ВЕТРЯНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК F03D3/04 

Предлагаемое изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии, а также в качестве привода к необходимому оборудованию.

Известна ветряная станция, в которой ветряной двигатель (патент №2095623) состоит из барабанного ветроколеса с изогнутыми лопастями, укрепленными на горизонтальном валу. Ветроколесо помещено в цилиндрический кожух с торцевыми стенками, содержащий верхнюю и нижнюю части и прорези с одной и другой стороны, к которым укреплен шарнирно раскрывающийся при необходимости щит. С одной стороны на горизонтальном валу укреплено тормозное устройство и соединительная муфта (гидромуфта), а с другой стороны горизонтальный вал соединен с помощью полумуфт с электрогенератором. Соединительная муфта (гидромуфта) соединена с помощью ременной передачи с электродвигателем. Горизонтальный вал, цилиндрический кожух, генератор и электродвигатель укреплены к несущей конструкции. Ветродвигатель снабжен пускорегулирующими устройствами и устройствами автоматического регулирования воздушного потока. Кроме того, известно, что был преложен вентилятор, содержащий барабанное колесо с лопастями, укрепленными на горизонтальном валу, установленном на подшипниках. Барабанное колесо помещено в цилиндрический кожух с воздухозаборным отверстием и отверстием для выхода воздушных масс (диффузором). Кожух укреплен на несущей конструкции. Там же укреплен и электродвигатель, который соединен с валом барабанного колеса (Информация получена из рекламного издательства по промышленному оборудованию: "Вентиляция, водоснабжение, теплоснабжение", страница 8, в 2002 году, Адрес издательства: Россия, 109428 Москва, Рязанский проспект 8а.

В настоящее время есть необходимость в расширении мест использования ветростанции с ветродвигателями, которые более плотно расположены друг к другу на небольших участках, не зависимых от силы ветровых потоков, которые проходят на данной территории.

Осуществление такого технического результата может быть достигнуто при условии изготовления ветростанции с устройствами, создающими такой режим работы ветростанции, при котором стало бы возможным одинаковая скорость движения лопастей ветродвигателя, независимо от скорости ветра на данной территории. Ветростанция, в составе которой находится два или несколько ветродвигателей, может использовать для ее пуска в рабочее положение как централизованную подачу энергии, так и от дизель-генератора. Ветростанция может быть использована на вновь строящихся промышленных объектах, на рыбоперерабатывающих заводах, на предприятиях сельского хозяйства, в жилищно-коммунальном хозяйстве, на территории больничных комплексов.

Сущность данного предложения в том, что комплекс ветростанции состоит из ветродвигателей, каждый из которых включает в себя барабанное ветроколесо с лопастями, укрепленными к держателям, при этом держатели соединены с горизонтальным валом. Ветроколесо помещено в цилиндрический кожух с торцевыми стенками, состоящий из двух частей - верхней и нижней, с прорезями в его верхней части. Горизонтальный вал каждого ветроколеса, расположенный в кожухе, смещен от центра в сторону выхода воздушных масс. В торцевых стенках кожуха расположены отверстия. Горизонтальный вал укреплен на подшипниках, при этом один из его концов соединен с помощью полумуфт с электрогенератором, а на другом его конце укреплена соединительная муфта (гидромуфта). Соединительная муфта состоит из шкива с канавками для ременной передачи и гнездом для подшипников, а также из цилиндрического барабана с окнами, в которых свободно расположены соединительные колодки, при этом к торцевой стенке барабана укреплена втулка, входящая в отверстие подшипников. Внутренняя стенка втулки укреплена на валу ветроколеса, а сам цилиндрический барабан входит в прорезь шкива. Кроме того, к корпусу шкива прикреплена крышка, закрывающая подшипники. Ветродвигатель снабжен электродвигателем со шкивом на валу, который соединен с помощью ременной передачи с соединительной муфтой. Цилиндрический кожух, электродвигатель, ветроколесо и генератор укреплены к несущей конструкции ветродвигателя. Кроме того, ветростанция содержит вентилятор, который состоит из барабанного колеса с лопастями, укрепленного на горизонтальном валу, расположенного в цилиндрическом кожухе с всасывающим отверстием и отверстием для выхода воздушных масс (диффузором). Горизонтальный вал укреплен на подшипниках и соединен при помощи шкива и ременной передачи с электродвигателем. Кожух, барабанное колесо и электродвигатель установлены на несущей конструкции. Вентилятор и ветродвигатели установлены и закреплены на основании параллельно друг к другу, при этом прорезь кожуха первого ветродвигателя с одной стороны соединена с прорезью другого ветродвигателя с помощью воздуховода, а прорезь с другой стороны соединена с отверстием для выхода воздушных масс (диффузором) вентилятора с помощью воздуховода. Ветростанция снабжена распределительной и пускорегулирующей энергосистемой, а также имеет систему блокирования внешней линии с линией снабжения от генераторов ветростанции. Ветростанция снабжена измерительными и контролирующими приборами.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется на чертежах, где на фиг.1 изображена ветростанция, включающая в себя ветродвигатели и вентилятор, установленные на основании (вид сбоку). На фиг.2 изображена ветростанция, включающая в себя ветродвигатели и вентилятор, установленные на основании (вид сверху). На фиг.3 изображены лопасти ветродвигателя, укрепленные к держателям (вид сбоку). На фиг.4 изображен шкив с укрепленными в гнезде подшипниками и уплотнительной крышкой (вид сбоку). На фигуре 5 изображен цилиндрический барабан с окнами, укрепленный на валу ветроколеса (вид сбоку). На фиг.6 изображена соединительная холодка (вид спереди). На фиг.7 изображена электрическая схема блокирования внешней линии и линии энергоснабжения от генераторов ветростанции, а также пуска и остановки электродвигателя вентилятора.

Устройство ветростанции включает в себя ветродвигатели, каждый из которых содержит в себе барабанное ветроколесо (1) (фиг.1, фиг.2), с изогнутыми лопастями (2), укрепленными к держателям (3) (фиг.3), при этом держатели соединены с горизонтальным валом (4). Ветроколесо (1) установлено на подшипниках (5) и закреплено на несущей конструкции (6). Ветроколесо (1) расположено в цилиндрическом кожухе (7), состоящем из двух частей - верхней и нижней, а также с торцевыми стенками, в центре которых расположены отверстия (8). В верхней части кожуха расположены прорези (9) обустроенные фланцами (10), направленными в одну и другую стороны. Горизонтальный вал (4) на одном своем конце соединен с помощью полумуфт (11) с электрогенератором (12). На другом конце горизонтального вала (4) установлена соединительная муфта (гидромуфта) (13), фиг.4. Соединительная муфта состоит из шкива (14) с канавками (15), а также гнезда (16) для подшипников (17), прикрепленного к его торцевой стенке. Кроме того, соединительная муфта (13) содержит цилиндрический барабан (18), фиг.5, с окнами (19), где свободно расположены соединительные колодки (20), фиг.6. Вместе с тем втулка (21), прикрепленная к торцевой стенке барабана (18), соединена с подшипниками (17), при этом внутренняя стенка втулки (21) прикреплена к валу ветроколеса (4). Сам же цилиндрический барабан (18) расположен в прорези (22) шкива (14). На корпусе шкива (14) укреплена уплотнительная крышка (23). Полость между шариками подшипников заполнена вязким смазывающим материалом, например нигролом. Ветродвигатель снабжен электродвигателем с укрепленным на валу шкивом (25). Шкив (14) соединительной муфты объединен со шкивом (25) с помощью ременной передачи. Кроме того, ветростанция включает в себя и вентилятор, состоящий из цилиндрического барабана (26) с лопастями, расположенного в цилиндрическом кожухе (27), с всасывающим отверстием (28) и отверстием для выхода воздушных масс (диффузором) (29). Цилиндрический барабан (26) укреплен на горизонтальном валу (30), который расположен на подшипниках (31), при этом вал (30) соединен со шкивом (32). Горизонтальные вал (30) объединен с валом электродвигателя (33) с помощью ременной передачи (34) шкива (32) и шкива (35), расположенного на электродвигателе. Ветродвигатели и вентилятор установлены на основании (36) и объединены между собой, при этом прорези (9) ветродвигателей соединены с помощью фланцев (10) воздуховодами (37), которые имеют прямоугольную форму. Кроме того, прорезь одного из ветродвигателей соединена с отверстием для выхода воздушных масс вентилятора (диффузором) (29) с помощью фланцев (10) воздуховодом (38), который имеет конусообразную форму. Вместе с тем в воздуховоде (38) установлен распределитель воздушного потока (39). Он же является и ребром жесткости воздуховода. Ветростанция снабжена распределительной и пускорегулирующей системой управления, а также имеет систему блокирования внешней линии с линией энергоснабжения от генераторов ветростанции. Ветростанция снабжена измерительными и контролирующими приборами.

Ветростанция используется следующим образом. Определив место установки и закрепив основание ветростанции, производится подключение ее к энергоснабжению от централизованных источников энергии (линии электропередач) или от дизель-генератора. Во время пуска ветростанции включается в рабочее состояние вентилятор. При этом нажимается кнопка "ПУСК", фиг.7, и электрическая энергия фазного провода Л₁ проходит через температурное реле РТ, через катушку К, через замкнутые контакты (в этот момент) кнопки "ПУСК", где, встречаясь с электроэнергией фазного провода Л₃, создается в катушке К магнитное поле, под действием которого притягивается сердечник вместе с подвижными силовыми контактами К, в результате чего эти контакты замыкаются вместе с блокирующими контактами БК, включал при этом электродвигатель (33). Электродвигатель, соединенный с барабанным колесом (26), раскручивает его, при этом внутри колеса создается центробежная сила, которая втягивает воздушные массы через всасывающее отверстие (22) и выталкивает их через отверстие диффузора (29).

Вместе с этим воздушные массы устремляются по воздуховоду (38) через прорезь (9) к лопастям (2) ветроколеса (1), создавая усилия для его вращения. Эти же воздушные массы устремляются к другому ветродвигателю через прорезь кожуха (7) и через воздуховод (37). Между тем ветроколесо (1), вращаясь, передает свои усилия через горизонтальный вал (4) электрогенератору (12), который вырабатывает электроэнергию. Для создании заданной необходимой скорости вращения электрогенератора (12) включаются электродвигатели (24). Электродвигатель, вращаясь и создавая свои усилия через ременную передачу на шкив (14), вращает его вокруг горизонтального вала (4). При вращении шкива (14) заполненные вязким смазывающим материалом подшипники с помощью втулки (21) создают дополнительное ускоряющееся вращение горизонтального вала (4). В то время свободно расположенные в окнах (19) соединительные колодки (20) за счет центробежных усилий, создаваемых при вращении, выдвигаются из окон и соединяются одной из своих стенок со стенкой прорези (22), усиливая при этом дополнительное мягкое соединение муфты (13) с валом ветроколеса, в результате чего ускоряется вращательное движение до необходимых оборотов генератора (12). Во время работы ветродвигателя внутри барабанного ветроколеса (1) создается центробежная сила, в результате чего воздушные массы втягиваются в отверстия (8) и затем выходят с помощью изогнутых лопастей (2) через прорезь (9) в сторону выхода воздушных масс, усиливая скорость их движения, проходящих через воздуховод (33) от одного ветродвигателя к другому. После раскручивания генераторов до необходимых оборотов производится блокирование систем энергоснабжения. Отключается при этом энергоснабжение от линии электропередач или дизель-генератора (1P), фиг.7, и включается на данную линию потребления энергия, выработанная от генераторов ветростанции (2Р), в том числе и на электродвигатели вентилятора и ветродвигателей, которые сразу же включаются для их работы. При скорости вращения генератора, превышающей необходимые значения, электродвигатель (24) или электродвигатель (33) вентилятора отключаются.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может использоваться при строительстве новых промышленных объектов, на рыбоперерабатывающих заводах, на предприятиях сельского хозяйства, на территории больничных комплексов. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия (КПД) и расширении использования ветростанций с ветродвигателями на небольших участках, не зависимых от силы ветровых потоков, проходящих по данной территории. Ветродвигатели и вентилятор объединяют в один комплекс, установив их в один ряд на основании, при этом вентилятор и ветродвигатели соединены между собой воздуховодами. Воздуховоды оснащены фланцами для соединения, при этом воздуховоды, укрепленные между ветродвигателями, имеют прямоугольную форму, а между ветродвигателем и вентилятором - конусообразную. Барабанное ветроколесо ветродвигателей имеет изогнутые лопасти, которые крепятся к держателям, а держатели соединены с горизонтальным валом ветроколеса. Горизонтальный вал, укрепленный на подшипниках, соединен с одной стороны с генератором, а с другой - с соединительной муфтой (гидромуфтой), шкив которой соединен с помощью ременной передачи со шкивом электродвигателя. Ветроколесо, расположенное в цилиндрическом кожухе, смещено от центра в сторону выхода воздушных масс, а прорези кожуха выполнены в верхней его части, при этом его торцевые стенки имеют отверстия в центральной части. Ветростанция снабжена распределительной, блокирующей и пускорегулирующей энергосистемой, а также имеет измерительные и контролирующие приборы. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Ветряная станция, содержащая ветряные двигатели, каждый из которых состоит из ветряного колеса с изогнутыми лопастями, укрепленными на горизонтальном валу, расположенного в цилиндрическом кожухе с торцевыми стенками, составленном из двух частей - верхней и нижней, с прорезями, при этом на одном конце горизонтального вала укреплена соединительная муфта (гидромуфта), шкив которой соединен с помощью ременной передачи со шкивом электродвигателя, а на другом конце горизонтальный вал соединен с помощью полумуфт с электрогенератором, установленным на несущей конструкции, и снабжена распределительной и пускорегулирующей энергосистемой, отличающаяся тем, что ветряные двигатели, а также вентилятор, укрепленные на основании, объединены между собой, при этом прорезь кожуха первого ветродвигателя с одной стороны соединена с прорезью второго ветродвигателя с помощью воздуховода, а прорезь с другой стороны соединена с отверстием для выхода воздушных масс (диффузором) вентилятора также с помощью воздуховода, причем горизонтальный вал каждого ветродвигателя смещен в цилиндрическом кожухе от центра в сторону выхода воздушных масс.2. Ветростанция по п.1, отличающаяся тем, что изогнутые лопасти ветряного колеса крепятся к держателям, а держатели соединены с валом ветродвигателя.3. Ветростанция по п.1, отличающаяся тем, что прорези кожуха выполнены в верхней его части.4. Ветростанция по п.1, отличающаяся тем, что в торцевой стенке кожуха расположено отверстие.5. Ветростанция по п.1, отличающаяся тем, что энергосистема снабжена измерительными, контролирующими приборами и имеет систему блокирования внешней линии с линией энергоснабжения от ветростанции.