Ветроагрегат Аукстолькера Советский патент 1992 года по МПК F03D3/02 

Предлагаемое изобретение относится к ветроэнергетике, к безредукторным ветро- агрегатам с вертикальной осью вращения и может быть использовано в любой местности, где имеется перемещение воздушных масс. Изготовление его возможно на предприятиях машиностроения и энергетического машиностроения.

Известен безредукторный ветроагрегат (см. изобретение по а.с, СССР № 861715, кл. F 03 D 100) с горизонтальной осью вращения, содержащий сегментный ротор и круговой статор.

Известен ветродвигатель ( по а.с. 1257276, кл. F 03 D 3/06) с башенной опорой и установленной на ней нижний и верхний подшипниковые узлы и ротор с лопастями, закрепленными на полом валу, охЁатывающем башенную опору и посаженном на подшипниковые узлы.

Эти указанные ветроагрегаты не позволяют обеспечить большую мощность, не обеспечивают свободный доступ к ним в процессе работы и не позволяют регулировать количество вырабатываемой электроэнергии в зависимости от требуемого.

В связи с этим возникла задача повысить мощность ветроагрегата, обеспечить более широкий диапазон регулирования количества вырабатываемой энергии.

Из известных ветроагрегатов наиболее близким к заявленному является ветроагрегат по а.с. SV 1302008, кл. F 03 D 3/02

Он состоит из опоры, на которой установлен вал с надетыми Ш него вётрбколеса- ми с лопастями. Ветроколеса расположены ярусами и попарно соединены друге другом дифференциалом с возможностью синхронного вращения двух колес относительно друг друга.

Лопасти, выполненные в виде треугольных желобов, ориентированы в окружном направлении в противоположные стороны. Каждая из лопастей состоит из 2-х пластин, соединенных между собой при помощи пружины, которая дает возможность расходиться пластинам при буревых порывах ветра.

Недостатком указанного ветроагрегата является:

1. Установка ветроагрегата, которая:

а) затрудняет доступ к агрегатам ветродвигателя, в случае необходимости;

чх

Ё

-ч

00

о ел ел

-Ьь

со

б) не позволяет создать ветродвигатель большой мощности, т.к. придание стойке требуемой жесткости конструкции потребует больших капитальных затрат.

2.Наличие дифференциального механизма, связывающего колеса двух соседних ярусов усложняет конструкцию, т.к. поломка даже одного зуба шестерни может привести к поломке всего агрегата.

3.Колеса, надетые на вал, направляемы, и, следовательно, при поломке их нельзя остановить.

4.При поломке на одном ветроколесе (особенно на верхних) необходимо останавливать весь ветроагрегат, т.к. доступ к колесам затруднен.

Целью предлагаемого изобретения является повышение выработки электроэнергии путем расширения диапазона рабочих скоростей ветра.

Указанная цель достигается тем, что в известном ветроагрегате, содержащем установленную на основании полую стойку с размещенными на ней ветроколесами с радиальными лопастями выполненными в виде поворотных пластин, установлены электрогенераторы, а ветроколеса - установленными внутри ротора, размещенными коаксиально стойке и механизмами синхронного поворота пластин.

Оснащение ветроагрегата Аукстольке - ра электрогенераторами, а ветроколес лопастями с механизмами синхронного поворота пластин размещенным коаксиально стойке где статоры электрогенераторов установлены на внешней поверхности последней, а роторы во внутренней поверхности ветроколеса, позволило обеспечить жесткость конструкции и дало возможность увеличить размах крыльев до величин предельно допустимых по условию жесткости конструкции, что позволило повысить выработку электроэнергии.

Наличие кинематических пар, не связанных друг с другом, и являющихся самостоятельным источником электроэнергии позволяет, при полном заводском изготовлении, при монтаже просто одевать их на стойку в количестве необходимом для получения требуемого количества электроэнергии, для данной местности. Стойка, выполненная в виде трубы, увеличивает жесткость конструкции и позволяет использр- вать ее внутреннюю полость для доступа,, посредством окон в стойке, к любой кинематической паре без остановки остальных пар, в любое время и при любой погоде.

Наличие управления лопастями позволяет регулировать скорость вращения ротора независимо от силы ветра и при

необходимости останавливать вращение ротора.

Секции ротор-статор, полностью изготовленные в заводских условиях, транспортэбельны.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, новые конструктивные признаки являются существенными, т.к. именно они обеспечивают достижение поставленной

0 цели.

В процессе поиска не найдено технических решений с существенными признаками, аналогичными заявленному изобретению.

5 На фиг.1 показан ветроагрегат, разрез; на фиг.2 - схема управления пластинами лопастей; на фиг.З - схема работы лопастей, (сечение А-А показывает положение лопастей при нормальной работе ветроагрега0 та).

Ветроагрегат Аукстолькера состоит из стойки 1,закрепленной в основании 2, установленном на поверхности земли и являющимся одновременно и фундаментом.

5 На стойку 1 надеты статор 3 с обмоткой, выполненной в виде кольцевых обойм 4,

На статор 3 надет ротор 5 с насаженным на него ветроколесом б и присоединенными лопастями 7. Каждая лопасть 7 состоит из

0 пластин 8 с возможностью поворота их вокруг осей 9 относительно ротора. На ветроколесе 6 ротора 5 закреплен механизм поворота пластин, который состоит из кольца 10 одетого на ветроколесо 6 (та часть

5 ветроколеса, которая охватывает стойку, является по отношению к стойке втулкой) ротора 5 с возможностью поворота в вертикальной плоскости. В зацепление к нему входит кулачок 11, к которому присоеди0 нены посредством осей 12, кулис 13, шарниров 14, пластины 8 которые поворачиваются вокруг осей 9 на требуемый угол.

Устройство работает следующим образом.

5 При ветре, скорость которого соответствует требуемым оборотам ротора для производства электроэнергии пластины 8 лопастей 7 сомкнуты под углом друг к другу (см. сечение А-А), т.е. работает вся площадь

0 лопастей. Если скорость ветра больше требуемой для получения необходимых оборотов ротора 5, то поворачивают кольцо 10 вокруг вертикальной оси на определенную величину, одновременно поворачивается

5 кулачок 11, который находится в зацеплении с кольцом 10 и посредством кулис 13 и шарниров 14 тянет за собой пластины 8, которые поворачиваясь вокруг осей 9, расходятся на требуемый угол (см. фиг.З), в результате чего сила ветра, действующая на

лопасти, уменьшается и уменьшается скорость вращения ротора 5.

Вращение кольца 10 для поворота лопастей на требуемый угол может производить- ся как вручную, так и приводом с дистанционным управлением. Таким образом, поворачивая пластины 8 относительно ротора 5, можно изменить скорость вращения ротора 5 в широком диапазоне, останавливать вращение роторов одной или нескольких пар ротор-статор одновреме - но регулируя таким образом количество вырабатываемой электроэнергии.

В качестве примеров конкретного выполнения можно указать, что основание и стойку можно выполнить из армированного железобетона, а пары ротор-статор полностью изготавливать на заводах энергетического машиностроения. Крылья могут быть изготовлены из металла и армированной пластмассы.

Транспортировку производить с отсоединенными крыльями, а крылья п бдс оеди- няют на месте перед установкой на стойку.

Как видно из вышеописанной конструк- ции снабжение ветроагрегата Аукстолькера электрогенераторами статоры которых установлены на внешней поверхности стоек, а ветроколес механизмами синхронного поворота пластин размещенным коаксиально стойки, размещение роторов во внутренней поверхности ветроколес позволило устанавливать генераторы большой мощности, что повысило выработку электроэнергии. Кроме того, для обеспечения технологично-

сти транспортировки, монтажа, эффективности, функциональности обеспечения управляемости количеством вырабатываемой электроэнергии в зависимости от потребностей, каждая пара ротор-статор, одетая на стойку, является самостоятельным и независимым от других пар источником электроэнергии.

Это позволяет регулировать количество вырабатываемой электроэнергии путем остановки одной или нескольких пар одновременно. Такая конструкция кинематических пар позволяет изготавливать их на заводе, а монтаж сводится к одеванию их на стойку.

Наличие внутренней полости в стойке обеспечило свободный доступ к любой паре ротор-статор через окна в стойке, а наличие yrtp aferterfuft лопастями позволило регулировать число оборотов ротора или останавливать его, при необходимости, независимо от силы ветра.

Формула изобретения Ветроагрегат, содержащий установленную на основании полую стойку с размещенными на ней ветроколесами с радиальными лопастями, выполненными в виде поворотных пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения выработки электроэнергии путем расширения диапазона рабочих скоростей ветра, он снабжен электрогенераторами, а ветроколеса - установленными внутри роторами, размещенными коаксиально стойке, и механизмами синхронного поворота пластин.

тГхХН - STbAГЧ1У.Д IWWM.- ..in i ii

Применение: преобразование энергии ветра в электричество. Сущность изобретения: для расширения диапазона рабочих скоростей ветра, ветроагрегат снабжен электрогенераторами, а ветроколеса - установленными внутри ротора и механизмами синхронного поворота пластин лопастей, что повышает выработку электроэнергии. 3 ил.