ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2003 года по МПК F03D1/00 

Энергетическая установка относится к области энергетики, а именно к конструкции установок для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.

Известна энергетическая ветроустановка, содержащая диффузор и ветроколесо, лопасти которого закреплены в центральной втулке оси вращения, систему передачи вращающего момента и генератор (см. кн. "Ветроэнергетика" под ред. Д. де Рензо: пер. с англ. под ред. Я.И.Шефтера. - М.: Энергоатомиздат, 1982 г., с. 134).

Недостатком такой конструкции является наличие больших изгибающих моментов в лопастях ветроколеса, что ограничивает диаметр ветроколеса, а следовательно, и мощность установки.

Удельная стоимость лопастей подобных установок высокая. Кроме того, отбор мощности от ветрового потока с центральной втулки ветроколеса снижает эффективность установки.

Также известна конструкция ветроэнергетического устройства с бесконсольным креплением лопастей, у которого лопасти ветроколеса, установленного в диффузоре, крепятся и на оси вращения, и по периферии лопастей в полости диффузора. При этом периферийные части лопастей соединены ободьями, взаимодействующими с генераторами электроэнергии (см. патент Российской Федерации 2136957, МКИ F 03 D 1/00, 7/00 по заявке 97121672/06 от 09.12.97 г., опубл. 10.09.99 г. , бюл. 25, авторы Малышкин В.М., Калашников С.П. - .Ветроэнергетическое устройство с бесконсольным креплением лопастей и способ регулирования частоты вращения ветроколеса).

У такой конструкции отбор мощности производится от ветроколеса с его периферийной части, что способствует повышению эффективности применения такой ветроустановки. Однако то, что большая часть ометываемой площади осевых ветроколес работает с неполной отдачей мощности ветрового напора, снижает их эффективность использования.

Техническим результатом предложенного изобретения является увеличение нагрузочной способности и единичной мощности энергетической установки.

Сущность изобретения заключается в том, что энергетическая установка, содержащая диффузор, вращающуюся обечайку ветроколеса и кинематически связанный с ней генератор, снабжена диффузором с направляющим аппаратом, выполненным в виде центрального профилированного тела с закрепленными на нем радиальными неподвижными лопатками, имеющих изогнутость от корневой части, а снаружи диффузора, с возможностью вращения, расположена проточная маховиковая обечайка с лопатками, выполненными с изогнутостью, противоположной лопаткам диффузора, взаимодействующая с одним и более генераторами.

Предложенное техническое решение иллюстрируется графически, где на фиг.1 показан вид установки спереди со стороны набегающего ветрового потока, а на фиг.2 - общий вид установки в разpезе.

Энергетическая установка содержит поворотную платформу 1 (фиг.1, 2) для ориентации установки по направлению ветра. На платформе 1 находится диффузор 2, наполненный в виде центрального тела с профилированной поверхности 3, снаружи которой закреплены радиальные неподвижные лопатки 4. Радиальные лопатки 4 имеют изогнутость (закрутку) от корневой части 5.

Снаружи диффузора 2, по внешнему кольцу, закреплен подшипник 6. С внешней стороны подшипника 6 установлена вращающаяся центробежная маховиковая обечайка 7. Со стороны радиальных неподвижных лопаток 4 на обечайке 7 расположены центробежные лопатки 8 с шагом d между собой, имеющие таким образом канальный проток для истечения наружу установки воздушного потока. Лопатки 8 имеют профильную изогнутость (кривизну), обратную изогнутости лопаток 4 диффузора 2. С противоположной стороны маховиковой обечайки 7 имеется зубчатая рейка 9, взаимодействующая с приводом 10 генератора 11, установленного на диффузора 2. На генераторе 11 размещается энергосиловой кабель 12 для передачи вырабатываемой электроэнергии в электросеть потребителя. Генераторов 11 может быть несколько.

Установка работает следующим образом.

Поворотной платформой 1 диффузор 2 установки ориентируется навстречу ветровому потоку. Ветровой поток, набегая на профилированную поверхность 3 с закрученными радиальными неподвижными лопатками 4, усиливается по напору за счет центробежных массовых сил. Центробежные массовые силы возникают по линиям стыковок профилированной поверхности 3 диффузора 2 и закрученных лопаток 4 за счет взаимодействия их с набегающим ветровым потоком.

Выходя за пределы диффузора 2 усиленный поток воздуха протекает через изогнутые лопатки 8, взаимодействуя с которыми обеспечивает вращение маховиковой обечайки 7.

Маховиковая обечайка 7 зубчатой рейкой 9 взаимодействует с приводом 10 генератора 11, который вырабатывает электроэнергию, передаваемую по кабелю 12 в электролинии потребителя.

Отбор мощности ветрового потока с периферийной части вращающейся обечайки 7, работающей в режиме маховика, способствует снятию большей части ветровой энергии.

Предложенная энергетическая установка позволяет повысить нагрузочную способность и единичную мощность энергетической установки, а следовательно, увеличивается эффективность применения такой конструкции, снижает удельную себестоимость устройства и вырабатываемой электроэнергии, способствует улучшению экологической обстановки.

Энергетическая установка относится к области энергетики, а именно к конструкции установок для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Технический результат, заключающийся в увеличении нагрузочной способности и единичной мощности энергетической установки, обеспечивается за счет того, что энергетическая установка, содержащая диффузор, вращающуюся обечайку ветроколеса и кинематически связанный с ней генератор, согласно изобретению снабжена диффузором с направляющим аппаратом, выполненным в виде центрального профилированного тела с закрепленными на нем радиальными неподвижными лопатками, имеющими изогнутость от корневой части, а снаружи диффузора, с возможностью вращения, расположена проточная маховиковая обечайка с лопатками, выполненными с изогнутостью, противоположной лопаткам диффузора, взаимодействующая с одним и более генераторами. 2 ил.

Энергетическая установка, содержащая диффузор, вращающуюся обечайку ветроколеса и кинематически связанный с ней генератор, отличающаяся тем, что установка снабжена диффузором с направляющим аппаратом, выполненным в виде центрального профилированного тела с закрепленными на нем радиальными неподвижными лопатками, имеющими изогнутость от корневой части, а снаружи диффузора, с возможностью вращения, расположена проточная маховиковая обечайка с лопатками, выполненными с изогнутостью, противоположной лопаткам диффузора, взаимодействующая с одним и более генераторами.