ВЕТРОВОЙ ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2004 года по МПК F03D9/00 F24C9/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно, к ветротеплогенераторам, использующим энергию ветра для нагрева воды и получения электрической энергии.

Известен ветровой теплоэлектрический генератор, содержащий теплогенератор, преобразующий механическую энергию вращения в тепловую энергию, основание и вертикальный вал, по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог изобретения (прототип) (см., например, US, 4424796 А, кл. F 24 C 9/00, 10.01.1984).

Недостатками теплогенератора являются сложность его конструкции и невысокий КПД.

Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции и повышении КПД, обеспечивается за счет того, что ветровой теплоэлектрический генератор, согласно изобретению, содержит теплогенераторы, установленные на платформе и основании, конусные стакан и упор, жестко связанный с вертикальным валом, пьезоэлементы и пьезоэлектрическую пленку, при этом верхний теплогенератор установлен в центре круглой платформы, а нижний теплогенератор в центре основания, через входные и выходные патрубки гидравлически связаны с системами холодной и горячей воды, подвижные диски теплогенераторов жестко связаны с вертикальным валом, а неподвижные диски прикреплены к внутренним стенкам теплогенераторов и снизу подперты втулками, имеющими с наружной стороны капсулы с теплоаккумулирующим составом, прикрепленные к ним с помощью металлических бандажей, конусный стакан с отверстием в нижней части установлен через амортизаторы на стойках, прикрепленных к основанию, внутри стакана установлены пьезоэлементы, контактирующие с роликами, прикрепленными через сепараторы к конусному упору, жестко связанному через стержни с вертикальным валом, причем верхний обруч через стержни прикреплен к упорам, прикрепленным к стойкам, закрепленным в платформе и основании, а нижний обруч через стержни прикреплен к верхней части основания, между обручами натянута пьезоэлектрическая пленка, колеблющаяся от воздействия ветра, при этом подвижные диски теплогенераторов выполнены из материала с меньшей жесткостью, чем неподвижные диски.

На чертеже изображен ветровой теплоэлектрический генератор, общий вид.

Ветрогенератор состоит из верхнего теплогенератора 1, установленного в центре круглой платформы 2, и нижнего теплогенератора 3, прикрепленного в центре круглого основания 4, имеющих входные патрубки 5 и 6 и выходные патрубки 7 и 8, гидравлически связанные с системой холодного и горячего водоснабжения (не показаны). Вал 9 ветродвигателя установлен в упорном подшипнике 10 и через муфту 11 соединен с вертикальным валом 12 с жестко прикрепленными к нему дисками 13 и 14, размещенными внутри теплогенераторов 1 и 3, а также стержнями 15, соединенными жестко с конусным упором 16, имеющим по наружной образующей ролики 17, прикрепленные к нему через сепараторы 18 и 19. Конусный стакан 20 с отверстием 21 в нижней части установлен через амортизаторы 22 на стойках 23, прикрепленных к основанию 4. С боков стакан 20 через амортизаторы 24 зафиксирован упорами 25, прикрепленными к стойкам 26, которые закреплены верхними концами в платформе 2, а нижними концами в основании 4. Внутри стакана 20 установлены пьезоэлементы 27, контактирующие с роликами 17. К низу упоров 25 через стержни 28 прикреплен верхний обруч 29, а к верхней части основания 4 прикреплены стержни 30, к которым прикреплен нижний обруч 31. Между обручами 29 и 31 натянута пьезоэлектрическая пленка 32, колеблющаяся от воздействия ветра. Г-образные стойки 33 установлены жестко на платформе 2 и соединены с упорным подшипником 10. К внутренним стенкам теплогенераторов 1 и 3 прикреплены неподвижные диски 34 и 35 с отверстиями 36 и 37 соответственно. Снизу диски 34 и 35 подперты втулками 38 и 39, имеющими с наружной стороны капсулы 40 и 41 с теплоаккумулирующим составом, прикрепленные к ним, например, с помощью металлических бандажей (не показаны). Подвижные диски 13 и 14 выполнены из материала с меньшей жесткостью, чем неподвижные диски 34 и 35. Зазор “а” между полумуфтами муфты 11 по мере работы ветрового теплоэлектрического генератора будет увеличиваться за счет истирания дисков 13 и 14, а также дисков 34 и 35. Вал 12 свободно проходит через отверстия 42 и 43, выполненные в дисках 34 и 35.

Количество стоек 23 и 26 может быть 4, 6, 8 и более. Количество Г-образных стоек 33 так же может быть 4 и более, в зависимости от жесткости и прочности конструкции ветрового теплоэлектрического генератора. Патрубок 7 теплогенератора 1 может быть соединен трубопроводом с патрубком 6 теплогенератора 3 с последующим догревом холодной воды.

Ветровой теплоэлектрический генератор работает следующим образом.

При наличии ветра вал 9 ветродвигателя вращает вал 12. Подвижные диски 13 и 14, вращаясь на неподвижных дисках 34 и 35, за счет трения друг о друга начнут преобразовывать механическую энергию вращения в тепловую. Открывают вентиль (не показан) перед патрубком 5, и холодная вода сначала заполняет теплогенератор 1, затем теплогенератор 3 и через патрубок 8 выходит нагретой. Температуру нагрева и расход воды регулируют вентилем. Капсулы 40 и 41 в период интенсивного поступления тепла от дисков 13 и 34, 14 и 35 запасает его, а в период спада теплопоступления отдают тепло циркулирующей через теплогенераторы 1 и 3 жидкости.

Конусный упор 16 также начнет вращаться, роликами 17 давить на пьезоэлементы 27, в результате чего на клеммах (не показаны) возникает электрический ток. От колебаний пьезоэлектрической пленки 32 при воздействии на нее ветра также появится электрический ток. Суммированный электрический ток от пьезогенератора и пьезоэлектрической пленки 32 с клеммами будет поступать потребителю или на электрический аккумулятор.

Установка конусного стакана 20 на амортизаторы 22 и 24, например, резиновые, снижает уровень шума от работы ветродвигателя и увеличивает площадь соприкосновения роликов 17 с пьезоэлементами 27 за счет взаимовибрации. Постепенное проседание вала 12 (увеличение зазора “а”) за счет истирания дисков 13 и 34, 15 и 35 способствует механическому воздействию роликов 17 на пьезоэлементы 27 и, тем самым, стабильному получению с них электрического тока, не вводя дополнительные устройства для их сближения.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно, к ветротеплогенераторам, использующим энергию ветра для нагрева воды и получения электрической энергии. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции и повышении КПД, обеспечивается за счет того, что ветровой теплоэлектрический генератор, согласно изобретению, содержит теплогенераторы, установленные на платформе и основании, конусные стакан и упор, жестко связанный с вертикальным валом, пьезоэлементы и пьезоэлектрическую пленку, при этом верхний теплогенератор установлен в центре круглой платформы, а нижний теплогенератор в центре основания, теплогенераторы имеют входные и выходные патрубки, гидравлически связанные с системами холодной и горячей воды, подвижные диски теплогенераторов жестко связаны с вертикальным валом, а неподвижные диски прикреплены к внутренним стенкам теплогенераторов и снизу подперты втулками, имеющими с наружной стороны капсулы с теплоаккумулирующим составом, прикрепленные к ним с помощью металлических бандажей, конусный стакан с отверстием в нижней части установлен через амортизаторы на стойках, прикрепленных к основанию, внутри стакана установлены пьезоэлементы, контактирующие с роликами, прикрепленными через сепараторы к конусному упору, жестко связанному через стержни с вертикальным валом, причем верхний обруч через стержни прикреплен к упорам, прикрепленным к стойкам, закрепленным в платформе и основании, а нижний обруч через стержни прикреплен к верхней части основания, между обручами натянута пьезопленка, колеблющаяся от воздействия ветра. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Ветровой теплоэлектрический генератор, отличающийся тем, что содержит теплогенераторы, установленные на платформе и основании, конусные стакан и упор, жестко связанный с вертикальным валом, пьезоэлементы и пьезоэлектрическую пленку, при этом верхний теплогенератор установлен в центре круглой платформы, а нижний теплогенератор - в центре основания, теплогенераторы имеют входные и выходные патрубки, гидравлически связанные с системами холодной и горячей воды, подвижные диски теплогенераторов жестко связаны с вертикальным валом, а неподвижные диски прикреплены к внутренним стенкам теплогенераторов и снизу подперты втулками, имеющими с наружной стороны капсулы с теплоаккумулирующим составом, прикрепленные к ним с помощью металлических бандажей, конусный стакан с отверстием в нижней части установлен через амортизаторы на стойках, прикрепленных к основанию, внутри стакана установлены пьезоэлементы, контактирующие с роликами, прикрепленными через сепараторы к конусному упору, жестко связанному через стержни с вертикальным валом, причем верхний обруч через стержни прикреплен к упорам, прикрепленным к стойкам, закрепленным в платформе и основании, а нижний обруч через стержни прикреплен к верхней части основания, между обручами натянута пьезоэлектрическая пленка, колеблющаяся от воздействия ветра.2. Ветровой теплоэлектрический генератор по п.1, отличающийся тем, что подвижные диски теплогенераторов выполнены из материала с меньшей жесткостью, чем неподвижные диски.