ВЕТРОУСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК F03D3/04 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может найти применение для автономного энергоснабжения.

Известна вихревая ветроустановка (патент РФ №2073111), содержащая башню с кольцевым воздухозаборником у основания, направляющий аппарат, ветроколесо и вытяжное устройство.

Недостатками данной установки являются низкий КПД и конструктивная сложность установки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является вихревая ветроустановка, содержащая вытяжное устройство, направляющий аппарат, выполненный в виде, по меньшей мере, двух коаксиально установленных в корпусе установки полых элементов в форме усеченных гиперболоидов вращения с разделяющими вертикальными перегородками, изогнутыми по спирали, и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным цилиндрическим каналом, образованным внутренними торцами вертикальных профилированных перегородок (патент РФ №2093702).

Недостатком данного устройства является конструктивная сложность установки и эксплуатации. А наличие большого числа элементов, входящих в установку снижает ее надежность.

Задачей настоящего изобретения является разработка ветроустановки, позволяющей повысить коэффициент использования энергии ветра. В результате использования предлагаемой ветроустановки повышается надежность и снижается стоимость изготовления и эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыльев, выполненных в виде двух развернутых встречно полуцилиндров диаметром D, центры которых расположены на линии пересечения основания конуса с диаметральной плоскостью, а диаметры полуцилиндров связаны с радиусом основания конуса R₁ следующей зависимостью D<R₁<10D.

Для более оптимального распределения потока сечение конуса генератора вихря представляет собой золотой треугольник с углом при вершине 36°.

В другом варианте ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыльев, которые образуют спирали Архимеда и представляют собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R₃ находятся в соотношении R₃/R₂=1,618, соответствующем числу Фибоначчи.

Для более оптимального распределения потока сечение конуса генератора вихря представляет собой золотой треугольник с углом при вершине 36°.

В третьем варианте ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыльев, которые состоят из двух сопрягающихся дуг окружностей радиусом R₂ и R₃=2R₂.

Для более оптимального распределения потока сечение конуса генератора вихря представляет собой золотой треугольник с углом при вершине 36°.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-6.

На фиг.1 показан общий вид ветроустановки.

На фиг.2 представлен изометрический вид генератора вихря.

На фиг.3 показан вид на генератор вихря сверху.

На фиг.4 представлен поперечный разрез ветроколеса и распределение потока в нем.

На фиг.5 показан вид на генератор вихря сверху, крылья которого образуют спирали Архимеда.

На фиг.6 показан вид на генератор вихря сверху, крылья которого образованы из двух сопрягающихся дуг радиусами R₂ и R₃=2R₂.

Ветроустановка содержит генератор вихря, образованный полым конусом 1 и крыльями 2, вытяжное устройство 3, служащее в качестве сопрягающего устройства между генератором вихря и ветроколесом 4, имеющего в центральной части отверстие для входа воздуха и отводные каналы 5, расположенные по осевой составляющей, перпендикулярной радиусу колеса, ориентированные выходами в направлении, противоположном направлению вращения колеса, вал электрогенератора 6, закрепленный в подшипниковом узле 7, и электрогенератор 8.

Ветроустановка работает следующим образом.

При попадании ветра в область генератора вихря происходит его постепенное закручивание вокруг конуса 1 с последующим попаданием в ветроколесо и преобразованием энергии ветра в механическую энергию вращения ветроколеса 4. Вращение ветроколеса 4 передается электрогенератору 8 посредством вала 6, закрепленного в подшипниковом узле 7. Подшипниковый узел 7 и электрогенератор 8 жестко закреплены на общей раме с генератором вихря.

В том случае, когда крылья 2 выполнены в виде двух развернутых встречно полуцилиндров диаметром D, центры которых расположены на линии пересечения основания конуса с диаметральной плоскостью, диаметры полуцилиндров связаны с радиусом основания конуса R₁ следующей зависимостью D<R₁<10D.

В другом варианте крылья 2 образуют спирали Архимеда и представляют собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R₃ находятся в соотношении R₃/R₂=1,618, соответствующем числу Фибоначчи.

В третьем варианте крылья 2 состоят из двух сопрягающихся дуг окружностей радиусом R₂ и R₃=2R₂.

Таким образом, данная вихревая ветроустановка позволяет повысить коэффициент использования ветра и надежность, а также снизить стоимость изготовления и эксплуатационные затраты.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может найти применение для автономного энергоснабжения. Ветроустановка содержит вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, и генератор вихря. Генератор вихря представляет собой осесимметричный полый конус и крылья, выполненные в виде двух развернутых встречно полуцилиндров диаметром D, центры которых расположены на линии пересечения основания конуса с диаметральной плоскостью, а диаметры связаны с радиусом основания конуса R₁ следующей зависимостью D<R₁<10D. В другом варианте генератор вихря содержит конус и крылья, которые образуют спирали Архимеда и представляют собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R₃ находятся в соотношении R₃/R₂=1,618, соответствующем числу Фибоначчи. В другом варианте генератор вихря содержит крылья, состоящие из двух сопрягающихся дуг окружностей радиусом R₂ и R₃=2R₂. Использование изобретения позволяет повысить коэффициент использования ветра и надежность, а также снизить стоимость изготовления и эксплуатационные затраты. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, отличающаяся тем, что она содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыльев, выполненных в виде двух развернутых встречно полуцилиндров диаметром D, центры которых расположены на линии пересечения основания конуса с диаметральной плоскостью, а диаметры полуцилиндров связаны с радиусом основания конуса R₁ следующей зависимостью: D<R₁<10D.2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что сечение конуса генератора вихря представляет собой золотой треугольник с углом при вершине 36°.3. Ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, отличающаяся тем, что она содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыльев, которые образуют спирали Архимеда и представляют собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R₃ находятся в соотношении R₃/R₂=1,618, соответствующему числу Фибоначчи.4. Ветроустановка по п.3, отличающаяся тем, что сечение конуса генератора вихря представляет собой золотой треугольник с углом при вершине 36°.5. Ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, отличающаяся тем, что она содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыльев, которые состоят из двух сопрягающихся дуг окружностей радиусом R₂ и R₃=2R₂.6. Ветроустановка по п.5, отличающаяся тем, что сечение конуса генератора вихря представляет собой золотой треугольник с углом при вершине 36°.