ВЕТРОАГРЕГАТ С ОТКЛОНЯЮЩИМИСЯ ЛОПАСТЯМИ Российский патент 1997 года по МПК F03D11/04 

Изобретение относится к области отбора и преобразования рассеянной энергии из окружающей среды, а более конкретно к использованию естественного потока воздуха с преобразованием в электрическую энергию.

Известно устройство отбора и преобразования рассеянной энергии из окружающей среды, включающее солнечные преобразователи и ветряные двигатели с вертикальной осью вращения, снабженной лопастями, воспринимающими поток восходящего по трубе воздуха (см. "Ветроэнергетика" п/ред. Д.Рензо, М. Энергоиздат, 1982, стр. 25-27).

В указанном устройстве использовано известное свойство нагретого воздуха подниматься вверх в ограниченном пространстве трубы и обеспечивать вращение установленных в ней лопаточных устройств для преобразования энергии воздушного потока.

Недостатком данного устройства является то, что естественный воздушный поток не улавливается непосредственно лопастями, и как следствие этого, низкая эффективность устройства.

Известен современный проект многолопастного ветроагрегата на железобетонной эстакаде (см. журнал "Инженер" N 2 ст. "Если обуздать ветер" А. Вашенко, стр. 34, М. 1992).

В установках промышленной энергетики, к которой может быть отнесено указанное устройство, преобразование вращающего момента представляет наибольшие трудности вследствие огромной величины преобразуемых моментов, а также решение задачи снижения шума вращающихся лопастей.

Известен также "Ветряк" по а.с. СССР N 1523710 МПК F 03 D 5/02, опубл. 1989.

К недостаткам устройства "ветряка" относится необходимость наличия механизма слежения за ветром для одинакового восприятия его лопастями с любой стороны и возможность установки больших лопастей с их закреплением и восприятием встречного потока ветра.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Указанная цель достигается тем, что лопасти выполнены в виде отклоняющегося ветроэкрана прямоугольной формы на каркасной раме пустотелых труб, обшитых с обеих сторон воздухонепроницаемым полотном, вогнутым в серединную часть, и закрепленным с одной стороны шарнирно на оси, установленной в промежутке внешней кольцевой эстакады, а с другой стороны свободно отклоняющейся по монорельсу в полости приемного раструба коллектора, закрепленного в межэкстакадном пространстве в виде звездной формы, ограниченной в перемещении в ту или иную сторону полудуговой частью звездной эстакады, и направляющей встречный поток захваченного воздуха по экрану в приемную полость раструба коллектора на рабочую ветротурбину, установленную в центре за звездной эстакадой в вытяжной цилиндрической трубе, при этом по сквозным трубам, проходящим через лопасть ветроэкрана с выходом в раструб коллектора обеспечивается дополнительный заход восходящего потока воздуха.

Кроме того, лопасть ветроэкрана для больших размеров дополнительно поддерживается на отклоняющихся подвесках, закрепленных в балках перекрытия на эстакадах. Такое устройство лопасти ветроэкрана, установленной в межэстакадном пространстве по периметру внешних и внутренних многоярусных кольцевых эстакад, не связанных с ротором ветроагрегата через передачу, исключает трудности в преодолении задачи преобразуемых моментов, отсутствует круговое вращение лопастей по эстакаде, снижается шум, увеличивается прочность установки лопаток с опорой по концам на кольцевых эстакадах, а также позволяет улавливать напор ветра с любых направлений без механизма слежения по обеспечению оптимального угла атаки ветра.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 схематично показан общий вид конструкции верхней части предлагаемого агрегата; на фиг.2 вид сверху.

Ветроагрегат с отклоняющимися лопастями экранами, установленными по кругу между внешними кольцевыми и внутренними многоярусными эстакадами на опорах, включает прямоугольную раму из труб 1, соединенную по диагонали снизу вверх сквозной коробчатой и конусными поперечными трубами 2, обшитой с обеих сторон рамы воздухонепроницаемым экраном 3. Одна сторона боковой рамы шарнирно соединена с осью 4, установленной между кольцевыми внешними эстакадами 5, а другая свободно отклоняется на 30^o (в ту или другую сторону), направляя воздушный поток в приемный раструб коллектора 6, установленный в пространстве межзвездных эстакад 7 с монорельсом 8, и выходное сопло 9 коллектора 6, входящим в цилиндрический кожух 10 с расположенной в нем турбиной 11.

Работа ветроагрегата осуществляется следующим образом. Под напором ветрового потока на рамную лопасть 1, обшитую с обеих сторон вогнутым в серединную часть экраном 3, соединенную с одной стороны шарнирно с осью 4 в кольцевых эстакадах 5, а с другой свободно перемещающейся в отрезках звездных эстакад по монорельсам 8, установленным на выступающем конце рамной трубы 1 и звездной эстакады 7. Перекатка лопасти ветряка по монорельсам на шарово соединенных колесах, с отклонением в ту или другую сторону, создает тем самым направленный по вогнутым экранам 3 поток воздуха в приемный раструб коллектора 6, а затем через выходное отклоняющееся сопло 9 проходящего через вытяжной цилиндрический кожух 10 на лопаточную турбину для ее вращения. Кроме того, воздух в приемный раструб коллекторов дополнительно поступает за счет тяги восходящего потока нагретого воздуха вверх по диагональной и поперечным трубам 2 в пустотелые трубы 1.

Ветроагрегат может устанавливаться вблизи газовых скважин с подводом сжатого газа к лопастным трубам, с выпуском газа в приемный раструб коллектора 6 для поступления на лопаточное устройство турбины 11, установленной в вытяжной цилиндрической трубе 10.

Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветроагрегат с отклоняющимися лопастями содержит воздухоприемные раструбы с выходными соплами, вытяжную трубу и турбину с лопатками. Ветроагрегат снабжен внешними и внутренними эстакадами, причем последние выполнены в форме звезды, а на самих внутренних эстакадах размещен монорельс. Лопасти снабжены внутренним каркасом из пустотелых труб, который обшит воздухонепроницаемым экраном с обеих сторон, а сам экран вогнут в средней части. 2 ил.

Ветроагрегат с отклоняющимися лопастями, содержащий воздухоприемные раструбы с выходными соплами, вытяжную трубу и турбину с лопатками, отличающийся тем, что ветроагрегат снабжен внешними и внутренними эстакадами, причем последние выполнены в виде экрана и установлены в пространстве между внутренними и внешними эстакадами с возможностью отклонения посредством передвижения одной из сторон лопастей по монорельсу в полостях раструбов, при этом лопасти снабжены внутренним каркасом из пустотелых труб для пропуска воздуха, который обшит воздухонепроницаемым экраном с обеих сторон, а сам экран вогнут в средней части для направления воздуха в раструб.