ВЕТРОАГРЕГАТ Российский патент 1994 года по МПК F03D3/02 

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветроэнергетических установок с направляющими аппаратами.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая входной щелевой конфузор и расположенные за ним два барабана, вертикально установленные с возможностью вращения в противоположных направлениях [1] .

Недостатками известного устройства являются большая лобовая поверхность конфузора и его низкий КПД.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является ветроагрегат, включающий лопастные ветроколеса, установленные на вертикальных валах с межосевым расстоянием, которое больше радиуса и меньше диаметра ветроколес [2] .

Недостатками этого ветроагрегата являются сравнительно большая лобовая поверхность конфузора и невысокий коэффициент использования энергии ветра.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра.

Поставленная цель достигается тем, что в ветроагрегате, состоящем из щелевых конфузоров и лопастных ветроколес, установленных на размещенных в ряд вертикальных валах с межосевым расстоянием, большим радиуса и меньшим диаметра ветроколес, последние на соседних валах установлены в разных плоскостях с чередованием по вертикали.

Сходными признаками предложенного технического решения с известными являются наличие щелевых конфузоров с диффузорами и лопастных ветроколес, установленных на вертикальных валах с межосевым расстоянием, большим радиуса и меньшим диаметра ветроколес.

Предложенный ветроагрегат отличается от известных тем, что лопастные ветроколеса соседних валов установлены в разных плоскостях с чередованием по вертикали.

Чередование ветроколес соседних валов в предложенном устройстве позволяет уменьшить расстояние между валами до суммы радиусов ветроколеса и вала, снизить площадь лобового сечения конфузоров и повысить тем самым коэффициент использования энергии ветра. Кроме того, в предложенной конструкции на расстояние между валами не влияют ни число рабочих лопаток, ни их форма, что также способствует оптимизации этих параметров и повышению КПД ветроагрегата.

На фиг. 1 изображен общий вид ветроагрегата; на фиг. 2 - то же, вид сверху. Ветроагрегат состоит из обтекателей 1, закрепленных траверсами 2 и установленных на катках 3 с возможностью поворота на эксцентричной оси 4. Обтекатель 1 образует щелевой конфузор 5 с диффузором 6, где установлены вертикальные валы 7, кинематически связанные между собой и электрогенератором (на чертежах не показан). На соседних валах 7 в разных плоскостях с чередованием по вертикали установлены лопастные ветроколеса 8. При этом расстояние а между соседними валами больше радиуса R и меньше диаметра D лопастных ветроколес 8.

Ветроагрегат работает следующим образом. Поток воздуха обтекателями 1 направляется через входной конфузор 5 в диффузор 6, где повышается где скорость и создается эффект воздушного коридора. Воздействуя на лопатки ветроколес 8, сконцентрированный в диффузоре поток воздуха приводит во вращение вертикальные валы 7 и связанный с ними электрогенератор.

За счет установки лопастных ветроколес на соседних валах в разных плоскостях с чередованием по вертикали обеспечивается уменьшение расстояния между соседними валами при сохранении размеров ветроколес. Это приводит к уменьшению площади лобового сечения обтекателей и повышению коэффициента использования ветровой энергии, а также КПД всего ветроагрегата по сравнению с аналогичными агрегатами. Кроме того, установка ветроагрегата эксцентрично относительно оси 4 позволяет отказаться от специального флюгера для его ориентации по направлению ветра и упростить конструкцию. Предложенный ветроагрегат может работать при малой скорости ветра и создавать сравнительно большой момент на приводном валу электрогенератора, обладает повышенной ураганоустойчивостью и надежностью.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1564375, кл. F 03 D 3/02, 1990.

2. Патент США N 4174923, кл. F 03 D 3/02, опублик. 1979.

Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветроагрегат содержит щелевой конфузор 5 с диффузором 6. Лопастные ветроколеса 8 размещены на вертикальных валах 7 с перекрытием друг друга, с межосевым расстоянием, большим радиуса и меньшим диаметра ветроколес. Ветроколеса соседних валов установлены в разных плоскостях с чередованием по вертикали. 2 ил.

ВЕТРОАГРЕГАТ, содержащий щелевой конфузор и лопастные ветроколеса, размещенные на вертикальных валах с перекрытием друг друга, с межосевым расстоянием, большим радиуса и меньшим диаметра ветроколес, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования энергии ветра, ветроколеса соседних валов установлены в разных плоскостях с чередованием по вертикали.