ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2112153
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ТЕПЛОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Имя изобретателя: Селезнев И.С.; Кашфразиев Ю.А.; Лавров В.С.; Добыль Н.И.; Попов К.М.; Церетели А.А.; Липатов И.Н.
Имя патентообладателя: Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга"
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1995.08.25
Изобретение относится к области использования энергии ветра в целях выработки
электроэнергии. Ветроэнергетическая установка с тепловым двигателем, содержащая
ветродвигатель, тепловой двигатель, снабженный компрессором наддува и соединенный
через муфту сцепления и редуктор с электрогенератором, и систему управления,
дополнительно снабжена воздушной турбиной и компрессором, соединенным с
ветродвигателем, причем дополнительный компрессор соединен трубопроводами через
последовательно установленные ресивер и управляемые клапаны с воздушной турбиной и с
тепловым двигателем, при этом на валах, соединяющих воздушную турбину с редуктором и
теплового двигателя с его компрессором, установлены муфты сцепления, а выход
компрессора теплового двигателя снабжен управляемым клапаном.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области использования энергии ветра в целях выработки
электроэнергии.
Наиболее близким решением, предназначенным для решения такой задачи,
обнаруженным по источникам научно-технической и патентной информации, является
ветроэнергетическая установка (ВЭУ) с тепловым двигателем, (Шефтер Я.И., Рождественский
И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. - Издательство Минсельхоза СССР,
1957, с. 122), содержащая ветродвигатель (ВД), тепловой двигатель (ТД), снабженный
компрессором наддува и соединенный через муфту сцепления и редуктор с
электрогенератором (ЭГ), и систему управления, принятая в качестве прототипа.
Недостатком такого технического решения является наличие длинного трансмиссионного
вала для передачи мощности с ветроколеса на электрогенератор, что приводит к
значительному усложнению конструкции; наличие переменного отворачивающего момента на
головку ВЭУ со стороны вертикального вала, парирование которого также усложняет
конструкцию; сложность и экономическая нецелесообразность использования установки
для работы с сетью из-за большой зависимости скорости вращения генератора от внешних
случайных факторов - скорости ветра и потребляемой мощности; при электрическом
объединении (с. 121 той же книги) - наличие двух генераторов и электрической или иной
системы синхронизации их работы, что значительно усложняет и удорожает установку.
Кроме того, компрессор наддува отбирает часть мощности теплового двигателя, что не
позволяет увеличивать тепловой КПД ТД выше 0,35 - 0,4.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и получение на этой
основе экономичной установки обеспечивающей высокий КПД теплового двигателя (ТД),
получение электроэнергии высокого качества и возможность работы установки на
промышленную электросеть.
Указанная задача достигается тем, ветроэнергетическая установка с тепловым
двигателем, содержащая ветродвигатель, тепловой двигатель, снабженный компрессором
наддува и соединенный через муфту сцепления и редуктор с электрогенератором, и систему
управления, дополнительно снабжена воздушной турбиной и компрессором, соединенным с
ветродвигателем, причем дополнительный компрессор соединен трубопроводами через
последовательно установленные ресивер и управляемые клапаны с воздушной турбиной и с
тепловым двигателем, при этом на валах, соединяющих воздушную турбину с редуктором и
теплового двигателя с его компрессором, установлены муфты сцепления, а выход
компрессора теплового двигателя снабжен управляемым клапаном.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом выявляет в
нем отличительные признаки, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенной
установки критерию изобретения "Новое".
Анализ технических решений, известных из источников патентной и научно-технической
информации позволяет сделать следующий вывод. В технике известно использование
сжатого с помощью ВД воздуха для совершения работы (Шефтер Я.И., Рождественский И.В.
Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. - Издательство Минсельхоза СССР, 1957,
с. 130...131, а также патент США N 4498017). Однако в первом случае использование сжатого
компрессором ВД воздуха идет или непосредственно на привод пневматического двигателя,
или на зарядку буферного пневмоаккумулятора для последующего восполнения недостающей
энергии в периоды провалов скорости ветра. Во втором случае сжатый воздух используется
только в качестве аккумулятора энергии от ветродвигателя из-за непостоянства скорости
ветра. В предлагаемом же случае сжатый компрессором ВД воздух используется для наддува
ТД (например, газотурбинного), что позволяет не затрачивать энергию сжигаемого в
двигателе топлива на работу собственного компрессора и этим самым повысить тепловой
КПД двигателя с 0,35 - 0,4 до 0,7 - 0,85.
Таким образом, можно утверждать, что между совокупностью признаков, в том числе и
отличительными, и выполняемой ими функцией и достигаемой целью наблюдается
неочевидная причинно-следственная связь. На основании вышеизложенного можно сделать
вывод о том, что устройство предложенной ВЭУ не следует явным образом из уровня техники
и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности "Изобретательский
уровень".
Изобретение может быть использовано в энергетике, что позволяет сделать вывод о
соответствии предложенной конструкции критерию "Промышленная применимость".
|
На чертеже представлена схематичная компоновка ветроэнергетической установки с
тепловым двигателем, содержащей ветроэнергетическую установку 1, состоящую из
ветродвигателя 2 с дополнительным компрессором 3 и башни 4, трубопровод 5, ресивер 6,
клапаны 7, 8 и 9, тепловой (например, газотурбинный) двигатель 10, с компрессором 11 и муфтой
12, воздушную турбину 13. Выходные валы ТД 10 и ВТ 13 соединены через муфты 14 и 15 с редуктором
16, который в свою очередь своим выходным валом соединен с электрогенератором 17.
|
Установка работает следующим образом. Основной режим работы: сжатый компрессором 3
воздух подается по трубопроводу 5 и через открытый клапан 8 поступает в ТД 10, который
сжигая подаваемое в него топливо (на схеме система питания топливом не показана) через
замкнутую муфту 15 вращает через редуктор 16 электрогенератор 17, который вырабатывает
электроэнергию, поступающую к потребителю. При этом клапаны 7 и 9 закрыты, муфты 12 и 14
разомкнуты, а ресивер обеспечивает сглаживание мощности компрессора, обусловленное
неравномерностью скорости ветра. При наличии ветра и сравнительно малом потреблении
электроэнергии ТД 10 не работает, клапаны 8 и 9 закрыты, 7 - открыт, муфта 14 замкнута, муфта
15 разомкнута. Сжатый компрессором 3 воздух поступает в ВТ 13, которая через муфту 14 и
редуктор 16 вращает генератор 17. При отсутствии ветра клапаны 7 и 8 закрыты, клапан 9
открыт, муфты 12 и 15 замкнуты, муфта 14 разомкнута. Тепловой двигатель работает получая
сжатый воздух от своего компрессора наддува 11 и через муфту 15 и редуктор 16 вращает
генератор 17.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветроэнергетическая установка с тепловым двигателем, содержащая
ветродвигатель, тепловой двигатель, снабженный компрессором наддува и соединенный
через муфту сцепления и редуктор с электрогенератором, и систему управления,
отличающаяся тем, что ветроэнергетическая установка снабжена дополнительно воздушной
турбиной и компрессором, соединенным с ветродвигателем, причем дополнительный
компрессор соединен трубопроводами через последовательно установленные ресивер и
управляемые клапаны с воздушной турбиной и с тепловым двигателем, при этом на валах,
соединяющих воздушную турбину с редуктором и тепловой двигатель с его компрессором,
установлены муфты сцепления, а выход компрессора теплового двигателя снабжен
управляемым клапаном.
Версия для печати
Дата публикации 14.02.2007гг
вверх
|
