazulása miatt megváltozik, és a Var részei elcsúsznak egymáshoz képest. Ekkor a karok hosszát újra be kell állítani. Ha ez a szélerőgép működése közben következik be. a szélerőgép megáll vagy meg kell állítani, és a teleszkópikus karok bonyolult helyszíni beállítását el kell végezni. Ez időtrabló művelet, s közben a szélerögép nem működik. A találmány célja, hogy leküzdje azokat a fent leírt és egyéb nehézségeket és hátrányokat, amelyek az ismert kialakítású szélerőgépekkel és kiegyensúlyozó rendszerekkel kapcsolatosak. A találmány alapján olyan szélerőgépek valósíthatók meg, amelyek képesek a működési ciklus felfelé irányuló, azaz emelő és lefelé irányuló, azaz toló szakaszában egyaránt működtető erőt kifejteni. Először válik lehetővé a szélerőgépek használatának kiterjesztése más alkalmazásokra, mint amilyen például légsűrítők meghajtása, hőszivattyúk működtetése, stb. Először lehetséges olyan szélerőgépet konstruálni, amely egyaránt tud tolni és emelni. Ezen kívül a találmány szerinti szélerőgépek bármilyen szélsebességnél működőképesek, mintegy 5 km,-órától kezdve. A találmány értelmében a szélerögép tartógerendáira felszerelt hajtóműnek a függőleges tengely emelőmozgásakor keletkező erőkkel szembeni ellentámasztása és a függőleges tengely lefelé tolásakor fellépő erőkkel szembeni ellentámasztása van. A lefelé ható erőkkel szembeni ellentámasztás célszerűen a hajtómű alatt, a felfelé ható erőkkel szembeni elientámasztás pedig célszerűen a hajtómű felett elhelyezett csapágyat tartalmaz. így a találmány szerinti szélerőgép képessé válik toló- és emelőerők kifejtésére a vele összekapcsolt integráltellensúlyozó szerkezetekkel együttműködve. A szélerőgépekben használatos hagyományos rudak kisátmérőjű merev karok, amelyek 12,7 mm ( 1/2”). vagy 19 mm (3(4”) átmérőjű fából vagy acélból készü'nek. Ezek a kisátmérőjű merev karok nem alkalmasak terhek tolására, mert toló terhelés hatására meghajolrak vagy eltörnek. Ezért a függőleges lengőmozgást végző kar merev cső, vagy üreges, csőszerű tengely, amelynek átmérője nagy (például 75-100 mm), így a széler'ígép terhek emelésére és tolására is alkalmas, 20 ciklus másodperc, vagy ennél is nagyobb sebességig. A torony négyszög-keresztmetszetű csövekből vagy négyzetes tartógerendákból áll, amelyek elég erősek 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 65
