ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2293210
АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Имя изобретателя: Соловьев Александр Алексеевич (RU); Чекарев Константин Владимирович
Имя патентообладателя: Соловьев Александр Алексеевич (RU); Чекарев Константин Владимирович
Адрес для переписки: 117588, Москва, ул. Тарусская, 8, кв.306, К.В. Чекареву
Дата начала действия патента: 2005.10.12
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при
создании установок с ветродвигателями с вертикальной осью вращения, в частности, при
создании аэродинамических гелиостанций. Технический результат, заключающийся в
повышении эффективности аэродинамической установки, обеспечивается за счет того, что
в аэродинамическую установку, содержащую вытяжную башню, ветровое колесо и устройство,
формирующее вертикальный рабочий поток, согласно изобретению вводится вентилятор,
расположенный на оси вытяжной башни и создающий над верхним ее концом воздушный поток
в плоскости, перпендикулярной оси башни, при этом башня выполнена в виде двух
коаксиальных цилиндров с рабочей зоной между внешним и внутренним цилиндрами, а
лопасти ветрового колеса расположены вне башни в зоне рабочего потока, выходящего из
нее.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при
создании установок с ветродвигателями с вертикальной осью вращения, работающими от
вертикальных рабочих потоков, в частности при создании солнечных станций.
Ветродвигатели с вертикальной осью вращения, используемые в аэродинамических
установках, работают в специально создаваемом вертикальном рабочем потоке. Его
формируют либо путем изменения направления ветра, либо организуя восходящий тепловой
поток, как это делается в аэродинамических гелио-станциях.
Известна аэродинамическая установка, в которой формируется вертикальный рабочий
поток (1). Она содержит вытяжную трубу и ветровое колесо. Формирование рабочего потока
осуществляется с помощью концентратора потока воздуха, выполненного в виде шатра, и
вставленного в него конуса с вогнутой поверхностью. Вытяжная труба размещена на
горловине концентратора потока воздуха. В нижней части трубы расположено ветровое
колесо.
Установка работает следующим образом. Горизонтальный поток воздуха с помощью
концентратора потока и вставленного в него конуса преобразуется в рабочий поток,
падающий на лопатки ветроколеса, который затем поступает в вытяжную трубу.
Назначение трубы состоит в увеличении скорости рабочего потока за счет создания
разности давлений внизу и вверху трубы.
Недостатком установки является низкая эффективность ее работы. Это обусловлено тем,
что размещение ветроколеса внутри вытяжной трубы уменьшает скорость рабочего потока и
снижает эффективность воздействия вытяжной трубы на работу установки.
Наиболее близкой, принятой за прототип, является ветроустановка (2). Она содержит
вытяжную башню, встроенное в нее устройство, формирующее вертикальный рабочий поток,
выполненное в виде системы воздухозаборников, и ветроколесо, расположенное в верхнем
конце башни. Для повышения эффективности работы установки в нее введено вытяжное
устройство, расположенное на верху башни, выполненное в виде сегмента чаши
определенного радиуса и глубины.
Установка работает следующим образом. Поток воздуха с помощью системы
воздухозаборников преобразуется в вертикальный рабочий поток, приводящий ветроколесо
во вращение. После ветроколеса отработанный воздух поступает в вытяжное устройство.
При наличии ветра над верхним концом вытяжной башни создается воздушнный поток,
перпендикулярный оси башни, в результате давление в верхнем конце башни уменьшается,
скорость рабочего потока увеличивается, а мощность установки возрастает.
Однако вытяжное устройство, выполненное в виде сегмента чаши, является пассивным
элементом, воздействующим на рабочий поток, и действует только при наличии ветра. Оно
не может быть использовано в аэродинамических установках, в которых формируются
вертикальные тепловые потоки, как это делается, например, в аэродинамических
гелиостанциях.
Кроме того, расположение ветроколеса внутри вытяжной башни уменьшает скорость
рабочего потока и не позволяет в полной мере использовать воздействие вытяжной башни
на увеличение эффективности работы установки.
Недостатком установки является низкая эффективность.
Цель изобретения - повышение эффективности установки.
Технический результат достигается тем, что в аэродинамическую установку, содержащую
вытяжную башню, ветровое колесо и устройство, формирующее вертикальный рабочий поток,
вводится вентилятор, расположенный на оси вытяжной башни, создающий над верхним ее
концом воздушный поток в плоскости, перпендикулярной оси башни, при этом башня
выполнена в виде двух коаксиальных цилиндров с рабочей зоной между внешним и
внутренним цилиндрами, а лопасти ветрового колеса расположены вне башни в зоне
рабочего потока, выходящего из нее.
Воздушный поток, создаваемый над верхним концом башни, уменьшает над ней давление, в
результате скорость рабочего потока в башне возрастает, при этом рабочий поток при
выходе из башни отклоняется. Это воздействие на рабочий поток позволяет разместить
ветровое колесо вне вытяжной башни, в результате скорость рабочего потока в башне не
уменьшается, поскольку лопасти ветрового колеса, расположенные в зоне рабочего потока,
не являются препятствием для его движения в вытяжной башне.
|
Схема аэродинамической установки приведена на чертеже. Установка содержит
устройство, формирующее рабочий поток 1, коаксиально расположенные внешний цилиндр 2 и
закрытый снизу внутренний цилиндр 3, образующие рабочую зону вытяжной башни между
внешним и внутренним цилиндрами, вентилятор 4, расположенный на оси башни и
закрепленный у верхнего конца внутреннего цилиндра 3 вытяжной башни, и ветровое колесо
5, расположенное вне башни в зоне рабочего потока.
Устройство, формирующее рабочий поток 1, выполняется различным образом, в зависимости
от типа установки. В случае ветроустановки оно может быть выполнено в виде системы
направляющих, как это сделано в установке (2).
Вентилятор 4 может быть выполнен в виде заключенной в кожух крыльчатки, создающей
радиально направленный воздушный поток в плоскости, перпендикулярной оси башни над
верхним ее концом в зоне между внутренним цилиндром 2 и внешним цилиндром 3 вытяжной
башни. Крыльчатка вращается с помощью электромотора и расположена в кожухе, который
может быть выполнен в виде двух круглых дисков с отверстиями в центре, куда поступает
воздух из окружающего пространства для создания направленного воздушного потока над
верхним концом вытяжной башни.
|
Установка работает следующим образом. С помощью устройства 1 формируется рабочий
поток, который поступает в рабочую зону вытяжной трубы. Одновременно над верхним
концом вытяжной башни с помощью вентилятора создается радиальный воздушный поток,
перпендикулярный оси башни. В результате действия этого потока давление у верхнего
конца рабочей зоны башни уменьшается, что приводит к увеличению скорости рабочего
потока, а также к его отклонению. При выходе из башни рабочий поток попадает на лопасти
ветрового колеса 5, расположенные вне башни, и приводит колесо во вращение.
Предлагаемое решение позволяет повысить эффективность работы установки за счет
увеличения скорости рабочего потока в результате работы вентилятора, а также
устранения препятствия на пути движения рабочего потока в вытяжной башне.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2062353, кл. F 03 D 3/00.
2. Патент РФ №2073111, кл. F 03 D 3/00 (прототип).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Аэродинамическая установка, содержащая устройство, формирующее вертикальный
рабочий поток, вытяжную башню и ветровое колесо, отличающаяся тем, что в нее вводится
вентилятор, расположенный на оси вытяжной башни и создающий над верхним ее концом
воздушный поток в плоскости, перпендикулярной оси башни, при этом башня выполнена в
виде двух коаксиальных цилиндров с рабочей зоной между внешним и внутренним
цилиндрами, а лопасти ветрового колеса расположены вне башни в зоне рабочего потока,
выходящего из нее.
Версия для печати
Дата публикации 15.02.2007гг
вверх
|
