ВЕТРОУСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроэлектрическим станциям небольшой мощности, имеющим вертикальную ось вращения.

Известна ветроэлектрическая установка, содержащая конусообразное здание, внутри которого установлен генератор и ветряной двигатель с двумя ярусами лопастей и направляющую воронку, снабженную эжектором, состоящим из направляющих воронок, подключенных к внутренней полости здания и направленных на лопасти нижнего яруса (см. RU, 2105189 С1, кл. F 03 D 3/00, 20.02.1998).

Известная установка имеет электромоторы для осуществления принудительной эжекции через направляющие воронки и открытый вариант ее исполнения, что приводит к трудностям регулировки ветряного двигателя.

Известна ветроустановка, содержащая башню с машинным залом, одноярусный ветряной двигатель с вертикальным валом вращения, верхний и нижний генераторы и эжекторные системы, состоящие из направляющих воронок, направленных на лопасти ветродвигателя, отводные трубы, воздушный аккумулятор и шахту, причем привод генераторов размещен внутри башни, эжекторные системы и воздушный аккумулятор - снаружи башни, а верхний генератор размещен в башне (см. RU, 2134817 С1, кл. F 03 D 3/00, 20.08.1999), по совокупности существенных признаков принятая за прототип (ближайший аналог).

Известная ветроустановка обладает низкой эффективностью из-за неудачного расположения эжекторной системы и верхнего генератора (отсутствует свободный доступ к нему), а также верхняя часть башни вместе с конусами не является эффективным улавливающим устройством.

Технический результат, заключающийся в повышении надежности ветроустановки за счет замкнутого цикла циркуляции воздушного потока и мощности, а также в возможности работать при безветрии, обеспечивается за счет того, что в ветроустановке, содержащей башню с машинным залом, одноярусный ветряной двигатель с вертикальным валом вращения, верхний и нижний генераторы и эжекторные системы, состоящие из направляющих воронок, направленных на лопасти ветродвигателя, воздушный аккумулятор и шахту, причем привод генераторов размещен внутри башни, эжекторные системы и воздушный аккумулятор - снаружи башни, согласно изобретению установка содержит отводные трубы, верхний генератор жестко соединен с ветряным двигателем посредством вертикального вала, нижний генератор размещен в шахте и соединен с ветряным двигателем через скоростной электромагнитный редуктор, при этом эжекторные системы установлены наклонно снаружи башни по ее периметру, шахта служит местом для отводных труб, образующих вместе с ветродвигателем и эжекторными системами замкнутый цикл циркуляции воздушного потока, при этом ветродвигатель выполнен в форме вогнутого барабана с лопастями в виде наклонных ребер.

На фиг.1 изображена ветроустановка, общий вид;
на фиг.2 - ветродвигатель с наклонными ребрами;
на фиг. 3 - ветродвигатель с отводными трубами и эжекторными системами, вид сбоку.

Ветроустановка содержит установленную на фундаменте башню 1 с машинным залом 2, одноярусный ветряной двигатель 3 с вертикальным валом 4 вращения, верхний 5 и нижний 6 генераторы и эжекторные системы 7, состоящие из направляющих воронок 8, направленных на лопасти 9 ветродвигателя 3, выполненные в виде наклонных ребер, отводные трубы 10, воздушный аккумулятор 11 и шахту 12, причем привод генераторов 5 и 6 размещен внутри башни 1, эжекторные системы 7 и воздушный аккумулятор 11 - снаружи башни 1, а верхний генератор 5 размещен в башне 1, причем верхний генератор 5 жестко соединен с ветряным двигателем 3 посредством вертикального вала 4, нижний генератор 6 размещен в шахте 12 и соединен с ветряным двигателем 3 через скоростной электромагнитный редуктор 13, при этом эжекторные системы 7 установлены наклонно снаружи башни 1 по ее периметру, а отводные трубы 10 размещены в шахте 12 и вместе с ветродвигателем 3 и эжекторными системами 7 образуют замкнутый цикл циркуляции воздушного потока, причем ветродвигатель 3 выполнен в форме вогнутого барабана 14, имеющего форму шкива, в полую часть которого устремляется поток, подаваемый эжекторными системами 7.

Количество эжекторов в системе 7 может быть равным, например, 16 штукам, при этом восемь из них набрано в блок, состоящий из четырех воронок 8, а восемь остальных состоят каждый из трех воронок 8, при этом выполнение лопастей 9 ветродвигателя 3 в виде наклонных ребер способствует увеличению ометаемой площади ветродвигателя 3, а скоростной электромагнитный редуктор 13 способен разгоняться до четвертой рабочей скорости.

Верхний 5 и нижний 6 генераторы имеют неподвижные статоры 15, при этом нижний генератор 6 с электромагнитным редуктором 13 соединяется с помощью вала 16 и ведомой шестерни 17, а последняя из направляющих воронок 8 может быть удлиненной формы с кожухом (чехлом) 18.

Ветроустановка работает следующим образом.

При отсутствии в установке воздушного аккумулятора 11 воздушный поток через эжекторные системы 7 с направляющими воронками 8 попадает на лопасти 9 ветродвигателя 3, выполненные в виде наклонных ребер, осуществляя его запуск. При этом в каждом эжекторе системы 7 происходит процесс забора воздуха из окружающей среды, его разрежения, затем ускорения потока и его сжатия с последующей подачей на лопасти 9 ветродвигателя 3. Поскольку ветродвигатель 3 связан валом 4 с верхним генератором 5, то при передаче вращения с вала 4 на ротор генератора 5 последний разгоняется. Затем через электромагнитный привод редуктора 13, вал 16 и ведомую шестерню 17 запускают в работу нижний генератор 6, чередуя включение скоростей до четвертой скорости включительно, при этом отработанный поток воздуха попадает в отводные трубы 10, где разделяется в свою очередь на два потока: первый возвращается в эжекторную систему 7 для осуществления повторного цикла, а второй попадает в атмосферу. При переходе же на замкнутый цикл циркуляции воздушного потока более 50% отработанного воздуха возвращается по отводным трубам 10 в эжекторную систему 7.

Ветроустановка способна легко переходить с максимальной нагрузки на среднюю или на холостой ход (путем отключения системы подачи принудительного потока воздуха через эжекторные системы 7 или отключением нижнего генератора 6).

При наличии воздушного аккумулятора 11 в установке избыток энергии используют, например, для нагнетательного компрессора (не показан), который будет качать воздух или в емкости непосредственно аккумулятора 11, или в предусмотренные специально для этих целей пустоты.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроэлектрическим станциям небольшой мощности, имеющим вертикальную ось вращения. Технический результат, заключающийся в повышении надежности ветроустановки за счет замкнутого цикла циркуляции воздушного потока и мощности, а также в возможности работать при безветрии, обеспечивается за счет того, что в ветроустановке, содержащей башню с машинным залом, одноярусный ветряной двигатель с вертикальным валом вращения, верхний и нижний генераторы и эжекторные системы, состоящие из направляющих воронок, направленных на лопасти ветродвигателя, воздушный аккумулятор и шахту, причем привод генераторов размещен внутри башни, эжекторные системы и воздушный аккумулятор - снаружи башни, согласно изобретению установка содержит отводные трубы, верхний генератор жестко соединен с ветряным двигателем посредством вертикального вала, нижний генератор размещен в шахте и соединен с ветряным двигателем через скоростной электромагнитный редуктор, при этом эжекторные системы установлены наклонно снаружи башни по ее периметру, шахта служит местом для отводных труб, образующих вместе с ветродвигателем и эжекторными системами замкнутый цикл циркуляции воздушного потока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ветроустановка, содержащая башню с машинным залом, одноярусный ветряной двигатель с вертикальным валом вращения, верхний и нижний генераторы и эжекторные системы, состоящие из направляющих воронок, направленных на лопасти ветродвигателя, воздушный аккумулятор и шахту, причем привод генераторов размещен внутри башни, эжекторные системы и воздушный аккумулятор - снаружи башни, отличающаяся тем, что установка содержит отводные трубы, верхний генератор жестко соединен с ветряным двигателем посредством вертикального вала, нижний генератор размещен в шахте и соединен с ветряным двигателем через скоростной электромагнитный редуктор, при этом эжекторные системы установлены наклонно снаружи башни по ее периметру, шахта служит местом для отводных труб, образующих вместе с ветродвигателем и эжекторными системами замкнутый цикл циркуляции воздушного потока. 2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что ветродвигатель выполнен в форме вогнутого барабана с лопастями в виде наклонных ребер.