Ветряная электростанция Адамянов Российский патент 2019 года по МПК F03D3/06 F03D5/04 F03D7/06 B66D5/10 

Изобретение относится к области использования нетрадиционных видов энергии, конкретно к установкам для выработки электроэнергии от действия ветра и может быть использовано при сооружении ветряных энергетических установок большой мощности.

Наиболее близким аналогом является ветряная электростанция, содержащая раму, на которой закреплена кольцевая плита с беговой дорожкой в виде кольцевого рельсового пути, на котором установлены на роликах тележки, соединенные с валом привода генератора электрического тока. На тележках закреплены устройства приема кинетической энергии ветра с горизонтально расположенными полуцилиндрическими лопастями (Патент (UA 104258 С2. МПК F03D 3/06; F03D 5/04, 2014. Прототип).

Недостатком известной ветряной электростанции является большая металлоемкость, сложность изготовления лопастей большого размаха и привода устройства торможения тележек при повышенной скорости ветра, а также малая эффективность выработки электроэнергии.

Техническая задача изобретения - создание ветряной электростанции, работающей на малых скоростях ветра, защищенной от аварийных поломок при большой скорости и порывах ветра. Технический результат - повышенная надежность безаварийной работы при больших скоростях и порывах ветра, а также увеличенная выработка электроэнергии за счет полноты использования ветра для полезной работы.

Техническая задача и результат достигаются тем, что ветряная электростанция, содержит раму, на которой закреплена кольцевая плита с беговой дорожкой в виде кольцевого рельсового пути, на котором установлены на роликах тележки, соединенные с валом привода генератора электрического тока. На тележках закреплено устройство приема кинетической энергии ветра с горизонтально расположенными полуцилиндрическими лопастями. Каждое устройство приема кинетической энергии ветра выполнено в виде двух вертикальных рамок, установленных параллельно между собой и перпендикулярно движению тележек. Горизонтально расположенные полуцилиндрические лопасти закреплены на рамках в шахматном порядке и закрыты с торцов крышками. На валу закреплена ступица с тормозным барабаном, который охватывает тормозная лента, выполненная в виде двух полуколец. Полукольца закреплены с одной стороны на кольцевой плите, а их свободные концы соединены с нижним поводком и с верхним плечами двуплечего рычага. Двуплечий рычаг соединен пружиной с кольцевой плитой и закреплен на оси, снабженной лопатками, которая установлена во втулках на кольцевой плите и плите закрепления вала привода генератора электрического тока, при этом плечи двуплечего рычага выполнены разной длины.

Указанные существенные признаки необходимы и достаточны для осуществления изобретения и достижения технического результата.

Изобретение также характеризуется тем, что рамки устройства приема кинетической энергии ветра сверху, снизу, спереди и сзади соединены тросами, а также тем, что внутренний рельс кольцевого рельсового пути расположен от его центра на 1/2…1/3 расстояния до наружного рельса.

Эти признаки являются факультативными, так как создают дополнительный технический результат.

Причинно-следственная связь новых признаков и создаваемого технического результата состоит в следующем. Выполнение каждого устройства приема кинетической энергии ветра в виде двух вертикальных рамок, установленных параллельно между собой и перпендикулярно движению тележек, а также закрепление горизонтально расположенных полуцилиндрических лопастей на рамках в шахматном порядке, закрытых с торцов крышками, устранило отвод воздуха вдоль лопастей и повысило воздействие ветра на лопасти каждой рамки, а также уменьшило парусность лопастей при движении их тыльной стороной навстречу ветру, что повысило эффективность работы ветровой электростанции. Закрепление на валу ступицы с тормозным барабаном, который охватывает тормозная лента и выполнение ее в виде двух полуколец, закрепленных с одной стороны на кольцевой плите, а также соединение их свободных концов с нижним поводком и с верхним плечами двуплечего рычага, соединенного пружиной с кольцевой плитой и закрепленного на оси, снабженной лопатками, которая установлена во втулках на кольцевой плите и плите закрепления вала привода генератора электрического тока, позволило обеспечить плавное торможение вала путем использования ветра, воздействующего на лопатки, а также упростить конструкцию привода торможения. Выполнение плеч двуплечего рычага разной длины, позволило последовательно полукольцами тормозной ленты воздействовать на тормозной барабан при нарастании скорости ветра и, за счет этого выдерживать постоянной частоту вращения вала генератора электрического тока и скорость движения тележек. Соединение рамок устройства приема кинетической энергии ветра сверху, снизу, спереди и сзади тросами, позволило обеспечить вертикальное положение всех рамок при воздействии на них большой скорости или порывов ветра. Расположение внутреннего рельса кольцевого рельсового пути от его центра на 1/2…1/3 расстояния до наружного рельса, уменьшило вертикальные нагрузки каждого устройства приема кинетической энергии ветра на вал привода генератора электрического тока.

На фиг. 1 показана схема ветряной электростанции, вид сверху; фиг. 2 - разрез по АОБ на фиг. 1, показано расположение лопаток тормозного устройства.

Ветряная электростанция (фиг.1 и 2 с частичными разрезами) содержит раму 1, на которой закреплена кольцевая плита 2 с беговой дорожкой в виде кольцевого рельсового пути 3, внутренний рельс 4 которого расположен от его центра на 1/2…1/3 расстояния до наружного рельса 5. На кольцевом рельсовом пути 3 установлены на роликах 6 тележки 7, соединенные с валом 8 привода генератора 9 электрического тока. На каждой тележке 7 закреплено устройство приема кинетической энергии ветра, выполненное в виде двух вертикальных рамок 10, установленных параллельно между собой и перпендикулярно движению тележек, с горизонтально расположенными полуцилиндрическими лопастями 11, закрепленными в шахматном порядке и закрытых с торцов крышками 12. На валу 8 закреплена ступица 13 с тормозным барабаном 14, который охватывает тормозная лента, выполненная в виде двух полуколец 15, закрепленных с одной стороны на кольцевой плите 2, а их свободные концы соединены с нижним поводком 16 и с верхним плечами двуплечего рычага 17, соединенного пружиной 18 с кольцевой плитой 2, закрепленного на оси 19. Ось 19 установлена во втулках 20 на кольцевой плите 2 и плите 21 закрепления вала 8 привода генератора 9 электрического тока и снабжена лопатками 22, при этом плечи двуплечего рычага 17 выполнены разной длины. Рамки 10 устройства приема кинетической энергии ветра сверху, снизу, спереди и сзади соединены тросами 23.

Ветряная электростанция работает следующим образом. Ветер, проходит в пространство между вертикальными рамками 10 в закрепленные в шахматном порядке горизонтальные полуцилиндрические лопасти 11, закрытые с торцов крышками 12 и перемещает тележки 7 на роликах 6 по рельсовому пути 3. Крышки 12 препятствуют отводу ветра из лопастей 11, а их полуцилиндрическая форма уменьшает сопротивление движению тыльной стороной навстречу ветра, что увеличивает полноту его использования на полезную работу и повышает эффективность работы ветряной электростанции. Тележки 7 соединены с валом 8, который приводит во вращение вал генератора 9 электрического тока. Поскольку внутренний рельс 4 расположен от его центра на 1/2…1/3 расстояния до наружного рельса 5, то вертикальная нагрузка каждого устройства приема кинетической энергии ветра на вал 8 привода генератора 9 электрического тока значительно уменьшена. Одновременно, ветер воздействует на лопатки 22, которые при возрастании скорости ветра свыше 25 м/сек поворачивают, закрепленный на оси 19 двуплечий рычаг 17, установленной во втулках 20 на кольцевой плите 2 и плите 21. Двуплечий рычаг 17, соединенный пружиной 18 с кольцевой плитой 2 и с нижним поводком 16 и с верхним плечами со свободными концами двух полуколец 15, закрепленных с одной стороны на кольцевой плите 2, перемещает их к поверхности тормозного барабана 14, затормаживая вращение вала 8. При скорости ветра меньше 25 м/сек, пружина 18 возвращает двуплечий рычаг 17 и ось 19 с лопатками 22 в начальное положение, растормаживая полукольцами 15 тормозной ленты тормозной барабан 14. При этом нижнее и верхнее плечи двуплечего рычага 17, выполненные разной длины, последовательно плавно тормозят вал 8 и обеспечивают равномерность частоты вращения вала генератора 9 и скорость движения тележек 7. Тросы 23, соединяющие сверху, снизу, спереди и сзади вертикальные рамки 10 устройство приема кинетической энергии ветра обеспечивают вертикальное положение всех рамок 10 при воздействии на них большой скорости или порывов ветра.

Применение ветряной электростанции позволяет увеличить выработку электроэнергии при небольших скоростях ветрового потока за счет закрепления на рамках в шахматном порядке горизонтально расположенных полуцилиндрические лопасти, закрытых с торцов крышками, а также упростить конструкцию и эксплуатацию ветровой электростанции.

Изобретение относится к устройствам для выработки электроэнергии от действия ветра. Ветряная электростанция содержит раму, на которой закреплена кольцевая плита с беговой дорожкой в виде кольцевого рельсового пути, на котором установлены на роликах тележки, соединенные с валом привода генератора электрического тока. На тележках закреплено устройство приема кинетической энергии ветра с горизонтально расположенными полуцилиндрическими лопастями, выполненное в виде двух вертикальных рамок, установленных параллельно между собой и перпендикулярно движению тележек, а полуцилиндрические лопасти закреплены на рамках в шахматном порядке и закрыты с торцов крышками. На валу закреплена ступица с тормозным барабаном, который охватывает тормозная лента, выполненная в виде двух полуколец, закрепленных с одной стороны на кольцевой плите, а их свободные концы соединены с нижним поводком и с верхним плечами двуплечего рычага, соединенного пружиной с кольцевой плитой и закрепленного на оси, снабженной лопатками, при этом плечи двуплечего рычага выполнены разной длины. Изобретение направлено на повышение выработки электрической энергии при работе ветряной электростанции при малых скоростях ветра, а также защиту от аварийных поломок при большой скорости и порывах ветра. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ветряная электростанция, содержащая раму, на которой закреплена кольцевая плита с беговой дорожкой в виде кольцевого рельсового пути, на котором установлены на роликах тележки, соединенные с валом привода генератора электрического тока, закрепленное на тележках устройство приема кинетической энергии ветра с горизонтально расположенными полуцилиндрическими лопастями, отличающаяся тем, что каждое устройство приема кинетической энергии ветра выполнено в виде двух вертикальных рамок, установленных параллельно между собой и перпендикулярно движению тележек, а горизонтально расположенные полуцилиндрические лопасти закреплены на рамках в шахматном порядке и закрыты с торцов крышками, на валу привода генератора электрического тока закреплена ступица с тормозным барабаном, который охватывает тормозная лента, выполненная в виде двух полуколец, закрепленных с одной стороны на кольцевой плите, а их свободные концы соединены с нижним и поводком с верхним плечами двуплечего рычага, соединенного пружиной с кольцевой плитой и закрепленного на оси, снабженной лопатками, которая установлена во втулках на кольцевой плите и плите закрепления вала привода генератора электрического тока, при этом плечи двуплечего рычага выполнены разной длины.

2. Ветряная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что рамки устройства приема кинетической энергии ветра сверху, снизу, спереди и сзади соединены тросами.

3. Ветряная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний рельс кольцевого рельсового пути расположен от его центра на 1/2…1/3 расстояния до наружного рельса.