ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F03D1/00 

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности, к ветроэнергетике.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая генератор с валом и закрепленной на нем шестерней, вертикальную мачту с ветровым колесом, выполненным в виде обода, имеющего зубчатый венец и рабочие лопасти, причем нижняя часть мачты снабжена опорой, имеющей зубчатое колесо, взаимодействующее с венцом обода и шестерней вала генератора. На мачте установлены верхняя и нижняя турели, которые через тела качения фиксируют ветровое колесо в вертикальном положении и представляют возможность вращения его вокруг вертикальной оси мачты. Установка также содержит пусковое устройство и поворотно-ориентировочный механизм.

Установка работает следующим образом. Пусковое устройство создает начальный вращающий момент на обод ветрового колеса. Дальнейшее вращение ветрового колеса вызывается ветровым потоком, ометающим его лопасти. Вращательный момент с ветрового колеса через зубчатое колесо передается на генератор, вырабатывающий электроэнергию. При изменении направления ветрового потока поворотно-ориентировочный механизм поворачивает нижнюю турель, устанавливая ветровое колесо таким образом, чтобы ось вращения была параллельной направлению ветрового потока.

Недостаток устройства заключается в возникновении значительного нескомпенсированного изгибающего момента, воздействующего на верхнюю часть вертикальной мачты во время работы ветроустановки, что создает необходимость увеличения прочности мачты и в то же время приводит к снижению надежности конструкции. Возникновение изгибающего момента объясняется тем, что отбор вращающего момента ветроколеса осуществляется с его обода в области нижней части вертикальной мачты и компенсируются реакцией колеса, воздействующей через верхнюю турель на верхнюю часть мачты. Т.е. отбор вращающего момента с ветроколеса осуществляется несимметрично оси его вращения, что приводит к образованию нескомпенсированного момента сил, воздействующих на верхнюю часть опоры.

Целью изобретения является повышение надежности ветроэнергетической установки.

Поставленная цель достигается тем, что в ветроэнергетической установке имеется полый вал, установленный концентрично мачте, содержащий шестерни на его концах, находящиеся в зацеплении с венцом обода в верхней части ветроколеса и с шестерней вала генератора в нижней части.

Введение вала обеспечивает отбор вращающего момента с двух, противоположных от центра, точек обода ветроколеса, чем полностью компенсируется воздействие вращающего момента на опоры и, тем самым, повышается надежность установки.

На чертеже изображена конструкция ветроэнергетической установки.

Ветроэнергетическая установка содержит ветровое колесо 1, выполненное из рабочих лопастей 2, установленных между ступицей 3 и ободом 4, который имеет зубчатый венец 5, а также вертикальную мачту 6, закрепленную в основании 7, генератор 8 с валом 9 и закрепленной на нем шестерней 10, пусковое устройство 11 с выходным хвостовиком и поворотно-ориентировочный механизм 12. Концентрично мачте установлены полые валы 13 и 14, имеющие на своих концах шестерни 15, 16 и 17, 18, находящиеся в зацеплении с зубчатым венцом 5 обода 4 и с другой стороны с шестерней 10 вала 9 генератора 8, и с хвостовиком 22 пускового устройства 11. В верхней части на мачте 6 закреплена турель 19, фиксирующая обод 4 ветрового колеса 1 через тела качения 20. На основании 7 вокруг мачты 6 с валами 13 и 14 установлены нижняя турель 21, фиксирующая обод 4 ветрового колеса 1 через тела качения 20 и установленная на телах качения. Поворотно-ориентировочный механизм 12 своим хвостовиком 22 зацеплен с зубчатым венцом 23 нижней турели 21.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. При помощи пускового устройства 11 раскручивают ветровое колесо 1, преодолевая его начальный момент инерции, после чего вращательный момент ветрового колеса 1 создается ветровым потоком и передается через валы 13 и 14 на входной вал 9 генератора 8, который в этом процессе вырабатывает электроэнергию. Ориентация ветрового колеса 1 по направлению ветрового потока осуществляется поворотно-ориентировочным механизмом 12, вращающим через его выходной хвостовик 22 зубчатый венец 23 нижней турели 21.

Представленная конструкция позволяет существенно повысить надежность ветроэнергетической установки и снизить стоимость ее несущих элементов за счет уменьшения механических нагрузок, возникающих во время работы.

Использование: в возобновляемых источниках энергии, в частности в ветроэнергетике. Сущность: ветроэнергетическая установка содержит ветровое колесо 1, выполненное из рабочих лопастей 2, установленных между ступицей 3 и ободом 4, который имеет зубчатый венец 5, а также вертикальную мачту 6, закрепленную в основании 7, генератор 8 с валом 9 и закрепленной на нем шестерней 10, пусковое устройство 11 с выходным хвостовиком и поворотно-ориентировочный механизм 12. Концентрично мачте 6 установлены полые трубчатые валы 13 и 14, имеющие на своих концах шестерни 15,16 и 17,18, находящиеся в зацеплении с зубчатым венцом 5 обода 4 и с другой стороны с шестерней 10 вала 9 генератора 8, и с хвостовиком пускового устройства 11. В верхней части на мачте 6 закреплена турель 19, фиксирующая обод 4 ветрового колеса 1 через тела качения 20. На основании 7 вокруг мачты 6 с валами 13 и 14 установлена нижняя турель 21, фиксирующая обод 4 ветрового колеса 1 через тела качения 20. Поворотно-ориентировочный механизм 12 своим хвостовиком зацеплен с зубчатым венцом 23 нижней турели 21. 1 ил.

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая генератор с валом и закрепленной на нем шестерней, вертикальную мачту с ветровым колесом, выполненным в виде обода из двух связанных между собой при помощи равномерно расположенных по окружности пружин, колец, на одном из которых выполнены сквозные отверстия и зубчатый венец, а на другом - пазы, и рабочих лопастей с штырями, одни из которых установлены с возможностью поворота в отверстиях, а другие - в пазах, мачта имеет в нижней части опору с зубчатым колесом, взаимодействующим с венцом обода и шестерней вала генератора и расположенным концентрично мачте, верхнюю и нижнюю турели, контактирующие при помощи тел качения с кольцами обода, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена полым валом, установленным концентрично мачте и кинематически связанным в верхней части с венцом обода, а в нижней части с валом генератора.