Самоориентируемый ветроагрегат

 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветророторам, преобразующим энергию ветра во вращение ротора. Сущность изобретения: самоориентируемый ветроагрегат содержит наклонный к горизонтальной поверхности шнековый ротор, который состоит из ступицы и закрепленных на ней винтовых лопастей. С целью повышения эффективности использования энергии ветра за счет подъема шнекового ротора над землей и упрощения конструкции ветроагрегата ротор смонтирован на поворотной конструкции. Поворотная конструкция установлена на мачте и образована шнековым ротором, вертикальной стойкой с возможностью поворачиваться вокруг мачты и распоркой. Все три элемента поворотной конструкции соединены между собой с помощью шарниров. 1 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветророторам, преобразующим энергию ветра во вращение ротора.

Известен ветроагрегат (патент России N 1225912, кл. F 03 D 5/00, автор И. И. Смульский, 1986), включающий наклонный к горизонтальной плоскости шнековый ротор, который состоит из ступицы и закрепленных на ней винтовых лопастей и установленный на верхнюю и нижнюю опоры. Ориентация ветроагрегата на ветер осуществляется автоматически поворотом ротора вокруг верхней опоры, при этом нижняя опора катится по горизонтальной плоскости. Конструкция не позволяет поднять ветроротор над землей в область больших скоростей ветра. Либо необходимо вместе с ветроротором поднимать над землей горизонтальную плоскость, что приводит к существенному утяжелению ветроустановки.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности использования энергии ветра за счет подъема шнекового ротора над землей и упрощения конструкции ветроагрегата. Для решения технической задачи в самоориентируемом ветроагрегате, содержащем наклонный к горизонтальной плоскости шнековый ротор, который состоит из ступицы и закрепленных на ней винтовых лопастей, ротор смонтирован на поворотной конструкции, установленной на мачте. А поворотная конструкция образована шнековым ротором, вертикальной стойкой, с возможностью поворачиваться вокруг мачты, верхней частью и распоркой, которые соединены между собой с помощью шарниров.

На чертеже схематически представлен самоориентируемый ветроагрегат.

Самоориентируемый ветроагрегат содержит наклонный к горизонтальной поверхности шнековый ротор 1, который состоит из ступицы 2 и закрепленных на ней винтовых лопастей 3. Ротор имеет возможность вращаться в нижней подшипниковой опоре 5. Ротор 1, вертикальная стойка 6 и распорка 7 образуют поворотную конструкцию, которая может поворачиваться вокруг мачты в процессе ориентирования ветроагрегата на ветер. С верхней частью стойки 6 шарниром 9 соединена верхняя подшипниковая опора ротора 5. Распорка 7 посредством шарниров 10 и 11 соединена с нижней подшипниковой опорой ротора 4 и стойкой 6. Мачта 8 поддерживается в вертикальном положении четырьмя растяжками 12. Вращение от ротора 1 через карданный вал 13 передается редуктору 14 и электрогенератору 15.

Самоориентируемый ветроагрегат работает следующим образом. При направлении ветра V (см. чертеж) поток обтекает стойку 6 и воздействует на шнековый ротор 1, установленный наклонно к горизонтальной плоскости. Давление ветра больше воздействует на участки лопастей, расположенные с одной стороны от оси ротора, и он начинает вращаться. Через карданный вал 13 и редуктор 14 ветроротор 1 приводит во вращение электрогенератор 15 и последний вырабатывает электроэнергию. Возможны и другие схемы отбора мощности от ветроротора. Например, с помощью эксцентрикового или кривошипного механизма вращение ротора преобразуется в возвратно-поступательное движение тяги, расположенной внутри мачты. Либо вращающий момент от ветроротора передается вниз расположенным внутри мачты валом. В этих двух случаях устройства для использования мощности могут быть расположены на земле.

При смене направления ветра на ротор 1 начинает действовать составляющая силы давления, нормальная к плоскости поворотной конструкции, образованной ротором 1, стойкой 6 и распоркой 7. Под воздействием силы поворотная конструкция поворачивается до тех пор, пока ее плоскость не будет направлена по ветру.

Был конструктивно проработан проект самоориентируемого ветроагрегата на 2 кВт с диаметром шнекового ротора 2 м и расположенными сверху редуктором и электрогенератором, кинематически связанными с шнековым ротором с помощью карданного вала.

Было выполнено два варианта самоориентируемого ветроагрегата: один с шнековым ротором диаметром 200 мм, другой с шнековым ротором диаметром 500 мм. Они испытывались на крыше восьмиэтажного здания и на открытой местности. Вращение от роторов преобразовывалось в возвратно-поступательное движение тяги, которая приводила в действие расположенный внизу насос. Устойчивая работа этих ветронасосов в течение длительного времени подтвердила работоспособность и эффективность самоориентируемого ветроагрегата. Такие самоориентируемые ветроагрегаты весьма эффективно использовать на малые мощности (например, до нескольких кВт), когда габариты роторов невелики. Установка их на мачте в области больших скоростей ветра значительно увеличивает их мощность.

Формула изобретения

Самоориентируемый ветроагрегат, содержащий наклонный к горизонтальной плоскости шнековый ротор, который состоит из ступицы и закрепленных на ней винтовых лопастей, отличающийся тем, что он смонтирован на поворотной конструкции, установленной на мачте, а поворотная конструкция образована шнековым ротором, вертикальной стойкой, имеющей возможность поворачивания вокруг мачты, и распоркой, которые соединены между собой с помощью шарниров.

РИСУНКИ

Рисунок 1