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 RU2261363

Вітроустановка з дифузором, У ЯКИХ ДВА вдувом (ВІТРЯК)

Ім'я винахідника: Янсон Річард Олександрович (RU); Гасилов Олексій Володимирович
Ім'я патентовласника: Янсон Річард Олександрович (RU); Гасилов Олексій Володимирович
Адреса для листування: 121309, Москва, вул. Б. Филевская, 17, кв.148, Р.А. Янсон
Дата початку дії патенту: 2003.11.17

Винахід відноситься до області вітроенергетики. Технічним результатом є збільшення коефіцієнта використання енергії вітру, зменшення осьової довжини дифузора і його вартості. Ветроустановка містить вітродвигун, мультиплікатор, електрогенератор, гондолу, опорний пристрій з механізмом повороту і атмосферне дифузор у вигляді кільцевого крила. На його внутрішній стінці є дві послідовно розташовані незалежні щілини для кільцевого вдуву, при цьому перший вдув здійснюється периферійної частиною основного потоку повітря, що входить в ветроколесо за допомогою впливу на цю периферійну частину потоку кінцевими компресорними ділянками лопатей, відокремленими пластинами від основної турбінної частини лопатей і обертовими в ніші корпусу дифузора, з подальшою подачею повітря в кільцевої канал, розташований під внутрішньою поверхнею дифузора, розділений вигнутими лопатками на окремі межлопаточную канали та закінчується першої щілиною вдуву.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до галузі енергетики, а саме до вітроустановки.

Відома схема горизонтально-осьової вітроустановки з дифузором, які мають два місця вдуву у вигляді кільцевих щілин зовнішнього атмосферного повітря в прикордонний шар, наявний на внутрішній поверхні дифузора: один вдув - в кільцеву щілину при вході в дифузор, безпосередньо в площині вітроколеса, другий - в кільцеву щілину на внутрішній поверхні дифузора, нижче по потоку (див. (1), стр.134-138, ріс.4.11). За цією схемою була виготовлена ​​в 1996 р в Новій Зеландії і була змонтована і введена в роботу вітроустановка Vortec-7 з електрогенератором потужністю 1000 кВт (див. (2)).

Відома виготовлена ​​і працює ветроустановка СН Caphom 10 / POL потужністю 10 кВт (Франція) з дифузором без вдуву типу кільцеве крило (див. (3)).

Недоліком схеми, що має вдув в прикордонний шар зовнішнього атмосферного повітря, є відносно низька енергоємність вдувати маси повітря, тому що внесене в прикордонний шар кількість руху рідини визначається відносно малою кінетичною енергією зовнішнього потоку повітря і незначною різницею статичних тисків на зовнішній і зовнішньої сторони дифузора.

Технічним результатом є збільшення коефіцієнта використання енергії вітру, зменшення маси і вартості дифузора. Рішення поставленого завдання по досягненню заявленого технічного результату здійснюється наступним способом.

Ветроустановка з дифузором містить вітродвигун, мультиплікатор, електрогенератор, гондолу, опорний пристрій з механізмом повороту і атмосферне дифузор у вигляді кільцевого крила. На його внутрішній стінці є дві послідовно розташовані незалежні щілини для кільцевого вдуву в прикордонний шар зовнішнього атмосферного повітря, при цьому перший вдув здійснюється периферійної частиною основного потоку повітря, що входить в ветроколесо, за допомогою впливу на цю периферійну частину потоку кінцевими компресорними ділянками лопатей, відокремленими пластинами від основної турбінної частини лопатей і обертовими в ніші корпусу дифузора, з подальшою подачею цього повітря в кільцевої канал, розташований під внутрішньою поверхнею дифузора, розділений вигнутими лопатками на окремі межлопаточную канали та закінчується першої щілиною вдуву.

Корпус дифузора в своєму поперечному перерізі виконується у вигляді Крилової профілю і утворює тіло обертання, при цьому внутрішня стінка дифузора утворюється опуклою стороною Крилової профілю і дифузор має збільшується по його довжині кут розкриття (Так званий дифузор у вигляді кільцевого крила). Максимальна величина кута розкриття обмежується появою відриву прикордонного шару від поверхні стінки дифузора через зростання позитивного градієнта тиску по напрямку течії. Для запобігання такого відриву в аналогах і прототипі передбачені як втеканіе зовнішнього атмосферного повітря через першу кільцеву щілину в зону утворення прикордонного шару, так і втеканіе зовнішнього атмосферного повітря в другу кільцеву щілину в зону перед відривом прикордонного шару. Однак відносно малий імпульс вдихається потоків повітря не дає можливість істотно зменшити довжину дифузора. Для збільшення кількості руху маси повітря в прикордонному шарі (з метою відсунути або уникнути відриву потоку) пропонується змінити і інтенсифікувати схему першого вдуву, а саме формувати першу вдувати кільцеву струмінь за рахунок не тільки енергії набігаючого потоку на щілину атмосферного повітря, але і за рахунок відбору деякої дещиці потужності вітродвигуна. З цією метою пропонується виконати периферійну частину кожної лопаті вітроколеса вітродвигуна у вигляді компресорного ділянки. Ці периферійні частини лопатей поглиблені в кільцеву нішу на внутрішній стінці дифузора. Ніша не має уступу в передній своїй частині і тому атмосферне повітря вільно засмоктується компресорними ділянками лопатей і нагнітається ними потім в кільцевій щілинний канал, розташований всередині корпусу дифузора під його внутрішньою поверхнею і починається безпосередньо за обертовими лопатями, так що вхід в канал є задньою частиною ніші . В результаті в прикордонний шар на внутрішній стінці дифузора подається як кінетична енергія атмосферного повітря, так і деяка мала частина потужності вітродвигуна, що запобігає відриву потоку від стінки і, зменшуючи втрати в дифузорі, робить процес підвищення статичного тиску в ньому більш ефективним. В результаті збільшується розрідження за ветродвігателем, його потужність і, в кінцевому рахунку, коефіцієнт використання енергії вітру, а й зменшує осьової розмір дифузора і його масу.

На фіг.1 зображена принципова конструктивна схема вітроустановки з дифузором, які мають два вдуву повітря в прикордонний шар на його внутрішній стінці. На фіг.2 зображено схема поперечного перерізу корпусу дифузора, що показує повітряні магістралі першого і другого вдувом. На фіг.3 зображена розгортка перетину А-А по фіг.1, що показує взаємне розташування лопаті і міжлопатевих каналів кільцевого ділянки першого вдуву. На фіг.4 дано перетин В-В по фіг.1, що показують вид на лопать і вхід в канал першого вдуву.

Ветроустановка складається з наступних основних вузлів: вітродвигун 1, атмосферний дифузор 5, гондола 11, мультиплікатор 12, електрогенератор 13, опора 17. вітрових 1 має поворотні лопаті (механізм повороту на фіг.1 не показаний), периферійна частина 3 яких має профіль, повернений на певний кут відносно поздовжньої осі основної частини лопаті проти годинникової стрілки (фіг.3). Між периферійної (компресорної) частиною 3 лопаті і основний (турбінної) частиною лопаті 2 є розділяє їх пластина 20. Дифузор 5 має корпус, поперечний переріз якого (фіг.2) отримано обертанням навколо його осі Крилової профілю. На внутрішній поверхні дифузора на деякій відстані від входу розташована ніша 4 (фіг.2) трикутного поперечного перерізу, в якій обертаються периферійні компресорні ділянки лопатей. Ніша 4 в своїй передній частині в точці А має злам поверхні стінки, а не уступ. Задня частина ніші ВС є вхід в кільцевої канал 6 для першого щілинного вдуву атмосферного повітря, що нагнітається периферійної (компресорної) частиною 3 лопаті. Кільцевій канал 6 (фіг.3) розділений вигнутими лопатками 18 на окремі межлопаточную канали 19 з збільшується в напрямку течії площею поперечного перерізу. Межлопастное канали 19 об'єднуються кільцевої щілиною 9 для вдуву повітря в прикордонний шар на внутрішній стінці дифузора. У задній частині дифузора є кільцевий канал 7 для другого вдуву через кільцеву щілину 8 зовнішнього атмосферного повітря. Корпус дифузора 5 через силові стійки 10 з'єднаний з гондолою 11, яка знаходиться нагорі опори 17. Для повороту гондоли спільно з дифузором є поворотна опора 15 і механізм повороту 16.

Ветроустановка працює наступним чином. За допомогою гідро-або електромагнітного приводу 14 ветроустановка орієнтується поворотним пристроєм 15 на напрям вітру. Вітровий потік, енергетично впливаючи на лопаті 2, розкручує вітродвигун 1, ротор якого обертається в опорному вузлі 14, в результаті чого через мультиплікатор 12 здійснюється обертання електрогенератора 13. Атмосферне повітря втікає в дифузор 5, капи та й на периферійні частини 3 лопатей 2. Периферійні частини 3 лопатей працюють як низьконапірна компресорна решітка і здійснюють подачу натекающего атмосферного повітря в щілинний кільцевої канал 6. у відносному русі (фіг.3) атмосферне потік натекает на компресорний профіль 3 зі швидкістю W ₁ і йде з нього зі швидкістю W _2. Отримавши периферійну швидкість (швидкість обертання лопаті) U, потік входить в межлопастное канали 19 з абсолютною швидкістю С. Потім потік повертається за допомогою вигнутих лопаток 18 в напрямку, близькому до осьового, а швидкість його знижується до величини, енергетично необхідної для вдуву в прикордонний шар на внутрішній поверхні дифузора для запобігання відриву основного потоку. Висота h межлопаточного щілинного кільцевого каналу 6 (фіг.2) при вході в кільцеву щілину 9 визначається умовою h> **, Де ** - Товщина втрати імпульсу в прикордонному шарі на стінці дифузора перед кільцевої щілиною 9. Повторне енергетичний вплив на прикордонний шар проводиться за допомогою вторинного щілинного вдуву 7 зовнішнього атмосферного повітря через кільцевої канал 8 нижче по потоку.

Можливість здійснення винаходу підтверджується використанням успішно працює вітроустановки Vortec-7 (2) з двома кільцевими щілинними вдувом в дифузор атмосферного повітря і вітроустановки СН Caphorn 10 / POL (3) з дифузором типу кільцеве крило.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. «Вітроенергетика» Под ред. Д. де Рензо: - Москва, Вища школа, 1982, стр.134-138, ріс.4.11.

2. Bruce Cole. New turbine could offer low cost wind power. «Modem Rotor Systems». August 1977 - p.27-30.

3. Windpower Monthly, vol.17, No11, November 2001, р.33.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Ветроустановка з дифузором, що містить вітродвигун, мультиплікатор, електрогенератор, гондолу, опорний пристрій з механізмом повороту і атмосферне дифузор у вигляді кільцевого крила, на внутрішній стінці якого є дві послідовно розташовані незалежні щілини для кільцевого вдуву в прикордонний шар зовнішнього атмосферного повітря, при цьому перший вдув здійснюється периферійної частиною основного потоку повітря, що входить в ветроколесо, за допомогою впливу на цю периферійну частину потоку кінцевими компресорними ділянками лопатей, відокремленими пластинами від основної турбінної частини лопатей і обертовими в ніші корпусу дифузора, з подальшою подачею цього повітря в кільцевої канал, розташований під внутрішньої поверхнею дифузора, розділений вигнутими лопатками на окремі межлопаточную канали та закінчується першої щілиною вдуву.

Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг

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