ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2000 года по МПК F03D3/04 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к энергетическим установкам, преобразующим энергию ветра в электрическую, механическую и другие виды энергии.

Известна ветровая энергетическая установка, содержащая воздухозаборники, магистральный воздуховод и воздушную турбину (см. SU, 1021804 A, 07.06.83, кл. F 03 D 3/04), принятая за прототип.

К недостаткам предложенного технического решения относятся низкий коэффициент использования энергии ветра, сложность конструкции и эксплуатации установки, высокий уровень шума.

Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента использования энергии ветра, упрощении конструкции и эксплуатации установки, снижении вредного воздействия на окружающую среду, достигается за счет того, что в ветровой энергетической установке, содержащей воздухозаборники, магистральный воздуховод и воздушную турбину, согласно изобретению, воздухозаборники выполняют в виде полых труб различного сечения и подключают к магистральному воздуховоду, в котором размещают воздушную турбину, вращающую нагрузку, например электрогенератор, насос, жернова, а воздухозаборники объединяют в сотовую конструкцию, сечения которой в горизонтальной и вертикальной плоскостях обладают различной кривизной образующих, причем каждый воздухозаборник снабжают воздушным клапаном, а в магистральном воздуховоде устанавливают регуляторы скорости воздушного потока, поступающего на воздушную турбину.

На фиг. 1 представлена ветровая энергетическая установка (общий вид); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 1.

Ветровая энергетическая установка содержит крышу 1, воздухозаборники 2, выполненные из листового материала, например нержавеющей стали, в виде полых труб различного сечения (не показаны), воздушный клапан 3, открывающийся в магистральный воздуховод 4, воздушную турбину 5, электрогенератор 6 (или насос, жернова, на чертеже не показанные), окна 7, дверь 8, кирпичное или бетонное основание 9, рабочее тело 10 цилиндрической формы, воздушные заслонки 11, регулирующие скорость воздушного потока 12, поступающего на воздушную турбину 5. Воздухозаборники 2, образующие рабочее тело 10, объединяют в сотовую конструкцию.

Рабочее тело 10 может иметь различную кривизну образующих в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Независимо от конфигурации рабочего тела 10 все воздухозаборники 2 подключаются к магистральному воздуховоду 4. Магистральный воздуховод 4 выполняют в виде трубы, расположенной внутри рабочего тела 10, геометрическая ось которой, например, может совпадать с геометрической осью рабочего тела 10. Так как диаметр магистрального воздуховода 4 значительно меньше диаметра рабочего тела 10 ветровой энергетической установки, то воздухозаборники изготовляют в виде усеченных пирамид, широкое основание которых служит для захвата воздуха, а узкая вершина - для подключения к магистральному воздуховоду 4.

Каждый воздухозаборник 2 снабжают воздушным клапаном 3, который открывается в магистральный воздуховод 4 и пропускает в магистральный воздуховод 4 воздух, поступающий с наружной стороны рабочего тела 10, и не пропускает воздух из магистрального воздуховода 4 наружу.

Таким образом, воздушные клапаны 3 обеспечивают одностороннюю проводимость воздухозаборников 2 из внешнего пространства с большим давлением в пространстве с меньшим давлением, т.е. в сторону магистрального воздуховода 4. Конструкция воздушного клапана 3 может быть различной. Простейшим является клапан, выполненный в виде флажка, отклоняющегося под действием внешнего воздушного потока 12, пропускающего воздух в магистральный воздуховод 4. Для регулирования скорости воздушного потока 12 внутри магистрального воздуховода 4, поступающего на ветровую турбину 5, применяется одна или несколько воздушных заслонок 11. Изменение скорости движения потока 12 по магистральному воздуховоду 4 позволяет регулировать скорость вращения воздушной турбины 5. Воздушная турбина 5 вращает вал электрогенератора 6, насоса или другого устройства.

Принцип работы ветровой энергетической установки состоит в следующем. Воздушный поток 12 поступает в те воздухозаборники 2, в которые попадает ветер. Внешнее давление воздуха в таких воздухозаборниках 2 больше внутреннего давления в магистральном воздуховоде 4, поэтому воздушные клапаны 3 этих воздухозаборников 2 открываются. Для других воздухозаборников 2 внутреннее давление в магистральном воздуховоде 4 больше внешнего, поэтому в таких воздухозаборниках 2 воздушные клапаны 3 закрываются, так как их размеры на 2-5 мм больше размеров воздухозаборников 2. Поток 12 воздуха через открытые клапаны 3 поступает в магистральный воздуховод 4, этот воздух не может выходить через другие воздуховоды 4, так как их воздушные клапаны 3 закрыты, и устремляется по магистральному воздуховоду 4 в сторону воздушной турбины 5. Воздушная турбина 5 начинает вращаться. Вал турбины 5 соединен с валом электрогенератора 6. Вращение вала турбины 5 приводит к вращению ротора электрогенератора 6 и выработке электроэнергии.

Если к валу воздушной турбины 5 подключить центробежный насос или мельничные жернова, то энергия ветра будет преобразована в механическую энергию.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно, к энергетическим установкам, преобразующим энергию ветра в электрическую, механическую и другие виды энергии. Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента использования энергии ветра, упрощении конструкции и эксплуатации, снижении вредного воздействия на окружающую среду энергетической установки, достигается за счет того, что в ветровой энергетической установке, содержащей воздухозаборники, магистральный воздуховод и воздушную турбину, воздухозаборники выполняют в виде полых труб различного сечения и подключают к магистральному воздуховоду, в котором размещают воздушную турбину, вращающую нагрузку, например электрогенератор, насос, жернова. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ветровая энергетическая установка, содержащая воздухозаборники, магистральный воздуховод и воздушную турбину, отличающаяся тем, что воздухозаборники выполняют в виде полых труб различного сечения и подключают к магистральному воздуховоду, в котором размещают воздушную турбину, вращающую нагрузку, например электрогенератор, насос, жернова. 2. Энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что воздухозаборники объединяют в сотовую конструкцию, сечения которой в горизонтальной и вертикальной плоскостях обладают различной кривизной образующих. 3. Энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый воздухозаборник снабжают воздушным клапаном, а в магистральном воздуховоде устанавливают регуляторы скорости воздушного потока, поступающего на воздушную турбину.