close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 06039

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6039
(13) C1
(19)
7
(51) F 03D 9/00,
(12)
B 63H 9/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
КОМБИНИРОВАННАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
(21) Номер заявки: a 20010328
(22) 2001.04.06
(46) 2004.03.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Жлобич Анатолий Викторович; Санкович Евгений Савельевич;
Хвесько Геннадий Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(57)
1. Комбинированная ветроэнергетическая установка, содержащая полую вертикальную
башню на опорах, ветродвигатель с вертикальным валом и электрогенератором, по меньшей мере одну газотурбинную установку, газовый эжектор, редуктор, сообщенный с электрогенератором, отличающаяся тем, что содержит здание, снабженное теплоизоляцией
стенок и размещенное по центру башни на плоских опорах, которые, как и опоры башни,
установлены с возможностью поворота и эксцентрично башне, выполненный в грунте
смежный отсек, в котором размещены редуктор и сообщенный с ним электрогенератор, а
под зданием в каналах грунта размещена горизонтально газотурбинная установка, выход
которой сообщен с газовым эжектором, выполненным криволинейным.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что включает две или более газотурбинные установки, расположенные в каналах симметрично между собой с выходом в газовый эжектор.
BY 6039 C1
(56)
RU 2042046 C1, 1995.
RU 2139225 C1, 1997.
RU 2015412 C1, 1994.
US 3974394 A, 1976.
Фиг. 1
BY 6039 C1
Изобретение относится к области энергетики, а именно к силовым установкам с комбинированным использованием энергии ветра и газотурбинных двигателей.
Известно применение автономной газотурбинной установки (ГТУ) для создания искусственного ветра и вентиляции пространства глубоких карьеров на открытых горных
разработках [1]. По данным [2] здесь использованы как турбовинтовой двигатель, так и
турбореактивный - с эжекторным устройством.
Известна также судовая энергетическая установка [3], содержащая поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и ветряной двигатель с валом отбора мощности для
привода вспомогательных агрегатов или получения электрической энергии, накапливаемой в аккумуляторе.
О широком распространении в мире комбинированных ветродизельных установок
свидетельствуют труды конференции [4].
В свою очередь в работе [5] дан анализ работы ветрогазотурбинных установок с горизонтальной осью вращения ротора при использовании пневмопередачи для привода электрогенератора. Характерными особенностями таких установок являются наличие полых
лопастей, эжектора на периферии лопасти с подачей подогретого газа. Таким путем достигается газодинамическая связь между газовым трактом пневмопередачи и ГТУ (однопоточная схема).
Аналогом заявляемого изобретения служит судовая ветроэнергетическая установка
[6], которая содержит вертикальную вытяжную башню с ветродвигателем внутри нее, в
верхней части. Установка не может максимально использовать все воздушные потоки, обдувающие судно, хотя это предполагается.
Близким аналогом заявляемой разработки служит патент России [7], по которому газовая турбина ветроэнергетической установки работает на парогазовой смеси, поступающей из
подземного сооружения, где источником теплоты служат окружающие породы. Установка
отличается и тем, что газовая турбина размещена вертикально, снабжена на входе многоступенчатым эжектором, однако не имеет газодинамической связи с ветроколесом. Основной
недостаток упомянутой установки - сложность конструкции, следовательно, трудность ее
изготовления в связи с необходимостью бурить сверхглубокие скважины с размещением в
них длинных трубопроводов.
Разработки по патентам [6] и [7] приняты прототипами как ближайшие для предлагаемого изобретения, хотя каждая из них содержит свою идею.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности комбинированной ветроустановки в случае альтернативного использования ГТУ вместо поршневого ДВС.
Задача решается тем, что комбинированная ветроэнергетическая установка, содержащая полую вертикальную башню на опорах, ветродвигатель с вертикальным валом и электрогенератором в здании по центру башни, а также, по меньшей мере, одну газотурбинную
установку с газовым эжектором, редуктором и электрогенератором, оборудована таким
образом, что газотурбинная установка и газовый эжектор на выходе из нее размещены в
каналах грунта под зданием, а редуктор и электрогенератор - в смежном подземном отсеке.
Здание по центру башни, снабженное теплоизоляцией стенок, размещено на плоских
опорах, которые, как и опоры башни, установлены с поворотом и эксцентрично башне.
В свою очередь газовый эжектор размещен вертикально, соосно башне, выполнен
криволинейным и снабжен шумоизоляцией стенок.
При одновременном использовании двух или более ГТУ последние расположены в
каналах грунта горизонтально и симметрично между собой с выходом в газовый эжектор.
Существенное отличие предлагаемой установки состоит в том, что кроме внешнего
естественного ветра на башне используются внутренние потоки газов, благодаря которым
обеспечивается газодинамическая связь между ветродвигателем и ГТУ как единой системы. За счет поворота опор создается закрутка газового потока перед лопастями ветродвигателя по сечению башни.
2
BY 6039 C1
В то же время размещение ГТУ и эжектора в каналах грунта обеспечивает звукоизоляцию, а наличие смежного подземного отсека позволяет размещать и вспомогательные
системы (топливо- и маслоснабжения, автоматического регулирования, электрические аппараты и др.).
На фиг. 1 показан общий вид комбинированной ветроэнергетической установки; на
фиг. 2 - вид сверху, сечения А-А и Б-Б.
Установку размещают на высоком участке пересеченной местности. Она представляет
собой вертикальную полую башню 1 конфузорно-диффузорного типа, оборудованную
нижними плоскими опорами 2. Над башней 1 расположены удлиненные лопасти 3 пропеллерного типа или другой известной конструкции, а внутри башни - укороченные лопасти 4 на общем вертикальном валу 5. Опорный и упорный подшипники вала закреплены в
здании 6, расположенном по центру башни 1. Через механизм передач 7 и муфту 8 вал 5
связан с электрогенератором 9, питающим аккумулятор 10 или другие потребители энергии.
Здание 6 расположено на плоских опорах 11, установленных с поворотом, тангенциально по отношению к башне 1, но в стыке с нею. Верхний пояс башни 1 и корпус здания
6 соединены между собой траверсами 12 (системой растяжек).
Газотурбинная установка 13 снабжена воздухоочистителем 14 и размещена горизонтально в пространстве кольцевого канала 15, сообщенного с криволинейным эжектором 16,
оборудованном в грунте по оси башни 1. Вал ГТУ передает вращение через редуктор 17
на электрогенератор 18, установленный в смежном теплоизолированном отсеке 19 с отдельным входом (не показан).
Подземное помещение 19 предназначено также для размещения систем топливоснабжения ГТУ, автоматического регулирования, других систем и сообщено вентиляционным
каналом 20 с эжектором 16.
Стенки эжектора 16 выполнены из звукоизоляционного материала, пол здания 6 покрыт жаростойкой изоляцией 21, а снаружи здания оборудовано теплозащитное ограждение 22.
Комбинированная ветроэнергетическая установка действует следующим образом.
При благоприятных условиях, когда на склонах возвышенности дует сильный восходящий местный ветер [8], воздушный поток направляется в нижнюю часть башни 1 и получает начальную закрутку с помощью нижних опор 2. После дополнительной закрутки в
опорах 11 поток движется в диффузорную часть башни 1 на укороченные лопасти 4, а
также на лопасти 3 ветродвигателя, которые в совокупности создают большое геометрическое заполнение ротора. Опоры 2 и 11 выполняют роль направляющего аппарата для
лопастей ветродвигателя в условиях неравномерности потока внутри башни.
Горизонтальные потоки ветра притормаживаются снаружи башни 1, изменяют направление на вертикальное перед удлиненными лопастями 3. Формированию вертикального движения ветра способствует нагрев и плавучесть воздуха на поверхности башни 1
при солнечной погоде, а также при работе ГТУ.
Вал 5 ветродвигателя через механизм передач 7 и муфту 8 вращает вал электрогенератора 9, вырабатывающего ток для аккумулятора 10.
При среднем ветре, когда есть недовыработка электрической энергии ветродвигателем, автоматически запускается ГТУ 13, работающая с постоянной частотой вращения на
частичных нагрузках. При этом через редуктор 17 синхронно подключается электрогенератор 18, покрывающий дефицит энергии. Воздух на входе ГТУ поступает в воздухоочиститель 14 и отдельным потоком движется в канал 15 за счет подсоса отработавшими
газами в эжекторе 16. Объединенный газовый поток получает закрутку на опорах 11, и,
будучи нагретым, движется в диффузоре башни 1 на лопасти 3 и 4 ветродвигателя. Таким
образом, отработавшие газы ГТУ благодаря газодинамической связи создают искусственный ветер и тем самым частично поддерживают суммарную мощность ветроэнергетической установки.
3
BY 6039 C1
При очень слабом ветре или при полном штиле электрогенератор 9 с помощью муфты 8
отключен, также отключен и ветродвигатель или вращается в потоке отработавших газов
ГТУ (режим авторотации). ГТУ работает с номинальной мощностью, и газовый эжектор
16 интенсивно охлаждает корпус ГТУ, вентилирует по каналам 20 отсек 19, снижает шум
газового потока благодаря перемешиванию [9], звукоизоляции своих стенок и грунта.
Нормальное тепловое состояние в здании 6 поддерживается благодаря теплоизоляции 21 и ограждению 22, а также эжекции воздуха в пространстве башни 1. В свою
очередь нагрев лопастей ветродвигателя, особенно если они выполнены из пористого материала, с наличием каналов или полыми, препятствует обледенению [10].
Предлагаемая ветроэнергетическая установка, будучи комбинированной, готова к
эксплуатации в любое время года, обеспечивает энергосбережение вследствие периодичности работы ГТУ и экономии жидкого и газообразного топлива, удовлетворяет экологическим требованиям по шуму и токсичности отработавших газов.
Ветродвигатель легко запускается в холодных условиях равно как и ГТУ, снабженная
системой автоматики в теплоизолированном помещении.
В целом ветроэнергетическая установка представляет стратегический объект, поскольку ГТУ может работать автономно в подземных условиях питаясь из крупного топливохранилища.
Источники информации:
1. Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров. - М.: Недра, 1983.
2. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров. - М.: Недра, 1975.
3. А.с. СССР 1703856 А1, МПК F 03D 9/00, F 02G 5/00, 1992.
4. Труды конференции: Eur. Community Wind Energy Conf.; Madrid, 10-14 Sept., 1990. Bedford, 1990.
5. Янсон Н.Я. Ветрогазотурбинные установки с пневмопередачей для привода электрогенератора. Вестник МГТУ. - Серия машиностроение, 1999. - № 3.
6. Патент Российской Федерации 2139225 С1, МПК 6 В 63Н 9/00, F 03D 3/04, 1999.
7. Нестеров Г.И., Тихомиров А.Г., Тихомиров А.А. Ветроэнергетическая установка.
Патент РФ 2042046 С1, МПК6 F 03D 9/02, 1995.
8. Скорер Р. Аэрогидродинамика окружающей среды. - М.: Мир, 1980. - С. 383.
9. Погодин А.С. Шумоглушащие устройства. - М.: Машиностроение, 1973. - С. 132-139.
10. Заявка Германии 19621485, МПК6 F 03D 11/00, В 6 D 15/18, 1998.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
158 Кб
Теги
06039, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа