DARMOWA ENERGIA - Wiatraki starego typu

Opracowano na podstawie:
1. W. Jagodziński „Silniki wiatrowe”, PWT, Warszawa 1959.
2. „Poradnik inżyniera mechanika” tom II, WNT Warszawa 1969.
3. „Mechanik” tom IV część I, PWT Warszawa 1954.

W byłym ZSRR opracowano do seryjnej produkcji serię znormalizowanych wiatraków (młynów) typu WIME.

Rys. 1. Młyn wietrzny typu WIME: 1-wirnik, 2-wał główny, 3-głowica, 4 i 5-koła przekładni, 6-rama głowicy, 7-wodzidło młyna, 8-wał pionowy, 9-wieża, 10-budynek młyna, 11-żarna, 12-podstawa, 13 i 14-koła przekładni dolnej

Wirnik silnika ma cztery łopatki z profilem pół-opływowym. Wał główny nachylony jest do poziomu pod kątem 5-8°, ze względu na pochylenie nóg wieży. Uruchomienie, zatrzymanie silnika oraz zabezpieczenie przeciwburzowe odbywa się przez obrót głowicy za pomocą ręcznego wodzidła. Wodzidło składa się z trzech żerdzi. W obudowanej dolnej części wieży drewnianej poniżej zasięgu łopatek znajduje się pomieszczenie młyna.

Rys. 2. Uniwersalny typ młyna wietrznego WIME D-16. Średnica koła D = 16, ilość łopatek i = 4, szerokość łopatki b=2 m, moc Nu=25 KM przy wietrze 8 m/sek, sprawność=0,30, wyróżnik szybkobieżności=2,9, obroty=26 obr/min.

Nastawienie głowicy do kierunku wiatru odbywa się za pomocą specjalnej przekładni.

Wirniki tych silników składają się przeważnie z 4-ch łopatek umocowanych na wale głównym. W ramionach piasty wiercone są otwory pod odpowiednimi kątami do płaszczyzny obrotu; w otworach zamocowuje się żebra tworzące szkielet łopatki. Długie ramiona mogą się składać z dwóch lub trzech części (rys. 3).

Żebra wzajemnie połączone podłużnymi listwami tworzą kratownicę łopatki, którą w starych konstrukcjach kryto płótnem żaglowym malowanym farbą olejną. Nowsze kratownice łopatek wirnika pokryte są deseczkami grubości około 6 mm. Pokrycie łopatki jest całkowite i powinno być dostatecznie szczelne, bez prześwitów i szczelin, które ujemnie wpływają na sprawność wirnika.
Kąty zamocowania żeber na danej średnicy powinny być jednakowe we wszystkich łopatkach. Wyznaczenie i wiercenie otworów w dźwigarach odbywa się na kozłach za pomocą kątomierzy i specjalnych przyrządów (rys. 4 i 5). Dźwigary łopatek wykonane są z równych, suchych sosnowych belek i powinny być wyważone.

Kąty ustawienia żeber stosowane w znormalizowanych silnikach wietrznych typu WIME zestawione są w poniższej tabelce:

Średnica wirnika [m]	Rozstęp między żebrami [mm]	Kąty umocowania żeber w stopniach
		Numer żebra licząc od wału
		l	2	3	4	5	6	7	8	9
8	430	43	35	28	22	17	13	11	10	-
10	480	43	36	29	23	18	15	12	11	10
12	580	43	36	30	24	18	15	12	11	10

Części wirnika	Średnica wirnika w m
Części wirnika	8	10	12
Szerokość łopatki, długość iglic	1200	1500	1800
Odległość osi dźwigara od krawędzi natarcia	400	500	600
Odległość pierwszego żebra od osi	800	1000	1200
Grubość żebra - z przodu	40 X 55	42 X 60	45 X 65
Grubość żebra - z tylu	38 X 52	40 X 55	43 X 60
Długość desek pokrycia	3300	4100	4900
Grubość desek pokrycia	6	6	6
Wymiary przekroju dźwigara	120 X 240	130 X 260	160 X 320

Żebra wykonane są z suchych sosnowych desek 50 mm i zakończone są stożkowo, co umożliwia ustawić żebro, o ile wiercenie wykonano wadliwie, za pomocą klinów pod właściwym kątem. Kliny po umocowaniu przybija się gwoździami do żebra.

Głowica młyna WIME zbudowana iest na ramie (rys. 6) składającej się z dwóch belek podłużnych i dwóch poprzecznych, na których umocowane są łożyska wału poziomego i pionowego.

Od dolnej strony ramy umocowana jest obręcz, która spoczywa na rolkach obręczy przytwierdzonej do wieży.
Konstrukcja poszczególnych części silników wietrznych dostosowanych do młynów jest przeważnie oparta na tych samych rozwiązaniach.
Wał wykonany jest z pełnego kloca dębowego o średnicy 550 mm. Łożysko przednie jest żeliwne i posiada zbiornik oleju, z którego smar podawany jest czerpakiem, umocowanym do przedniej części czopa, zaopatrzonego na powierzchni w stalowe listewki (rys. 7).

Lepsze rozwiązanie przewiduje łożyska rolkowe (rys. 8). Pierścień naciągnięty na wał toczy się na dwóch rolkach, których osie podparte są w łożyskach rolkowych.

Łożysko tylne - kulkowe promieniowo-oporowe, umocowane jest w kadłubie żeliwnym (rys. 9) przytwierdzonym do ramy czteroma śrubami.

Przekładnia w konstrukcji drewnianej jest normalnym rozwiązaniem stosowanym w młynach wietrznych (rys. 10 a, b).

Rys. 10. Przekładnie w konstrukcji drewnianej: a) górna, b) dolna; c) rolkowa podstawa głowicy; d) schemat mechanizmu obrotu głowicy.

Stosunek przełożenia górnej pary kół 1:3, dolnej pary 1:2,34. Całkowite przełożenie wynosi 1:7.
Rolkowa podstawa głowicy składa się z 16 rolek oporowych poziomych i 8 rolek kombinowanych z rolek poziomych i pionowych (rys. 10 c).
Mechanizm obrotowy głowicy (rys. 10 d) działa w sposób następujący: z wału pionowego 1, na którym umocowane jest cierne koło stożkowe 2 współpracujące z kołem 3 przenosi się ruch na wał poziomy 4. Z końca tego wału, za pomocą kół stożkowych 5 i 6 obracany jest wal pionowy 7. Obrót wału 7 za pośrednictwem pary kół walcowych o zębach prostych przekazywany jest na koło 9, które zazębia się wewnętrznie z zębatką przymocowaną do obręczy głowicy i powoduje jej obrót. Koła cierne 2 i 3 można włączyć lub wyłączyć za pomocą dźwigni 10. Ręczny mechanizm łańcuchowy 11 i 12 służy do ustawienia wirnika silnika do kierunku wiatru. Urządzenie umożliwia samoczynne zmiany położenia wirnika, względem kierunku wiatru w przypadku burzy. Kola cierne 2 i 3 nie dają zupełnej pewności; działają dobrze, gdy opory obrotu głowicy nie przekraczają pewnej wielkości. W przeciwnym przypadku zachodzi ślizganie się drewnianych kół, co może nawet spowodować zapalenie i grozi pożarem. Dlatego w nowszych konstrukcjach drewniane koła tarciowe zastąpiono stożkowymi kołami zębatymi 1 : 2 (małe kółko na wale pionowym). Rozwiązanie takie wymaga włączania kół w stanie spoczynku, względnie za pośrednictwem specjalnego sprzęgła, łączącego części dzielonego wału 4.

Wieża silnika WIME D-16 zbudowana jest na 8-nogach (rys. 11) co daje dużą odporność na działanie momentu skręcającego i umożliwia przybliżenie wirnika do łożyska przedniego.

WIME D-16 z 1945 r. (rys. 12) zastosowano do młyna, zbudowanego w kształcie cylindrycznym z cegły. Maszyny młyńskie rozmieszczone były na I i II piętrze; na parterze jest odbiór mąki. W celu wykorzystania silnika wiatrowego do napędu różnych maszyn rolniczych istnieje dodatkowa przekładnia z wyprowadzonym z parteru na zewnątrz kołem pasowym. Na III piętrze znajdowała się prądnica i akumulatornia, które służyły do oświetlenia młyna. Regulacja obrotów odbywała się za pomocą poprzecznie umieszczonych hamulców aerodynamicznych, które pod działaniem sił odśrodkowych ustawiały się prostopadle do kierunku prędkości obwodowej.