ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается установок с ветродвигателями, имеющими вертикальную ось вращения.

Известна ветроэлектрическая установка по авторскому свидетельству СССР N 1307081, кл. F 03 D 3/00, 1987, содержащая вертикальный вал с траверсами, установленные на них лопасти, размещенные ярусами вдоль вала, и электрогенератор, кинематически связанный с валом, при этом лопасти установлены на траверсах с возможностью перемещения вдоль них и снабжены приводными механизмами.

Недостатками известной установки является:
1. Громоздкость такой системы.

2. Сложность системы как в изготовлении, так и монтаже.

Наиболее близкой к изобретению является ветроэлектрическая установка, содержащая конусообразное здание, внутри которого установлен генератор, связанный с ветряным двигателем, при этом ветряной двигатель выполнен с вертикальной осью вращения и снабжен двумя ярусами лопастей, вращающихся в противоположные стороны, верхний ярус которых связан валом с ротором генератора, а нижний - посредством полого вала со статором генератора, установленным с возможностью вращения в противоположную ротору сторону, а также направляющую воронку (патент Российской Федерации N 2028504, кл. F 03 D 3/02, 1995).

Недостатками известной установки является недостаточная ее мощность при большой высоте и сложность изготовления.

Задачей изобретения является создание надежной и простой в работе установки, которая по своим характеристикам способна заменить ГЭС, а по масштабам, дешевизне и безопасности превзойти известные АЭС и ГЭС.

Указанная задача решается тем, что ветроэлектрическая установка, содержащая конусообразное здание, внутри которого установлен генератор, связанный с ветряным двигателем, при этом ветряной двигатель выполнен с вертикальной осью вращения и снабжен двумя ярусами лопастей, вращающихся в противоположные стороны, верхний ярус которых связан валом с ротором генератора, а нижний - посредством полого вала со статором генератора, установленным с возможностью вращения в противоположную ротору сторону, она снабжена эжектором, состоящим из направляющих воронок, подключенных к внутренней полости здания и направленных на лопасти нижнего яруса.

Лопасти нижнего яруса ветряного двигателя могут быть расположены непосредственно по окружности статора генератора в два ряда в виде наклонных ребер.

В здании может быть установлен генератор с приводом, а с наружной стороны здания эжекторные системы - приводы генератора.

Установка может быть снабжена пусковыми электромоторами.

На фиг.1 изображена ветроэлектрическая установка, лопасть нижнего яруса ветряного двигателя которой выполнены в виде наклонных ребер, расположенных непосредственно по окружности статора генератора в два ряда.

На фиг.2. изображен вид сверху на статор генератора на фиг.1.

На фиг.3 показана самая простая конструкция ветроэлектрической установки с контрроторным приводом ее вращения, где первый ярус имеет 3-4 лопасти привода.

Ветроэлектрическая установка содержит ветряной двигатель, включающий расположенный на фундаменте 1 вертикальный вал 2 с лопастями 3, связанный с ротором электрогенератора 4. Статор 4 электрогенератора 4 соединен с полым валом 7 и обдувается со всех сторон эжекторами 5 с встроенными во вторую ступень (секцию) прямоточными вентиляторами 6. Эжекторные системы 5 собраны из направляющих воронок, подключенных к внутренней полости конусообразного здания 9. Ветряной двигатель содержит два яруса лопастей 3. Верхний ярус лопастей 3 ветряного двигателя соединен с валом 2 и вращает ротор генератора 4 (на чертеже ротор не показан), причем в противоположную статору сторону. Лопасти 3 соединяются с валом 2 при помощи траверс 8. Лопасти 3 нижнего яруса (см. фиг.3) соединены с полым валом 7, который может быть выполнен заодно целое со статором генератора 4 и вращается за счет потока, создаваемого эжектором 5, а отраженный внутри здания 9 ветер затем вращает лопасти 3 верхнего яруса, причем в противоположную сторону по отношению к лопастям нижнего яруса.

Трогание с места - запуск в работу установки происходит с помощью двух или четырех электромоторов, установленных в нижней части статора генератора 4 с 2-4 его сторон (на чертеже не показано), с пусковым моментом в 3-5 с.

Статор генератора 4 имеет специальную беговую дорожку, контактирующую с пусковыми электромоторами.

Строят такую установку на возвышенности (на кургане) или возводят искусственную насыпь, где по окружности у подошвы устанавливают ряд чередующихся эжекторных устройств.

Конусообразная форма здания 9 выполняется с целью свободного выхода воздушного потока, создаваемого ребрами статора или лопастями 3 ветряного двигателя.

Эжекторная система может выполняться в двух уровнях (см. фиг.1). С нижнего уровня подача потока идет на нижний ряд ребер статора, с верхнего - соответственно на верхний ряд ребер.

Эжекторы 5 располагают по окружности с наклоном примерно в 45^o по отношению к генератору 4. Воздух поступает в первую ступень эжектора 5, где ускоряется за счет конусообразной формы эжектора и прогоняется по ряду других последовательно установленных ступеней, последняя из них заканчивается воронкой с боковым подсосом воздуха для данной эжекции и выходит из сопла с повышенной скоростью, набегая затем на ребра статора генератора 4 и раскручивая таким образом его.

При работе вентилятора 6 забор воздуха происходит от сопла первой ступени эжектора 5 с подводом в концевую часть второй. При работе вентилятора 6 забор потока создает нужное движение воздуха в первой ступени эжектора 5, а подача во вторую ступень создает нужную скорость прокачки через эжектор 5 и это все за счет работы вентилятора 6. Эжектор 5 может служить и архитектурным украшением установки и особенно при наклонном варианте ее исполнения, причем форма воронки может быть различной: круглой, граненой формы или квадратной и различной длины каждая ступень, может быть и одна длинная (как исключение) и в наборе, а также в зависимости от мощности установки.

Эжектор 5 может быть установлен почти горизонтально или наклонно. Первая ступень эжектора 5 имеет сравнительно большой диаметр входного окна (раструба) с целью забора большого количества воздуха, особенно при постоянном потоке ветра, дующем в одном лишь направлении, и, наоборот, последняя ступень должна иметь предельно малый диаметр как входной части, так и сопла, чтобы создать значительное давление на завершающей фазе эжекции.

Ветроэлектрическая установка содержит конусообразное здание 9. Внутри здания 9 установлен генератор 4, связанный с ветряным двигателем. Двигатель выполнен с вертикальной осью вращения. Верхний ярус лопастей 3 двигателя связан валом 2 с ротором генератора 4. Нижний ярус лопастей посредством полого вала 7 связан со статором генератора. Лопасти верхнего и нижнего ярусов, а следовательно, статор и ротор генератора установлены с возможностью вращения в противоположные стороны. Установка снабжена эжектором 5, состоящим из направляющих воронок. Воронки подключены к внутренней полости здания 9 и направлены на лопасти нижнего яруса. Последние могут быть расположены непосредственно по окружности статора генератора в два ряда в виде наклонных ребер. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ветроэлектрическая установка, содержащая конусообразное здание, внутри которого установлен генератор, связанный с ветряным двигателем, при этом ветряной двигатель выполнен с вертикальной осью вращения и снабжен двумя ярусами лопастей, вращающихся в противоположные стороны, верхний ярус которых связан валом с ротором генератора, а нижний посредством полого вала со статором генератора, установленным с возможностью вращения в противоположную ротору сторону, а также направляющую воронку, отличающаяся тем, что она снабжена эжектором, состоящим из направляющих воронок, подключенных к внутренней полости здания и направленных на лопасти нижнего яруса. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что лопасти нижнего яруса ветряного двигателя расположены непосредственно по окружности статора генератора в два ряда в виде наклонных ребер. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что в здании установлен генератор с приводом, а с наружной стороны здания эжекторные системы привода генератора. 4. Установка по пп.1 3, отличающаяся тем, что она снабжена пусковыми электромоторами.