ГЕЛИОВЕТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к области ветро- и гелиоэнергетики и может быть использовано для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую с производственной и хозяйственной целью.

Известна гелиовоздушная электростанция, содержащая воздушный коллектор с центральной тяговой трубой, парные воздушные турбины с генераторами, управляемый дефлектор, фокусирующие коллекторы водонагрева, тепловые трубы, завихритель воздушного потока и вентилятор с подвижным патрубком (см. SU 1060888 А, кл. F 24 J 3/02, 15.12.1983).

Известная электростанция сложна по конструкции, обладает низким КПД и надежностью.

Известна гелиовоздушная станция, содержащая тяговую трубу с воздухозаборным устройством, турбину, коллектор-испаритель, аккумулятор-охладитель, раструб, вентиляционную трубу, линзы и зеркальные экраны (см. SU 1451335 А1, кл. F 24 J 2/42, 15.01.1989).

Известная станция обладает низкой единичной мощностью и стабильностью работы.

Известна гелиоветростанция, содержащая ствол с подшипником и корпусом, солнечные панели и ветроколеса (см. DE 3814200 А1, кл. F 03 D 3/00, 09.11.1989), по совокупности существенных признаков принятая за ближайший аналог (прототип) изобретения.

Известная гелиоветростанция обладает сложностью конструкции, низкой эффективностью и КПД.

Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышении эффективности работы станции и повышении ее устойчивости обеспечивается за счет того, что в гелиоветростанции, содержащей ствол с подшипником и корпусом, солнечные панели и ветроколеса, согласно изобретению подшипник выполнен упорным, в корпусе размещена распределительная камера с днищем, соединенная спереди через переходник с раструбом, а сзади -через перегородки с выходными патрубками, при этом ветроколесо установлено в переходнике, а его горизонтальный вал связан с сумматором, находящимся в средней части распределительной камеры и соединенным через вертикальный вал с карусельным ветродвигателем, установленным сверху корпуса, горизонтальные валы связаны с электрогенераторами, прикрепленными сбоку корпуса, причем внутри корпуса, за поперечной перегородкой, в верхней его части установлены ветроколеса, связанные через горизонтальный вал с электрогенераторами, расположенными с боков выходных патрубков, а под перегородкой на валу установлена регулирующая заслонка, каркасы солнечных панелей одной стороной прикреплены к электрогенераторам, а с другой стороны - к кронштейнам, жестко связанным с выходными отверстиями патрубков, причем каркас солнечной панели, расположенной сзади по оси корпуса, прикреплен кронштейнами к тыльной части патрубков и к их выходным отверстиям.

На фиг.1 изображена гелиоветростанция, вид сбоку;
на фиг.2 - вид спереди;
на фиг.3 - вид сверху.

Гелиоветростанция содержит ствол 1 с подшипником 2 и коробчатого сечения металлический корпус 3, солнечные панели 4 и 5 и ветроколеса 6, 7, 8, причем подшипник 2 выполнен упорным, в корпусе 3 размещена распределительная камера 9 с днищем 10, соединенная спереди через переходник 11 с раструбом 12, а сзади - через продольные перегородки 13 с выходными патрубками 14, при этом ветроколесо 6 установлено в переходнике 11, а его горизонтальный вал 15 связан с сумматором 16, находящимся в средней части распределительной камеры 9 и соединенным через вертикальный вал 17 с карусельным ветродвигателем 7, установленным сверху корпуса 3, горизонтальные валы 18 связаны с электрогенераторами 19, прикрепленными сбоку корпуса 3, причем внутри корпуса 3, за поперечной перегородкой 20, в верхней его части установлены ветроколеса 8 с лопастями 21, связанные через горизонтальный вал 22 с электрогенераторами 23, расположенными с боков выходных патрубков 14, а под перегородкой 20 на валу 24 установлена регулирующая заслонка 25, каркасы солнечных панелей 5 одной стороной прикреплены к электрогенераторам 23, а с другой стороны - к кронштейнам 26, жестко связанным с выходными отверстиями патрубков 14, причем каркас солнечной панели 4, расположенной сзади по оси корпуса 3, прикреплен кронштейнами 27 к тыльной части патрубков 14 и кронштейнами 28-- к выходным отверстиям патрубков 14, при этом распределительная камера 9 имеет два боковых отверстия 29. С боков камеры 9 в корпусе 3 выполнены отверстия 30. На каркасах солнечных панелей 4 и 5 закреплена пьезоэлектрическая пленка с возможностью колебания (изгиба), к ней прикреплены фотоэлектрические преобразователи. Вал 15 консольно расположен в крестовине 31.

Гелиоветростанция работает следующим образом.

В дневное время при наличии солнца и отсутствии ветра фотоэлектрические преобразователи на панелях 4 и 5 преобразовывают солнечную энергию в электрическую, которая подается потребителю. При наличии ветра пьезоэлектрическая пленка на панелях 4 и 5 изгибается от порывов ветра, образуемого вне станции, а также при выходе потоков воздуха из патрубков 14, тем самым генерируя электрический ток, используемый потребителем. Панель 4 ориентирует станцию навстречу ветровому потоку. Струи воздуха, врываясь в раструб 12, уплотняются и приводят в движение ветроколесо 6, проникают через боковые отверстия 29 и регулировочную заслонку 25 на нижние лопасти 21 ветроколес 8, вращают их и затем через патрубки 14 выходят в атмосферу. Карусельное ветроколесо 7 в данный момент так же вращается, и его вал 17 передает момент вращения на сумматор 16. Энергия ветроколес 6 и 7 складывается в сумматоре 16 и передается через валы 18 электрическим генераторам 19, которые начнут вырабатывать электрический ток. Энергия ветроколес 8 через вал 22 передается электрическим генераторам 23, которые также будут вырабатывать электрический ток. Через отверстия 30 воздух инжектируется струями воздуха, выходящими из отверстий 29, и суммарным потоком устремляется на лопасти 21 ветроколес 8.

При наличии ветра с номинальной скоростью регулировочная заслонка 25 находится в горизонтальном положении. Если его скорость будет превышать номинальную, датчик скорости ветра (не показан) приведет заслонку 25 в вертикальное положение и она призакроет или полностью закроет отверстие прохода струями воздуха на ветроколеса 8. В раструб 12 в этот момент поступление воздуха так же приостановится или полностью прекратится. Вращаться будет только ветроколесо 7 и через сумматор 16 вращать электрические генераторы 19.

Предлагаемая гелиоветростанция позволяет с относительно высокой степенью использовать энергию ветровых потоков, поступающих в раструб 12, т.е. вращать ветроколеса 6 и 8, а на выходе из патрубков 14 колебать пьезоэлектрическую пленку на панели 5. Продольное расположение конструкции гелиоветростанции и наличие оперения, т.е. каркаса панели 4, позволяет оперативно ориентировать раструб 12 навстречу ветру. Симметричность конструкции станции позволяет использовать существующие малогабаритные и энергоемкие электрические генераторы с обеих сторон, относительно продольной оси, тем самым придавать устойчивость конструкции в целом.

Изобретение относится к области ветро- и гелиоэнергетики и может быть использовано для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую с производственной и хозяйственной целью. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышении эффективности работы станции и повышении ее устойчивости, обеспечивается за счет того, что в гелиоветростанции, содержащей ствол с подшипником и корпусом, солнечные панели и ветроколеса, согласно изобретению подшипник выполнен упорным, в корпусе размещена распределительная камера с днищем, соединенная спереди через переходник с раструбом, а сзади - через перегородки с выходными патрубками, при этом ветроколесо установлено в переходнике, а его горизонтальный вал связан с сумматором, находящимся в средней части распределительной камеры и соединенным через вертикальный вал с карусельным ветродвигателем, установленным сверху корпуса, горизонтальные валы связаны с электрогенераторами, прикрепленными сбоку корпуса, причем внутри корпуса, за поперечной перегородкой, в верхней его части установлены ветроколеса, связанные через горизонтальный вал с электрогенераторами, расположенными с боков выходных патрубков, а под перегородкой на валу установлена регулирующая заслонка, каркасы солнечных панелей одной стороной прикреплены к электрогенераторам, а с другой стороны - к кронштейнам, жестко связанным с выходными отверстиями патрубков, причем каркас солнечной панели, расположенной сзади по оси корпуса, прикреплен кронштейнами к тыльной части патрубков и к их выходным отверстиям. 3 ил.

Гелиоветростанция, содержащая ствол с подшипником и корпусом, солнечные панели и ветроколеса, отличающаяся тем, что подшипник выполнен упорным, в корпусе размещена распределительная камера с днищем, соединенная спереди через переходник с раструбом, а сзади - через перегородки с выходными патрубками, при этом ветроколесо установлено в переходнике, а его горизонтальный вал связан с сумматором, находящимся в средней части распределительной камеры и соединенным через вертикальный вал с карусельным ветродвигателем, установленным сверху корпуса, горизонтальные валы связаны с электрогенераторами, прикрепленными сбоку корпуса, причем внутри корпуса, за поперечной перегородкой, в верхней его части установлены ветроколеса, связанные через горизонтальный вал с электрогенераторами, расположенными с боков выходных патрубков, а под перегородкой на валу установлена регулирующая заслонка, каркасы солнечных панелей одной стороной прикреплены к электрогенераторам, а с другой стороны - к кронштейнам, жестко связанным с выходными отверстиями патрубков, причем каркас солнечной панели, расположенной сзади по оси корпуса, прикреплен кронштейнами к тыльной части патрубков и к их выходным отверстиям.