Ветроэнергетическая установка Советский патент 1991 года по МПК F03D9/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для преобразования энергии ветра в электрическую и тепловую энергию.

Целью .изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра.

На фиг.1 схематически изображен общий вид ветроэнергетической установки, на фиг.2 - размещение ползуна на коромыспе на фиг.З показана схема маховика, на фиг 4 - схема муфты.

Ветроэнергетическая установка содержит ветроагрегат, включающий ветроколесо 1, закрепленное на вертикальном валу 2, и вытяжную колонну 3 с направляющим аппаратом 4 и расположенным в ее нижней части трубчатым нагревателем 5, резервуар 6 с теплоносителем и теплообменник 7, связанный с нагревателем 5 и компрессором 8 пневматически, а с насосом 9 и резервуаром 6 - гидоавлически.

Установка дополнительно содержит второй ветроагрегат, станину 10 с осью 11,

О

VI

ю ел ел

размещенную между ветроагрегатами, коромысло 12 с ползунами 13 на противоположных плечах, установленное с возможностью качания на оси 11 станины 10, электрический генератор 14, расположенный у основания станины 10, воздушные турбины 15, размещенные в вытяжных колоннах 3 ветроагрегатов перед направляющими аппаратами 4 и кинематически связанные с вертикальными валами 2, и дополнительный компрессор 8, пневматически соединенный с теплообменником 7 и нагревателем 5, причем каждый вал 2 имеет замкнутую винтовую канавку 16, а ползун 13 - толкатель 17, взаимодействующую с ней, компрессоры 8 выполнены с возвратно-поступательно перемещающимися рабочими органами 18, коромысло 12 кинематически соединено с последними и генератором 14, а нижние части вытяжных колонн 3 размещены в резервуаре 6.

Кроме того, кинематическая связь между каждыми валом 2 и турбиной 15 выполнена в виде зубчатой передачи 19, а между коромыслом 12 и генератором 14 - в виде винтового штока 20, муфты 21, маховика 22 и зубчатой передачи 23.

Работа установки происходит следующим образом.

При наличии рабочей скорости ветра ветроколесо 1 приводит во вращение вал 2 каждого ветроагрегата, вращение вала 2 при помощи ползуна 13, толкателя 17 и винтовой канавки 16 преобразуется в качатель- ное движение коромысла 12. Последнее сообщает штокам 20 возвратно-поступательное движение, которое преобразуется муфтами 21 обгонного типа во вращательное движение маховиков 22, передающих вращение при помощи зубчатых передач 23 генератору 14.

При достаточной скорости ветра зубчатая передача 19 отсоединена от воздушной турбины 15 (элементы управления не показаны).

При усилении ветра, а также при уменьшении нагрузки генератора 14 частота вра- щения ветроколеса 1 возрастает сверх расчетной. Для стабилизации частоты вращения ветроколеса 1 включают в работу компрессоры 8, которые преобразуют избыточную энергию ветра в тепловую, накапливаемую в резервуаре 6. Регулирование аэродинамического сопротивления воздушного канала теплообменника 7 позволяет стабилизировать частоту вращения ветроколеса 1 в большом диапазоне изменения скоростей ветра и нагрузки генератора 14 Избыток накопленной энергии может быть использован в виде тепла.

При недостаточной скорости ветра или в период максимальной нагрузки генератора 14 частота вращения ветроколеса 1 начинает падать. Для поддержания ее на

оптимальном уровне отсоединяют компрессоры 8, включают насос 9, который подает нагретый теплоноситель из резервуара 6 в нагреватель 5. Подогрев воздуха увеличивает его скорость в вытяжной колонне 3. Вспо0 могательная воздушная турбина 15 подключается к валу 2 через зубчатую передачу 19 и стабилизирует частоту вращения ветроколеса 1. Причем отработанный воздух при помбщи направляющего аппарата 4

5 отводится к лопастям ветроколеса 1.

При минимальном ветре ветроколесо 1 и турбину 15 разъединяют и ветроколесо 1 использует также поток воздуха после турбины 15, обеспечивая работу генератора 14

0 в аварийном режиме.

Увеличение коэффициента использования энергии ветра достигается путем более полного использования энергии в широком диапазоне рабочих скоростей ветра.

5

Формула изобретения Ветроэнергетическая установка, содержащая ветроагрегат, включающий ветроколесо, закрепленное на вертикальном

0 валу, и вытяжную колонну с направляющим аппаратом и расположенным в ее нижней части трубчатым нагревателем, резервуар с теплоносителем и теплообменник, связанный с нагревателем и компрессором пнев5 матически, а с насосом и резервуаром - гидравлически, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента использования энергии ветра, установка дополнительно содержит второй

0 ветроагрегат, станину с осью, размещенную между ветроагрегатами, коромысло с ползунами на противоположных плечах, установленное с возможностью качания на оси станины, электрический генератор, рас5 попоженныйу основания станины, воздушные турбины, размещенные в вытяжных колоннах ветроагрегатов перед направляющими аппаратами и кинематически связанные с вертикальными валами, и

0 дополнительный компрессор, пневматически соединенный с теплообменником и нагревателем, причем каждый вал имеет замкнутую винтовую канавку, а ползун-толкатель, взаимодействующий с ней, компрес5 соры выполнены с возвратно-поступательно перемещающимися рабочими органами, коромысло кинематически соединено с последними и генератором, а нижние части вытяжных колонн размещены в резервуаре

Изобретение позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра. Установка содержит два ветроагрегата, каждый из которых имеет ветроколесо (В) 1, закрепленное на вертикальном валу 2, и вытяжную колонну 3 с направляющим аппаратом 4, воздушной турбиной 15 и трубчатым нагревателем 5, погруженным в теплоноситель резервуара 6.На станине 10 с осью 11, размещенной между ветроагрегатом установлено с возможностью качаний коромысло 12 с ползунами 13 на противоположных плечах. Толкатель 17 каждого ползуна взаимодействует с замкнутой винтовой канавкой 16, выполненной на вертикальном валу. У основания станины размещен электрический генератор (Г) 14, а в ее верхней части - теплообменник 7, связанный пневматически с нагревателями колонн и компрессорами 8, а с насосом 9 и резервуаром - гидравлически. Компрессоры выполнены с возвратно-поступательно перемещающимися рабочими органами 18, коромысло кинематически соединено с последними и с Г. При рабочем ветре В приводят Г, а компрессоры включают при усилении ветра, нагревают воздух в теплообменнике и затем теплоноситель в резервуаре. При малой скорости ветра компрессоры отключают, поток воздуха в колонне 3 усиливается за счет подогрева теплоносителем нагревателя и направляется на В через аппарат 4, одновременно передают вращение от турбины вертикальному валу. При минимальном ветре В и турбину разъединяют и используют его работу на Г только от потока воздуха в колонне. 4 ил.

73

77 72

Фиг. 1

20

ФигЛ