ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2204051
ВЕТРОУСТАНОВКА
Имя изобретателя: Сахаров Ю.Д.; Максимов А.А.; Трофимов П.Ф.; Максимов А.А.; Квашнин Э.М.
Имя патентообладателя: Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Адрес для переписки: 656002, г.Барнаул, ул.Северо-Западная, 2, ОАО АНИТИМ
Дата начала действия патента: 2001.06.29
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при
создании ветроэлектростанций, а также для привода глубинных насосов для подъема воды.
Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции установки с увеличением
ее кпд, а также повышении надежности в работе обеспечивается за счет того, что в
ветроустановке, содержащей концентратор, ускоритель потока, ротор с лопастями,
согласно изобретению концентратор выполнен в виде полого цилиндра с вертикальными
сквозными щелями, при этом концентратор взаимодействует с размещенным внутри него
ускорителем потока, выполненным в виде направляющих элементов, изготовленных в виде
плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо, причем концы пластин
плавно отогнуты и образуют щели, совпадающие со щелями концентратора, кроме того,
кольцо выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси, а внутри кольца
выполнен как минимум один ротор с лопастями.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при
создании ветроэлектростанций, а также для привода глубинных насосов дли подъема воды.
Известен ветроэлектрический быстроходный агрегат, состоящий из генератора, статор
которого размещен внутри ротора и закреплен на неподвижной полой оси, а выходная часть
каналов воздухозаборного устройства снабжена соплами, охватывающими ротор (Патент
России 2032832, F 03 D 9/00, F 03 D 3/04 от 12.02.1991, опубл. 10.04.1995). Недостатком данного ветроагрегата
является низкий коэффициент использования ветровой энергии. Известна ветроустановка,
содержащая концентратор потока в виде телескопически сдвоенного конфузора с
криволинейной вихревой камерой, ускоритель потока и ротор с эллипсными турболопастями
и телескопически выдвижными лопатками (Патент России 2078995, F 03 D 9/00 от 26.05.1992, опубл. 10.05.1997
- прототип). Данная ветроустановка имеет повышенный кпд использования ветра, но сложна
в изготовлении и в эксплуатации, а также недостаточной надежностью в работе при
высоких скоростях ветра.
Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции установки с
увеличением кпд ее, а также надежности работы установки.
Данная задача решается ветроустановкой, включающей концентратор, ускоритель потока,
ротор с лопастями, по изобретению концентратор, выполненный в виде полого цилиндра с
вертикальными сквозными щелями, при этом концентратор взаимодействует с размещенным
внутри него ускорителем потока, выполненным в виде направляющих элементов,
изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо,
причем концы пластин плавно отогнуты и образуют щели, совпадающие со щелями
концентратора, кроме того, кольцо выполнено с возможностью перемещении вокруг
вертикальной оси, а внутри кольца выполнен как минимум один ротор с лопастями.
Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие
предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна".
Сопоставительный анализ предложенного решения с известными не выявил решений,
признаки которых совпадают с признаками предложенного решения, что соответствует
критерию "изобретательский уровень".
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид ветроустановки, на
фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - ускоритель потока.
Ветроустановка включает в себя концентратор 1, выполненный в виде полого цилиндра,
ускоритель потока 2, ротор 3 с лопастями 4. В концентраторе 1 выполнены вертикальные
сквозные щели 5. В концентраторе 1 размещен ускоритель потока 2, выполненный в виде
направляющих элементов 6, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных
между собой в кольцо 7, причем концы 8 пластин 6 плавно отогнуты и образуют щели 9. Кольцо 7
выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси с помощью специального
механизма (на чертеже не показан), например с помощью зубчатой рейки с зубчатым колесом.
ВЕТРОУСТАНОВКА РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Ветроустановка устанавливается, например, на крыше здания (вагона и т.д. ). Поток воздуха
(ветер), проникая через сквозные щели 5 концентратора 1, попадает в щели 9, образованные
плавно отогнутыми концами 8 пластин 6. А так как эти щели выполнены в виде конфузора и
диффузора, поток воздуха, сжимаясь, ускоряет свое движение, при этом происходит эжекция
воздуха и через щели 9 проходит больший поток воздуха, чем через сквозные щели 5
концентратора 1. Поэтому в полости, образованной кольцом 7 перед ротором 3, по
направлению движения воздуха создается избыточное давление воздуха, а за ротором 3 -
нормальное атмосферное. Избыточное давление воздействует на лопасти 4 ротора 3, который
начинает вращаться. Отработанный воздух выбрасывается через сквозные щели 5
концентратора, расположенные с противоположной стороны по ходу движения воздуха.
Роторов 3 может быть несколько. При этом диаметр концентратора увеличивается. При
возрастании скорости ветра, в целях избежания поломки ротора 3 или лопастей 4, кольцо 7
поворачивается вокруг вертикальной оси, например, с помощью рейки и зубчатого колеса,
при этом направляющие элементы 6 частично перекрывают сквозные вертикальные щели 5,
уменьшая давление воздуха на лопасти 4 ротора 3. При ураганном ветре во избежание
поломки ротора 3 или лопастей 4 кольцо 7 поворачивается до тех пор, пока сквозные
вертикальные щели 5 не будут перекрыты направляющими элементами 6. При этом поток
воздуха, проникая через сквозные вертикальные щели 5 концентратора 1, будет обтекать
кольцо 7 и выбрасываться через такие же щели с обратной стороны концентратора 1.
Такое выполнение ветроустановки позволяет упростить конструкцию и увеличить ее кпд.
Кроме того, такую ветроустановку можно стационарно устанавливать как на крышах
многоэтажных зданий, так и на крышах движущихся объектов, например железнодорожных
вагонов для выработки электроэнергии, а также можно использовать ветроустановку для
приведения в работу глубинных насосов для подъема воды.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветроустановка, включающая концентратор, ускоритель потока, ротор с
лопастями, отличающаяся тем, что концентратор выполнен в виде полого цилиндра с
изготовленными в нем вертикальными сквозными щелями, при этом концентратор
взаимодействует с размещенным внутри него ускорителем потока, выполненным в виде
направляющих элементов, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных
между собой в кольцо, причем концы пластин плавно отогнуты и образуют щели,
совпадающие со щелями концентратора, кроме того, кольцо выполнено с возможностью
перемещения вокруг вертикальной оси, а внутри кольца выполнен как минимум один ротор
с лопастями.
Версия для печати
Дата публикации 11.01.2007гг
вверх
|
