початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2242635

Вітроустановка

Ім'я винахідника: Антонов О.Г. (RU); Баклунов А.М. (RU); Бритвин Л.Н. (RU); Бритвин Е.Н. (RU); Москаленко Д.С. (RU); Щепочкін А.В.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Науково-виробнича фірма" ТГМ "
Адреса для листування: 111673, Москва, а / с № 60, ТОВ "НВФ" ТГМ "
Дата початку дії патенту: 2002.12.05

Винахід відноситься до області вітроенергетики, а саме до вітроустановки, що перетворює енергію повітряного потоку в механічну енергію, що підводиться до електрогенератори. Технічний результат полягає в підвищенні ККД (коефіцієнт корисної дії), установки і спрощення її конструкції. Ветроустановка вихрового типу містить вежу, повітрозабірник, воздухоотвод і обертальний робочий орган, повідомлений з електрогенератором. При цьому вежа виконана ориентируемой за напрямком вітру, робочий орган виконаний у вигляді паралельно встановлених циліндричних роторів так, що площина, що проходить через осі їх обертання, розташована паралельно площині вхідного перетину повітрозабірника тангенціального типу, виконаного у вигляді двох симетрично розташованих каналів, що переходять в спіральні воздухоподводи , а воздухоотвод вежі повідомлений з внутрішньою порожниною обох роторів і виконаний виходять назовні на тильну сторону вежі в зону зниженого тиску повітря через воздухоотводние канали.

ОПИС ВИНАХОДИ

Запропоноване технічне рішення відноситься до вітроенергетики, а точніше до вітроустановки для перетворення енергії повітряного потоку в механічну енергію, що підводиться, наприклад, до електрогенератори.

Відомі лопатеві вітроустановки, в яких трьох - або більш лопатевої горизонтальний ротор розташований на високій опорі з можливістю самоустановки (повороту) за вітром і кинематическим валом пов'язаний з електрогенератором [1] - аналог.

Установки цього типу знайшли широке застосування в районах з досить високою швидкістю вітру і успішно працюють при швидкостях вітру 8 м / с і більше.

При низьких швидкостях вітру, наприклад, 3-4 м / с зазначені установки практично неефективні, хоча потреба в вітроустановках, успішно працюють при малих швидкостях, особливо актуальна для континентальних ділянок суші, де такі швидкості вітру мають перевагу.

Більш ефективні на малих швидкостях вітроустановки вихрового типу, що містять вежу з повітрозабірником, воздухоотводов і обертовим робочим органом, розташованим в каналі руху повітря через вежу і повідомленими з споживачем механічної енергії, наприклад, електрогенератором [2] - прототип.

Прототип має складну конструкцію, має більший опір натекает потоку повітря при малій робочої поверхні повітрозабірника по відношенню до загальної поверхні вежі, що в цілому не забезпечує достатньої ефективності перетворення енергії вітрового потоку, натекающего на вежу, в механічну енергію, передану споживачеві. Це призводить до збільшення загальних габаритів вежі, виникнення важко сприймається опорами перекидаючого моменту, істотного обваження всієї конструкції і в цілому - до істотного недовикористання енергії повітряного потоку, натекающего на вежу. На проходження повітряного потоку по вертикальній осі вежі витрачається додаткова енергія як за рахунок великої поверхні тертя внутрішніх протяжних по осі вежі робочих каналів, так і за рахунок гідродинамічного недосконалості обертального робочого органу. В результаті підводиться до робочого органу енергія істотно менше енергії повітряного потоку, натекающего на вежу.

В описуваному технічному рішенні зазначені недоліки усуваються за рахунок того, що: вежа виконана ориентируемой за напрямком вітру, робочий орган виконаний у вигляді паралельно встановлених циліндричних взаємодіючих між собою роторів так, що площина, що проходить через осі їх обертання, розташована паралельно площині вхідного перетину повітрозабірника тангенціального типу, виконаного у вигляді двох симетрично розташованих каналів, що переходять в спіральні розташовані по периферії роторів воздухоподводи з протилежного один одному закруткою вітрового потоку, а воздухоотвод вежі повідомлений з внутрішньою порожниною обох роторів і виконаний виходять назовні на тильну по відношенню до воздухозаборнику сторону вежі в зону зниженого тиску повітря через воздухоотводние канали; Воздухоотводная канал зв'язку внутрішньої порожнини ротора з воздухоотводов виконаний у вигляді каналів округлого перетину з плавним збільшенням площі цього перерізу в напрямку вихідного перетину воздухоотвода; в Воздухоотводная каналі зв'язку внутрішньої порожнини кожного ротора з воздухоотводов розташована додаткова щонайменше одна лопатева система; ротор і додаткова лопатева система виконані як єдиний робочий орган із загальним валом; воздухоотвод гідравлічно повідомлений з внутрішньою порожниною роторів через воздухоотводние канали, розташовані в торцевих частинах роторів; воздухоотвод гідравлічно повідомлений з внутрішньою порожниною кожного ротора через воздухоотводние канали, розташовані в центральній середній частині роторів; повітрозабірник забезпечений опозитно розташованими поворотними повітрозабірними пластинами, осі повороту яких закріплені на корпусі вежі і встановлені компланарності осях обертання роторів і симетрично їм; осі обертання роторів розташовані компланарності осі повороту башти; осі обертання роторів розташовані горизонтально, а вісь повороту башти вертикально; вали роторів кінематично пов'язані один з одним і щонайменше з одним електрогенератором; вал кожного ротора повідомлений з автономним генератором, а все електрогенератори електрично пов'язані зі споживачем електроенергії через поворотний колектор, встановлений на осі повороту башти; вежа виконана у вигляді окремих по висоті секцій з можливістю їх установки один на одного; вежа встановлена ​​на поворотній платформі і забезпечена реверсивним приводом установки її за вітром; вежа встановлена ​​на поворотній осі і забезпечена жорстко пов'язаним з нею виносним взаємодіє з вітровим потоком кілем приведення вежі за вітром; на виході воздухоотвода встановлені додаткові відхиляють потік від вежі обтічники.

На фіг.1-5 наведено приклади реалізації запропонованого технічного рішення вітроустановки.

	Ветроустановка по фіг.1, 2 складається з поворотною за напрямком вітру вежі 1, розташованої, наприклад, на опорній плиті 2 даху будівлі з можливістю її повороту реверсивним приводом приведення за вітром, що складається з мотор-редуктора 3, оборотного по датчику напрямку вітру, виконаного , наприклад, по типу флюгера у вигляді поворотної пластини 4, см. фіг.2, яка взаємодіє при відхиленні вітру від осі повітрозабірника тангенціального типу 5 з кінцевими вимикачами 6 і 7, пов'язаними з реверсивним пускачем мотор-редуктора 3.

У каналі зв'язку повітрозабірника 5, що переходить в спіральні, розташовані по периферії роторів 9, воздухоподводи 14, з воздухоотводов 8 встановлений обертальний робочий орган, виконаний у вигляді паралельно встановлених в безпосередній близькості один від одного і взаємодіючих між собою обертальних робочих органів - циліндричних роторів 9, кінематично пов'язаних з валом електрогенератора 10 механічними передачами 11. Ротора можуть бути забезпечені автономними електрогенераторами. При установці електрогенераторів 10 безпосередньо під обертається вежі 1 їх електрична зв'язок із зовнішнім електросистемою може здійснюватися будь-яким відомим способом, наприклад, за допомогою електроколлектора 20, корпус якого закріплений на підставі, а його поворотний елемент встановлений по осі повороту башти. Ротори 9 постачання встановленими по периферії лопатками 12, що утворюють кільцеву лопатеву систему по всій поверхні ротора. Ротори 9 встановлені так, що площина, що проходить через осі 13 їх обертання, розташована паралельно площині вхідного перетину повітрозабірника 5, який в свою чергу виконаний у вигляді двох симетрично розташованих тангенціальних каналів, прилеглих до периферійної поверхні вежі 1, плавно переходять в спіральні розташовані по периферії роторів повітроводи 14 з протилежного один одному закрутив вітрового потоку.

Воздухоотвод 8 повідомлений з внутрішньою порожниною обох роторів 9 через відвідні канали 15, виконані округлого перетину з площею плавно збільшується до вихідного перетину воздухоотвода 8.

У варіанті з фіг.1 зв'язок роторів по вітрового потоку здійснена через торці роторів 9. Воздухоотвод 8 виконаний виходять назовні на тильну по відношенню до воздухозаборнику 5 бік вежі 1 в зону зниженого тиску повітря, яка утворюється при обтіканні вежі вітровим потоком. Для забезпечення відривного потоку за вежею і розширення тим самим зони вакууму за вежею, тобто для збільшення вакууму на виході воздухоотвода 8 він може бути забезпечений додатковими відхиляють потік від вежі 1 обтекателями 16, переважно забезпечують закрутку оточуючого вежу потоку в напрямку циркуляції потоку, що виходить з воздухоотвода 8.

У варіантах виконання повітрозабірник 5 може бути забезпечений опозитно розташованими повітрозабірними пластинами 17, які можуть бути пов'язані механізмом їх синхронізації і кутових переміщень (на кресленні на показаний) при регулюванні положення пластин і зміни прохідного вхідного перетину повітрозабірника 5.

Управління величиною живого перетину повітрозабірника 5, з метою зміни підводиться до роторам 9 вітрової енергії, може бути необхідно при істотній зміні погодних умов і швидкості вітру, що може здійснюватися вручну через вказаний механізм синхронізації пластин 17 або автоматично.

Осі 18 повороту пластин 17 закріплені на корпусі вежі 1 і встановлені компланарності осях обертання роторів 9 і симетрично ім.

У варіанті виконання по фіг.3 воздухоотвод 8 повідомлений з внутрішнім простором роторів 9 за допомогою Воздухоотводная каналів 15, виконаних в центральній середній частині роторів 9 для чого кожен ротор виконаний у вигляді двох встановлених зі зміщенням один від одного секцій, розташованих на загальній осі 13.

При цьому для скорочення висоти вежі кінематична зв'язок роторів між собою і електрогенератором може бути виконана через середню частину роторів за допомогою механічної передачі 19, а сам електрогенератор 10 може бути встановлений в кожусі обтічника 21 (див. Фіг.2), що розташовується в середній частині повітрозабірника 5 . Електрогенератор 10 може бути і встановлений в порожнині опорної плити 2 вежі 1, де може і розташовуватися механічна передача 11 (див. фіг.4) для синхронізації роторів 9 з елекрогенераторамі 10.

Для підвищення ККД установки особливо при малих швидкостях повітряного потоку внутрішня порожнину кожного ротора може бути повідомлена з воздухоотводов 8 через встановлені в Воздухоотводная каналах 15 додаткові лопатеві робочі колеса 22, механічно або електрично пов'язані зі споживачем енергії. Робоча додаткове колесо аналогічним чином може бути і встановлено і безпосередньо у вихідному перерізі воздухоотвода 8, див. Варіанти виконання по фіг.1 і 4.

Раціонально для спрощення конструкції вітроустановки ротора 9 і додаткові робочі колеса 22 виконати як один робочий орган, який має загальний для нього вал 13, см. Фіг.4. Тут додаткові лопатеві колеса 22 встановлені з периферійних торців роторів 9 і виходять до відповідних воздухоотводние канали, що утворюють на своєму виході загальний для них вихідний канал воздухоотвода 8, у вихідному перерізі якого і встановлено додаткове лопатеве колесо 23. При цьому випливає з роторів потік надійде на вихід воздухоотвода 8 через зазначені додаткові лопатеві робочі колеса 22 і 23, що в цілому істотно збільшить енергію, передану електрогенератора від проходить через вежу повітряного потоку, особливо при малих швидкостях вітру в 2-4 м / с.

На фіг.5 показаний варіант повороту вежі 1 за допомогою винесеного по потоку повітря з тильного боку вежі 1 спеціального кіля 24, що при виконанні вітростанції на малі потужності дозволяє обійтися без спеціального приводного механізму, показаного в варіантах виконання по фіг.1,3,4. Тут додаткові лопатеві колеса 22 встановлені з торців роторів 9 безпосередньо на вході каналів 15 і механічно не пов'язані з роторами. Лопатеві колеса 22 автономно призводять додаткові електрогенератори 10.

Можливі варіанти виконання вітроустановки коли осі 13 обертання роторів 9 розташовані горизонтально, а вісь повороту башти - вертикально.

ПРАЦЮЄ УСТАНОВКА наступним чином

При виникненні вітру вежа 1 встановлюється за допомогою приводу 3 або кіля 24 за вітром і повітряний потік надходить у вхідний перетин тангенціального повітрозабірника 5 і далі надходить в спіральні воздухоподводи 14, по всій периферійної поверхні облягаючі основну лопатеву систему роторів 9, і потім, взаємодіючи з лопатками 12 , перетікає по ним у внутрішні порожнини роторів, передаючи свою енергії роторам. Далі повітряний потік перетікає по Воздухоотводная каналу 15 до витяжки 8 і витікає назовні з тильного боку вежі 1, в зону зниженого тиску, яка там має місце за рахунок організованого за допомогою обтекателей 16 відривного обтікання тіла вежі. При цьому вітрової потік прямим чином впливає на лопатеву систему робочого органу. Це вплив посилюється за рахунок організованого геометрією вежі істотного перепаду тиску між вхідним перерізом повітрозабірника 5 і вихідним перетином воздухоотвода 8, що призводить до підвищення швидкості обертання роторів і збільшення їх енерговіддачі.

При протіканні повітряного потоку через вежу за рахунок тангенціального підведення і вихрового руху повітря навколо роторів і в Воздухоотводная округлих по перетину каналах забезпечується як найменше опору протікає через вежу вітрового потоку (що збільшує масу проходить через вежу повітря за рахунок мінімізації втрат на тертя об стінки і підведення по центру вихрового потоку низького тиску з тильного боку вежі безпосередньо у внутрішні порожнини роторів), так і забезпечується найбільш повне взаємодія повітря з лопатевою системою роторів, що має найбільш просту (плоску) і ефективну конфігурацію лопаток. Зниженню втрат енергії і сприяє взаємне розташування роторів в їх безпосередній близькості один від одного, оскільки на ділянці їх взаємодії відсутня будь-яка поверхня, яка веде до гальмування вітрового потоку, а й і додаткова закрутка, як виходить із воздухоотвода, так і оточуючого вежу потоків.

Додаткове взаємодія вітрового потоку з робочим органом здійснюється за рахунок використання додаткових лопатевих коліс 22, що особливо важливо при низьких швидкостях вітру. При цьому і істотно підвищується ефективність вітроустановки в діапазоні зміни швидкостей вітру від найнижчих до середніх.

При заданій геометрії вітроустановки вхідний перетин повітрозабірника одно поперечному перерізі вежі або навіть перевищує його, що дозволяє істотно підвищити надходить на ротори вітрову енергію на 1 м ² поперечного перерізу вежі, яка при цьому приймає мінімально можливі габарити і має форму найбільш зручну для монтажу вітроустановок на дахах будівель.

Що має місце в запропонованій вітроустановці організація протікає через вежу потоку у вигляді вихрового потоку сприяє повнішому "входженню" натекающего потоку безпосередньо на робочі органи і зниження частки відповідного до башти потоку, що обтікає вежу без проходження через робочі органи.

Цей ефект сприяє ефективній роботі установки в широкому діапазоні швидкостей вітру і призводить до підвищення загальної кількості вироблюваної електроенергії на 1 м ² поперечного перерізу вітроустановки.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Ветроустановка ВВЕУ-0,5 - аналог.

2. Патент RU 2024781 C1, F 03 D 9/00, від 15.12.1994 р - прототип.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Ветроустановка вихрового типу, що містить вежу з повітрозабірником, воздухоотводов і обертовим робочим органом, розташованим в каналі руху повітря через вежу і повідомленими з споживачем механічної енергії, наприклад електрогенератором, що відрізняється тим, що вежа виконана ориентируемой за напрямком вітру, робочий орган виконаний у вигляді паралельно встановлених циліндричних взаємодіючих між собою роторів так, що площина, що проходить через осі їх обертання, розташована паралельно площині вхідного перетину повітрозабірника тангенціального типу, виконаного у вигляді двох симетрично розташованих каналів, що переходять в спіральні розташовані по периферії роторів воздухоподводи з протилежного один одному закруткою вітрового потоку , а воздухоотвод вежі повідомлений з внутрішньою порожниною обох роторів і виконаний виходять назовні на тильну по відношенню до воздухозаборнику сторону вежі в зону зниженого тиску повітря через воздухоотводние канали.

2. Ветроустановка по п.1, що відрізняється тим, що воздухоотводние канали зв'язку внутрішніх порожнин роторів з воздухоотводов виконані у вигляді округлих по перетину каналів з плавним збільшенням площі їх перетинів в напрямку вихідного перетину воздухоотвода.

3. Ветроустановка по п.2, що відрізняється тим, що в щонайменше одному Воздухоотводная каналі встановлено додаткове лопатеве робоче колесо.

4. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1 і 2, що відрізняється тим, що ротор і щонайменше одне додаткове лопатеве колесо виконані як єдиний робочий орган із загальним валом.

5. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-4, яка відрізняється тим, що воздухоотводние канали розташовані з боку торцевих частин роторів.

6. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-4, яка відрізняється тим, що воздухоотводние канали розташовані в центральній середній частині роторів.

7. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-6, яка відрізняється тим, що повітрозабірник забезпечений опозитно розташованими поворотними повітрозабірними пластинами, осі повороту яких закріплені на корпусі вежі і встановлені компланарності осях обертання роторів і симетрично ім.

8. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-7, яка відрізняється тим, що осі обертання роторів розташовані компланарності осі повороту башти.

9. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-7, яка відрізняється тим, що осі обертання роторів розташовані горизонтально, а вісь повороту башти вертикально.

10. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-9, яка відрізняється тим, що вежа виконана у вигляді окремих по висоті секцій з можливістю їх установки один на одного.

11. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-10, що відрізняється тим, що вали роторів кінематично пов'язані один з одним і з щонайменше одним електрогенератором.

12. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-10, що відрізняється тим, що вал кожного ротора автономно пов'язаний з електрогенератором, а все електрогенератори електрично повідомлені зі споживачем електроенергії через встановлений по осі повороту башти поворотний колектор.

13. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-12, що відрізняється тим, що вежа встановлена ​​на поворотній платформі і забезпечена реверсивним приводом установки її за вітром.

14. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-12, що відрізняється тим, що вежа встановлена ​​на поворотній осі і забезпечена жорстко пов'язаним з нею кілем приведення вежі за вітром.

15. Ветроустановка за допомогою одного з пп.1-14, що відрізняється тим, що на виході воздухоотвода встановлені додаткові відхиляють потік від вежі обтічники.

Версія для друку
Дата публікації 02.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів