ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2118700
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ)
Имя изобретателя: Огнев Владимир Васильевич; Василенко Станислав Ефимович
Имя патентообладателя: Огнев Владимир Васильевич; Василенко Станислав Ефимович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1996.05.29
Область использования: в
ветроэнергетике, а именно в силовых
установках. Сущность изобретения:
ветроэнергетическая установка, содержащая
полую башню 1 с выходным отверстием в нижней
части, с полой самоустанавливающейся
головкой 2 наверху, два ветроколеса, первое
из которых установлено на оси, закрепленной
в головке 2, и генератор 6 энергии, имеющий
выход на потребителя. Головка 2 снабжена
направляющим аппаратом 4, закрепленным во
входном отверстии и на общей оси с первым
ветроколесом 5, закрепленным свободно,
генератор установлен у выходного отверстия
полости башни, а второе ветроколесо 7
установлено на валу генератора 6 с
возможностью аэродинамического
взаимодействия с первым ветроколесом 5
посредством напорной магистрали 8,
образованной полостями головки 2 и башни 1.
Благодаря конструкции в целом и заделке
ветроколес в воздухоприемнике установка не
подвергается обледенению и работает от
слабых ветров.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к
ветроэнергетике, а именно к силовым
установкам.
Известны ветроэнергетические
установки (ВЭУ) (см., например, патент РФ N
2018028, МКИ F 03 D /00, авт. св. СССР NN 1682621, 1560781, 1471709,
1242636, кл. F 03 D 1/00), содержащие башню (мачту),
одно или несколько самоустанавливающихся
ветроколес, генератор, установленный
непосредственно у ветроколеса на одной оси
с ним, и передающее соединение при
использовании генератора, установленного у
основания башни.
Недостатком рассмотренных ВЭУ является
относительно невысокий КПД.
Известна ветросиловая установка (см. патент
Германии N 2932293, кл. F 03 D 1/02 - прототип),
содержащая несущую опору (башню), два
ветроколеса, самоустанавливающуюся
поворотную головку, два генератора, один из
которых (верхний) установлен в поворотной
головке на одной оси с ветроколесами.
Другой (нижний) генератор посредством
механической передачи соединен валами с
первым (верхним) генератором.
Недостатком рассмотренной ветросиловой
установки является также относительно
невысокий КПД.
Задачей предлагаемых технических решений
является повышение КПД и мощности
ветроэнергетической установки за счет
создания воздушной турбины с наиболее
эффективным использованием ветроэнергии.
Поставленная задача достигается тем, что в
ветроэнергетической установке (вариант 1),
содержащей полую башню с выходным
отверстием в нижней части, с полой
самоустанавливающейся головкой наверху,
два ветроколеса, первое из которых
установлено на оси, закрепленной в головке,
и генератор энергии, имеющий выход на
потребителя, предлагается головку снабдить
направляющим аппаратом, закрепленным во
входном отверстии и на общей оси с первым
ветроколесом, закрепленным свободно,
генератор установить у выходного отверстия
полости башни, а второе ветроколесо
установить на валу генератора с
возможностью аэродинамического
взаимодействия с первым ветроколесом,
посредством напорной магистрали,
образованной полостями головки и башни.
Поставленная задача достигается также тем,
что в ветроэнергетической установке (вариант
2), содержащей полую башню с выходным
отверстием в нижней части, с полой
самоустанавливающейся головкой наверху,
два ветроколеса, первое из которых
установлено на оси, закрепленной во входном
отверстии головки, и генератор энергии,
имеющий выход на потребителя, предлагается
головку выполнить в виде трубы, при этом на
одном ее конце и на одной оси с первым
ветроколесом закрепить первый
направляющий аппарат, полости которого
являются первым входом головки. Полость
башни снабдить изогнутой напорной
магистралью и верхним концом закрепить ее
между первым и вторым направляющими
аппаратами, закрепленными концентрично и в
одной плоскости на другом конце в полости
головки. Причем на оси направляющего
аппарата, закрепленного внутри изогнутой
напорной магистрали, установить третье
ветроколесо с возможностью
аэродинамического взаимодействия его
лопастей с полостями обоих направляющих
аппаратов. Генератор установить у нижнего
выходного отверстия напорной магистрали.
На его валу установить второе ветроколесо с
возможностью аэродинамического
взаимодействия с третьим ветроколесом.
Ветроэнергетическая установка для обоих
вариантов может быть снабжена
дополнительной изогнутой выходной
напорной магистралью, установленной
концентрично, например, относительно
поверхности полости башни и напорной
магистрали.
На фиг. 1 представлен первый вариант ВЭУ; на фиг. 2 - второй вариант ВЭУ.
Ветроэнергетическая установка (вариант 1,
фиг. 1) содержит полую башню 1 с выходным
отверстием в нижней части. Наверху башни 1
закреплена с возможностью вращения полая (самоустанавливающаяся)
поворотная головка 2, во входном отверстии в
полость которой на оси 3 направляющего
аппарата 4 свободно закреплено ветроколесо
5. Генератор 6 энергии, имеющий выход на
потребителя, установлен у выходного
отверстия полости башни 1, при этом второе
ветроколесо 7 установлено на валу
генератора 6 с возможностью
аэродинамического взаимодействия с первым
ветроколесом 5 посредством напорной
магистрали, образованной полостью
поворотной головки 2 и полостью башни 1.
Ветроэнергетическая установка (вариант 2,
фиг. 2) содержит полую башню 1 с выходным
отверстием в нижней части. Наверху башни 1
закреплена с возможностью вращения полая (самоустанавливающаяся)
поворотная головка 2. Поворотная головка 2
выполнена в виде трубы. На одном ее конце на
общей оси 3 закреплены направляющий аппарат
4 и ветроколесо 5. Генератор 6 энергии,
имеющий выход на потребителя, установлен у
выходного отверстия башни 1 и снабжен
ветроколесом 7. Полость башни 1 снабжена
изогнутой напорной магистралью 8. На другом
конце поворотной головки 2 в ее полости
закреплено ветроколесо 9 на общей оси с
направляющим аппаратом 10, закрепленным
внутри изогнутой напорной магистрали.
Верхний конец напорной магистрали 8
закреплен между корпусами направляющих
аппаратов 10 и 11.
Напорная магистраль 8 (для каждого варианта)
может быть снабжена дополнительной
изогнутой выходной напорной магистралью 12,
установленной концентрично, например,
относительно поверхности полости башни 1 и
напорной магистрали 8.
Кроме того, при необходимости ВЭУ может
иметь в своем составе накопитель энергии,
например, аккумулятор, установленный около
генератора энергии.
Ветроэнергетическая установка (вариант 1,
фиг. 1) работает следующим образом.
Под давлением ветра поворотная головка 2
самоустанавливается в направлении
максимальной скорости ветра. При
достижении ветром достаточной скорости
ветроколесо 5 начинает вращаться. Воздух
поступает на рабочие лопасти ветроколеса 5,
сообщающие ему энергию, и далее в осевом
направлении через спрямляющий аппарат 4,
представляющий собой неподвижные лопасти,
между которыми уменьшается скорость
воздуха и увеличивается его давление,
поступает в напорную магистраль (полость
башни 1) и на второе ветроколесо 7,
установленное на валу генератора 6 энергии.
Кинетическая энергия вращения ветроколеса
7 преобразуется генератором 6 в
электрическую, которую можно сразу
передать потребителю, а можно запасать в
аккумуляторе с последующим использованием.
Ветроэнергетическая установка (вариант 2,
фиг. 2) работает следующим образом.
Под давлением ветра поворотная головка 2,
выполненная в виде трубы,
самоустанавливается в направлении
максимальной скорости ветра. При
достижении ветром достаточной скорости
ветроколесо 5 начинают вращаться. Воздух
поступает на рабочие лопасти ветроколеса,
сообщающие ему энергию. Далее воздух
перемещается в осевом направлении через
спрямляющий аппарат 4, при этом скорость его
падает, а давление возрастает. После
спрямляющего аппарата 4 воздух уже под
давлением через направляющий аппарат 1
ускоряет вращение ветроколеса 9, которое в
свою очередь придает давление поступающему
динамическому давлению воздуха на его
лопасти, повышает скорость его перемещения
через спрямляющий аппарат 1, еще более
увеличивающий давление воздуха
перемещающегося по напорной магистрали 8 на
ветроколесо 7 генератора 6 энергии.
Для удобства отбора энергии из напорной
магистрали выход ее можно снабдить
дополнительной изогнутой выходной
магистралью 12.
Отличие данной ВЭУ от предыдущего варианта
заключается в увеличении ее мощности за
счет предложенных выше конструктивных
особенностей.
Ветроэнергетические установки
предлагаемой конструкции могут быть
представлены типорядом по мощности и
размерам в зависимости от энергетической
потребности и климатических условий
эксплуатации, т.к. не подвергаются
обледенению и работают даже от слабых
ветров благодаря конструкции установки в
целом и заделке ветроколес в
воздухоприемнике, в частности.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Ветроэнергетическая установка,
содержащая полую башню с выходным
отверстием в нижней части, с полой
самоустанавливающейся головкой наверху,
два ветроколеса, первое из которых
установлено на оси, закрепленной в головке,
и генератор энергии, имеющий выход на
потребителя, отличающаяся тем, что головка
снабжена направляющим аппаратом,
закрепленным во входном отверстии и на
общей оси с первым ветроколесом,
закрепленным свободно, генератор
установлен у выходного отверстия полости
башни, а второе ветроколесо установлено на
валу генератора с возможностью
аэродинамического взаимодействия с первым
ветроколесом, посредством напорной
магистрали, образованной полостями головки
и башни.
2. Ветроэнергетическая установка,
содержащая полую башню с выходным
отверстием в нижней части, с полой
самоустанавливающейся головкой наверху,
два ветроколеса, первое из которых
установлено на оси, закрепленной во входном
отверстии головки, и генератор энергии,
имеющий выход на потребителя, отличающаяся
тем, что головка выполнена в виде трубы, при
этом на одном ее конце и на одной оси с
первым ветроколесом закреплен первый
направляющий аппарат, полости которого
являются первым входом головки, полость
башни снабжена изогнутой напорной
магистралью, верхним концом закрепленной
между первым и вторым направляющими
аппаратами, закрепленными концентрично и в
одной плоскости на другом конце в полости
головки, причем на оси направляющего
аппарата, закрепленного внутри изогнутой
напорной магистрали, установлено третье
ветроколесо с возможностью
аэродинамического взаимодействия его
лопастей с полостями обоих направляющих
аппаратов, генератор установлен у нижнего
выходного отверстия напорной магистрали,
на его валу установлено второе ветроколесо
с возможностью аэродинамического
взаимодействия с третьим ветроколесом.
3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что
она снабжена дополнительной изогнутой
выходной напорной магистралью,
установленной концентрично, например,
относительно поверхности полости башни и
напорной магистрали.
Версия для печати
Дата публикации 05.04.2007гг
вверх
|
