close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12668

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12668
(13) C1
(19)
F 03D 3/00
F 03D 5/00
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
(21) Номер заявки: a 20060856
(22) 2006.08.23
(43) 2008.04.30
(71) Заявитель: Закутнев Юрий Викторович (BY)
(72) Автор: Закутнев Юрий Викторович
(BY)
(73) Патентообладатель: Закутнев Юрий
Викторович (BY)
(56) RU 2248465 C2, 2005.
SU 977849, 1982.
RU 2187019 C1, 2002.
FR 2805865 A1, 2001.
FR 2434282 A1, 1980.
DE 3431885 A1, 1986.
BY 12668 C1 2009.12.30
(57)
1. Ветроэнергетическая установка, включающая в себя ветродвигатель с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра, и электрогенератор, отличающаяся тем, что содержит конический конфузор, на выходе которого установлен
ветродвигатель в виде продольной многолопастной турбины, систему автоматической
ориентации конфузора с датчиком направления ветра, направляющим колесом и его приводом, при этом конфузор выполнен с возможностью установки на круговой поворотной
конструкции на стоечных опорах на определенной высоте от поверхности земли или непосредственно на земле, или на плоских крышах высотных зданий и с возможностью непрерывного поворота навстречу ветровому потоку и вращения вокруг центральной оси, на
которой установлены ограничители подъема диффузора для защиты его от опрокидывания
при критических скоростях ветра, а в корпусе диффузора выполнены поворотные створки,
автоматически открывающиеся при предельно допустимых скоростных напорах ветра.
Фиг. 2
BY 12668 C1 2009.12.30
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что по длине турбины дополнительно установлено несколько электрогенераторов, каждый из которых присоединен к валу продольной многолопастной турбины с помощью клиноременной или цепной или зубчатой
передачи с передаточным числом, зависящим от преобладающих скоростей ветра в месте
установки, при этом каждый электрогенератор установлен под, над или рядом с турбиной
в зависимости от удобства конструктивного исполнения.
Изобретение относится к конструкциям ветроэнергетических установок (ВЭУ), в частности к установкам с осью вращения перпендикулярной направлению потока ветра и
может быть использовано для сооружения установок большой единичной мощности.
Известны и широко распространены лопастные ВЭУ, состоящие из одно-, двух-, трехи более лопастных ветродвигателей, редуктора и генератора, устанавливаемых на мачтах
достаточно большой высоты [1].
Недостатком таких установок является их высокая стоимость (порядка 1 млн. долларов США при мощности 1 МВт) и связанный с этим большой срок окупаемости даже при
строительстве ВЭУ в районах с большими среднегодовыми скоростями ветра (8-10 м/сек).
При небольших скоростях ветра (2-4 м/сек) такие установки только начинают работать и
поэтому, как правило, экономически нецелесообразны.
Кроме того, максимальная мощность единичной установки ограничена прочностью
материалов, используемых для изготовления лопастей.
Известна также ветроэнергетическая установка, [2], которая содержит направляющий
элемент, непрерывно поворачивающийся навстречу ветровому потоку.
Недостатком данной установки являются сравнительно большие потери напора ветра
на трение воздуха о стенки воздуховода и спирального элемента, а также недостаточно
высокая жесткость и устойчивость конструкции, что может ограничивать максимальную
мощность установки.
Ближайшим аналогом является "Ветродвигатель" [3].
Ветродвигатель содержит опору, ветроколесо с горизонтальной осью вращения перпендикулярной направлению ветра и воздуховод в виде параллелепипеда, ориентированного на ветер.
Недостатком данного аналога является постоянная ориентация на одно направление
ветра, что значительно снижает эффективность его использования при других направлениях ветра, а также сложность конструктивного выполнения установок большой единичной мощности.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, что
позволит уменьшить затраты на сооружение ВЭУ, увеличить максимальную мощность
отдельной установки, а также обеспечит работу ВЭУ при небольших скоростях ветра. Задача решается следующим образом.
Ветроэнергетическая установка выполняется в виде конического конфузора, предназначенного для забора воздуха по площади его наибольшего сечения и заканчивающегося
продольной щелью по его длине. На выходе из щели устанавливается многолопастная
турбина с осью вращения перпендикулярной направлению потока воздуха.
Для снижения рассеивания энергии ветрового потока по торцам конфузора выполняются боковые стенки.
Щель может выполняться не по всей длине конфузора, а по его части за счет использования боковых стенок соответствующего профиля.
На одном валу с турбиной устанавливаются электрический генератор с редуктором
или без него в зависимости от преобладающей скорости ветра в месте установки ВЭУ.
Генератор может устанавливаться на одном или на обоих торцах турбины.
2
BY 12668 C1 2009.12.30
С целью более равномерной загрузки вала турбины и уменьшения вибрации установки
генераторы могут устанавливаться в нескольких местах по длине турбины (разбивка турбины на секции). В этом случае генератор устанавливается под-, над- или рядом с турбиной и соединяется с ее валом с помощью клиноременной, цепной или зубчатой передачи,
имеющей при необходимости, передаточное число направленное на увеличение или
уменьшение скорости вращения генератора, в зависимости от преобладающей скорости
ветра в месте установки ВЭУ.
Конфузор устанавливается на круговой направляющей инструкции, выполняемой из
швеллера, двутавра или другого профиля и скрепляется на стоечных фундаментах, устанавливаемых по периметру направляющей конструкции.
В известных лопастных ВЭУ ветродвигатель устанавливается на одной центральной
опоре. При большой мощности ВЭУ на эту опору действуют большие механические нагрузки, что требует применения высокопрочных и дорогих материалов на ее изготовление, а также устройства сложных и дорогих фундаментов.
При установке круговой конструкции на стойках несущие опоры рассредоточены по
периметру направляющей конструкции и поэтому строительство каждой из них будет
значительно проще и дешевле, и в то же время обеспечивать достаточно жесткую пространственную конструкцию. В качестве стоек могут быть использованы, например, серийные железобетонные опоры линий электропередачи, устанавливаемые в сверленые
котлованы, что позволит существенно снизить общую стоимость ВЭУ.
Для снижения стоимости строительства ВЭУ могут выполняться и без поворотных
конструкций при установке конфузора на поверхности земли или на крышах зданий, при
этом поворот конфузора навстречу ветровому потоку осуществляется его поворотом вокруг центральной вертикальной оси, служащей одновременно для защиты от опрокидывания конфузора с помощью ограничителей вертикальных перемещений конфузора.
Снижение мощности ВЭУ при установке ее на поверхности земли из-за снижения приземной скорости ветра может быть скомпенсировано путем увеличения площади входного
сечения конфузора.
Для защиты от разрушения ВЭУ при ураганных скоростях ветра на наклонных стенках конфузора выполняются поворотные створки, автоматически открывающиеся при
предельно допустимых напорах ветра. На чертеже фиг. 2 створки поз. 12 показаны пунктиром.
Поскольку конфузор является своеобразным усилителем скорости ветра, предлагаемые установки могут использоваться в районах с небольшими скоростями ветра, в которых строительство традиционных ВЭУ экономически нецелесообразно.
На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка в плане.
На фиг. 2 показан вид на ВЭУ сбоку.
На фиг. 3 показано сечение ВЭУ в месте установки турбины.
Ветроэнергетическая установка включает в себя: 1 - конический конфузор, 2 - многолопастная турбина, 3 - электрический генератор, 4 - центральная ось вращения с защитой
от опрокидывания, 5 - круговая направляющая конструкция, 6 - направляющее колесо с
приводом для перемещения, 7 - направляющее колесо, 8 - опорные стойки, 9 - датчик направления ветра, 10 - система автоматической ориентации конфузора, 11 - привод направляющего колеса, 12 - поворотные створки.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
Датчик направления ветра 9 через систему автоматики воздействует на привод 11 ведущего направляющего колеса 6 таким образом, что входное сечение конфузора всегда
направлено навстречу ветровому потоку.
Ветровой поток, охватываемый конфузором, направляется на продольную щелевую
турбину 2 и приводит во вращение электрический генератор 3 для выработки электрической энергии.
3
BY 12668 C1 2009.12.30
Источники информации:
1. Зубарев В. В. Проблемы использования ветра для электрификации.- M., 1980.
2. Патент США 113 6249059ВА, МПК 7 030 9/00.
3. Патент РФ Р11 2248465, МПК P 03О 3/04, 2001.
Фиг. 1
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
108 Кб
Теги
by12668, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа