Veterné Mlyny: Ich Konštrukcia Na Výrobu Elektriny. Čo To Je A Ako To Funguje? Zariadenie, Popis Lopatiek. Na čo Sú Mlyny?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-09 13:43

Vedieť všetko o veterných mlynoch, čo to je a ako to funguje, je potrebné nielen z prázdneho záujmu. Zariadenie a popis lopatiek nie je všetko, musíte pochopiť, na čo sú mlyny určené. Stačí povedať o veterných mlynoch a ich stavbe na výrobu elektriny, o ďalších ekonomických hodnotách.

História pôvodu

Mlyny vznikli v čase, keď sa začalo s masovým pestovaním pšenice a iných obilnín. Ale nemohli okamžite použiť silu vetra na otáčanie konštrukcie. V dávnych dobách otáčali kolesá otroci alebo ťažné zvieratá . Neskôr začali vytvárať vodné mlyny. A nakoniec, koniec koncov, už tu bola veterná konštrukcia.

Napriek zdanlivej jednoduchosti je v skutočnosti naopak veľmi komplexný . Vytvorenie takéhoto produktu bolo možné iba pri zohľadnení zaťaženia vetrom a pri správnom výbere trvania mechanizmu pre konkrétnu úlohu. A tieto úlohy boli veľmi rozmanité - rúbanie dreva aj čerpanie vody. Najstaršie modely - „kozy“- boli postavené rovnakým spôsobom ako drevený dom.

Potom sa objavili takzvané stanové mlyny, ktoré majú pevné telo, len vrchol s hlavným hriadeľom sa otáča.

Takéto modely sú schopné poháňať 2 mlynské kamene, a preto sa vyznačujú zvýšenou produktivitou . Uvažovalo sa o mlyne, ktorý je typický, nielen utilitárny. Prikladala jej veľký význam v mýtoch, legendách a rozprávkach. Neboli krajiny, kde by takéto nápady absentovali. Existovali rôzne motívy mýtov: ľudia zaistení počas výstavby nadácie, duchovia žijúci v mlyne, skryté poklady, tajomné podzemné chodby atď.

Zariadenie a princíp činnosti

Veterný mlyn funguje, pretože prúdy vzduchu pôsobia na lopatky a uvádzajú ich do pohybu. Tento impulz ide do prenosového zariadenia a cez neho do skutočnej pracovnej časti mlyna. V starších modeloch boli čepele zvýšené na niekoľko metrov . Iba týmto spôsobom bolo možné zväčšiť plochu kontaktu so vzdušnými prúdmi. Hodnota je zvolená v súlade s hlavnou funkciou a požadovaným výkonom.

Ak je mlyn navrhnutý s najväčšími čepeľami, potom môže mlieť múku . Toto je jediné riešenie, ktoré zaisťuje efektívne skrútenie ťažkých mlynských kameňov. Vylepšenia dizajnu boli umožnené vývojom aerodynamických konceptov. Moderný technologický vývoj umožňuje poskytnúť dobrý výsledok aj pri relatívne skromnej kontaktnej ploche s vetrom.

Hneď za lopatkami v okruhu je prevodovka alebo iný prevodový mechanizmus . V niektorých modeloch sa ukázalo, že je to hriadeľ, na ktorom boli namontované čepele. Druhý koniec šachty bol vybavený nástrojom (jednotkou), ktorý vykonával prácu. Tento dizajn však napriek svojej jednoduchosti postupne upustil.

Ukázalo sa, že je to veľmi nebezpečné a nespoľahlivé a nie je nereálne zastaviť prácu mlyna, a to ani v najvážnejšom prípade.

Verzia s prevodovkou sa ukázala byť oveľa efektívnejšia a elegantnejšia . Prevodovky prevádzajú impulz z rotujúcich lopatiek na užitočnú prácu. A stojí za to odpojiť časti prevodovky, môžete rýchlo zastaviť prácu. Mechanizmus sa preto netočí nadarmo a ani prudké zvýšenie vetra nie je také desivé. Dôležité: mlyny sa teraz používajú výlučne na elektrickú energiu.

Ale aj vzhľad prvých mlynov bol skutočnou revolúciou v technológiách. Samozrejme, dnes 5 - 10 litrov. s.na krídle sa zdajú byť úplne „detinské“veľkosti. V dobe, keď existovali nielen motorové skútre, ale aj niekoľko storočí pred parnými lokomotívami, sa to ukázalo ako obrovský úspech. V storočiach XI-XIII dostal človek k dispozícii moc, ktorá bola v predchádzajúcej ére nedostupná . Napájanie ekonomiky sa okamžite výrazne zvýšilo, a preto je v tomto ohľade v mnohých ohľadoch možný prudký nárast európskeho hospodárstva.

Klady a zápory

Najpohodlnejšie je porovnať veterný mlyn s vodným analógom. Vodná štruktúra má dlhú históriu a je nezávislá na zmenách vetra. Vodné prúdy sú oveľa stabilnejšie. Môžete použiť aj silu odlivu a prúdenia, ktorá je pre veternú turbínu úplne nedostupná . Tieto okolnosti viedli k tomu, že prevalencia vodných mlynov bola v každom stredovekom štáte mnohonásobne vyššia.

Sila vetra na mletie obilia, ako už bolo spomenuté, začala pôsobiť neskôr . Toto riešenie si navyše vyžiadalo značné dodatočné náklady. V Holandsku v 15. storočí, a najmä od začiatku 17. storočia, sa však cenili ďalšie výhody veterných mlynov. Naberali reťaze naberačkami, ktoré odstraňovali spodnú vodu. Bez tejto inovácie by nebolo možné vyvinúť významnú časť územia moderného Holandska.

Navyše veterný mlyn môže dokonca stáť na suchom mieste a nemusí byť pripútaný k vodnému dielu.

V Holandsku sa veterné mlyny stali obľúbenými aj z iného dôvodu .- takmer nepretržite vane západný vietor nesúci vzduch z Atlantického oceánu smerom k Baltskému moru. Preto neboli žiadne špeciálne problémy ani s orientáciou čepelí, ani s používaním technológie. V dnešnej dobe je najvhodnejšie porovnávať veterné mlyny s vodnými mlynmi nie z hľadiska kvality a schopností mletia obilia, ale z hľadiska vhodnosti na výrobu energie. Stabilita napájacieho zdroja klesá, náklady na sieťovú energiu rastú, a preto je také dôležité vybrať si typ, ktorý vám vyhovuje.

Veterné farmy fungujú na prakticky nekonečných zdrojoch . Pokiaľ má Zem atmosféru a slnko osvetľuje planétu, vetry neprestanú. Takéto zariadenia neznečisťujú životné prostredie, pretože na rozdiel od naftových a benzínových systémov nevypúšťajú toxické látky. Je nemožné nazvať veternú elektráreň úplne ekologickou, pretože vytvára veľa hluku a v mnohých krajinách na ňu dokonca ukladajú zákonné obmedzenia. Napokon veterný mlyn nemôže normálne fungovať počas sezón migrácie vtákov.

V Rusku zatiaľ nie sú žiadne hlukové ani kalendárne obmedzenia . Ale môžu sa objaviť kedykoľvek. A v každom prípade veterná farma - moderný veterný mlyn aj klasický mlyn - nemôže byť umiestnená v bezprostrednej blízkosti bývania. Skutočná účinnosť je navyše určená ročným obdobím, dennou dobou, počasím, terénom; to všetko priamo ovplyvňuje prietok vzduchu a účinnosť jeho aplikácie.

Ďalšou nevýhodou veternej farmy je už zaznamenaná nestabilita vetra. Použitie batérií tento problém čiastočne rieši, ale zároveň komplikuje systém a predražuje ho. Niekedy je tiež potrebné dodatočne využiť iné zdroje energie . Veterný mlyn je však nainštalovaný rýchlo - s prihliadnutím na prípravu miesta to nebude trvať dlhšie ako 10-14 dní. Na takúto inštaláciu je potrebný veľký priestor, najmä vzhľadom na rozpätie čepelí a priestor, ktorý by mal byť z bezpečnostných dôvodov voľný.

Prehľad typov

Veterné mlyny mlynskej výroby pracovali s 1 alebo 2 mlynskými kameňmi. Obrat k vetru prebieha dvoma spôsobmi - portálovým a valbovým . Portálová technika znamená, že celý mlyn je úplne otočený okolo stĺpika z dubového dreva. Tento stĺp bol namontovaný v ťažisku a nie symetricky k telu. Obrátenie na vietor spotrebovalo veľa energie, a preto bolo veľmi náročné.

Portálové mlyny boli tradične vybavené jednostupňovým mechanickým prevodom . Účinne skrútila čap hriadeľa. Bockov mlyn bol vyrobený aj podľa portálovej metódy. Dokonalejšou možnosťou je schéma stanu (aka holandčina). V hornej časti bola budova vybavená výkyvným rámom, ktorý podopieral koleso a bol korunovaný valbovou strechou.

Vďaka ľahkej konštrukcii sa otáčanie proti vetru deje s oveľa menšou námahou . Veterné koleso mohlo mať veľmi veľký prierez, pretože bolo zdvihnuté do veľkej výšky. Stanový mlyn bol vo väčšine prípadov vybavený dvojstupňovou prevodovkou. Stredná štruktúra je mlyn typu toulec. V ňom sa kruh otáčania nachádzal vo výške 0,5 tela, dôležitým poddruhom je drenážny mlyn.

Rýchlosť veterného mlyna bola v minulosti obmedzená silou prenosového zariadenia. Obmedzenia súviseli s drevenými ozubenými kolesami a tarzom. V dôsledku toho nie je možné zvýšiť koeficient aplikácie veternej energie (účinnosť). Samotné zuby a stopky pre ne boli vyrobené podľa predlohy z kvalitného suchého dreva. Na tento účel vhodné:

• akácia;
• Breza;
• hrab;
• brest;
• javor.

Ráfik kolesa hlavného hriadeľa bol vyrobený z brezy alebo brestu. Dosky boli rozložené v dvoch vrstvách. Vonku bol okraj starostlivo orezaný v kruhu; na uchytenie lúčov boli použité skrutky. Rovnaké skrutky pomohli utiahnuť disky. Hlavná pozornosť pri zlepšovaní dizajnu bola venovaná vyhotoveniu krídel.

V dosť starých mlynoch boli krídlové mreže potiahnuté plátnom . Ale neskôr rovnakú funkciu úspešne vykonávali dosky. Tiež sa zistilo, že smrekové dosky lepšie sedia. Krídla boli pôvodne vytvorené s konštantným klinovým uhlom čepele, ktorý sa pohyboval od 14 do 15 stupňov. Ich výroba je celkom jednoduchá, ale zbytočné množstvo veternej energie bolo zbytočné.

Použitie špirálovej čepele umožnilo zvýšiť účinnosť až o 50% v porovnaní so staršou verziou . Premenlivý uhol klinu v špičke bol v rozmedzí od 1 do 10 a v základni od 16 do 30 stupňov. Jednou z najmodernejších možností je polopriehľadný profil. Ku koncu obdobia stanových mlynov boli postavené takmer výlučne z kameňa. V niektorých prípadoch bol samozrejme veterný systém napojený na vodné čerpadlo, ktoré umožňovalo zavlažovanie pozemku.

V najskoršom type takýchto štruktúr, ako v mlynoch, bolo možné zmenšiť plochu krídla čiastočným odstránením plachty alebo otvorením žalúzií. Toto riešenie umožnilo zabrániť škodám aj pri zvýšenom vetre. Ale stále tu bol problém nízkorýchlostnej veternej turbíny s veľkým počtom lopatiek alebo s veľkou šírkou krídla. Dôvod je celkom zrejmý - je to veľmi vážny a frustrujúci moment. Riešenie našla nemecká spoločnosť Kester, ktorá vyrobila veterné koleso Adler s minimom lopatiek a značnou vzdialenosťou medzi nimi; tento dizajn už mal priemernú rýchlosť.

Ešte pokročilejšie prevedenie na sacej strane krídel bolo vybavené špeciálnymi ventilmi . Úprava preto prebehla automaticky, čím bol zaistený najvyšší možný výkon. V prevádzkovom stave bolo držanie ventilov zabezpečené pružinou. Všetko bolo navrhnuté tak, aby kvôli týmto ventilom, dokonca aj pri aktívnom pohybe, neexistoval silný odpor. Ak bola v dôsledku odstredivej sily prekročená nastavená rýchlosť, ventily sa otočili.

Súčasne sa zvýšil odpor voči prúdeniu vzduchu, používal sa oveľa menej plynulo a nie tak efektívne ako obvykle. Normálne však bolo možné obmedziť namáhavý moment. V priebehu 18. a 19. storočia už boli veterné mlyny používané na celej planéte . Prestali sa vyrábať polo ručnými metódami, v továrňach začali vyrábať viac lopatkové veterné motory vyrobené z kovu. Do konca 19. storočia už iba niekoľko modelov nemalo funkcie automatického nastavovania rýchlosti krútenia a tuhej fixácie kolesa v smere motora.

V priemyselných krajinách sa už vyrábali státisíce súprav na mlyny ročne .… Začala sa aj výroba vylepšených ekonomických modelov, určených predovšetkým na výrobu elektriny. Výkon takýchto systémov je relatívne nízky, spravidla nepresahuje 1 kW, najčastejšie sa predpokladalo, že budú vybavené kolesami s 2-3 lopatkami lopatkového typu. Pripojenie k generátoru prebieha pomocou reduktora. Na skladovanie energie v takýchto systémoch sa používali batérie malej a strednej kapacity.

Konštrukčné vlastnosti

Ak chcete postaviť mlyn, musíte zvážiť niekoľko nuancií.

Výber sedadla

Je dôležité zvážiť rotáciu lopatiek. V blízkosti by preto nemali byť žiadne cudzie budovy a stavby. Je vhodné zvoliť rovnú plochu, inak môže byť budova šikmá. Lokalita je zbavená všetkej vegetácie a iných rušivých vecí . Berú do úvahy aj to, ako bude všetko vyzerať navonok.

Nástroje a materiály

Veterný mlyn môžete dokonca postaviť z preglejky, odolného plastu alebo kovu. Nikto tiež nezakazuje ich kombinovanie. Klasický prístup je však optimálne prispôsobený použitiu drevenej dosky, dreva, preglejky. Polyetylén sa používa na hydroizoláciu a strešný materiál na strechu. Preto potrebujeme aj kladivá a klince, vŕtačky, píly a ďalšie nástroje na stavbu dreva: hoblíky, uhlové brúsky, vedierka a kefy.

Nadácia

Napriek dekoratívnosti väčšiny veterných mlynov stavebná schéma stále zahŕňa prípravu nadácie. Vykopať dieru a naliať maltu je voliteľné. Stačí použiť rozloženie pruhu alebo protokolov . Obvykle má dizajn tvar lichobežníka. Vnútorný a vonkajší rám sú spojené pomocou zvislých stĺpikov umiestnených pod daným uhlom.

Steny a strecha

Pri zakrývaní konštrukcie dávajte pozor na otvory okien a dverí. Dôležitý je tiež bod upevnenia kotúča . Dvere sú inštalované s pomocnými spojovacími prvkami. Trámy s čepeľami je možné vystužiť tyčou. Čalúnenie je možné akýmkoľvek materiálom, ktorý poskytuje hermeticky uzavretý povrch, najfarebnejšie je drevo.

Tvar strechy sa vyberá individuálne . Hladké a rovné pokrytie nie je horšie ako sada uhlov. Vrstva strešného materiálu poskytne dostatočnú hydroizoláciu. Predná strecha sa získava pomocou dosiek alebo preglejky. Nie je potrebné používať viac dekoratívnych povrchových úprav.

Inštalácia veterného generátora

Mlyn by mal byť umiestnený na suchej, pripravenej ploche. Kotvy sa používajú podľa potreby na zaistenie tuhosti ukotvenia. Nezabudnite sa informovať o zákonoch a predpisoch, aby ste nemali problémy. V každom prípade sa dodržiavajú aj odporúčania pre elektrickú bezpečnosť a uzemnenie . Generátor je potrebné pripojiť pomocou vodičov určitého úseku a v izolácii „ulice“.

Najslávnejšie staré mlyny

Rhodoské mlyny, nachádzajúce sa v blízkosti prístavu Mandrnaki, veľmi dlho drvili zrno, ktoré sa dodávalo priamo do prístavu po mori. Pôvodne ich bolo 13, podľa iných zdrojov - 14. Ale iba 3 sa do dnešných čias zachovali a sú zachované ako pamiatky. Na ostrove Öland je situácia zhruba rovnaká - namiesto 2 000 mlynov ich prežilo iba 355 . Začiatkom minulého storočia boli rozobraté, pretože potreba zmizla, našťastie prežili tie najkrajšie budovy.

Za zmienku tiež stojí:

Zaanse Schans (severne od Amsterdamu)

mlyny ostrovov Mykonos

mesto Consuegra

sieť mlynov Kinderdijk