Ветроэнергетический комплекс

Авторы патента:

Бурмистров Евгений Александрович (RU)

F03D3/00 - Ветряные двигатели с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра (регулирование F03D 7/00)

Владельцы патента RU 2543370:

Бурмистров Евгений Александрович (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетическим комплексам и может быть использовано в народном хозяйстве. Ветроэнергетический комплекс содержит электрогенераторы, вращаемые одной или несколькими аэротурбинами с вертикальной осью вращения. Лопасти аэротурбин крепятся внутренними концами в пазах окружностей дисков. Диски равномерно распределены по длине вала и жестко соединены с ним. Между дисками, поверхностью вала и концами лопастей образовано пространство, через которое соединены все межлопастные полости. Острые края лопастей заглушены противосвистящими приспособлениями. Аэротурбина состоит из нескольких поставленных друг на друга, скрепленных между собой и с валом турбин, образуя многосекционную аэротурбину. Число лопастей и высоту вышестоящих турбин сокращают пропорционально увеличению скорости ветра с высотой. Вал состоит из звеньев с фланцами на концах и опирается через подшипники на рамы. Фланцы жестко соединены между собой и основаниями секций. Рамы установлены на опорах. Вал соединен через системы передачи вращения с электрогенераторами и имеет систему торможения. Изобретение позволяет повысить мощность ветроэнергетического комплекса и свести уровень шума при работе к минимуму. 3 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетическим системам и может быть использовано в народном хозяйстве. Прототипом изобретения является "Ветровая электростанция с вертикальной двухступенчатой вихревой аэротурбиной с центробежными ограничителями скорости вращения аэротурбины" (патент №2392489) Недостаток - сложность конструкции, свистящие шумы и небольшая мощность. Техническим результатом данного изобретения является повышение мощности и сведение шума при работе к минимуму.

Указанный технический результат достигается тем, что ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС содержит электрогенераторы, вращаемые одной или несколькими аэротурбинами с вертикальной осью вращения, в которых поток воздуха, проходя через весь корпус турбины, задействует и лопасти, находящиеся с подветренной стороны, создавая дополнительную реактивную тягу на их изгибах при выходе из турбины. Для этого лопасти крепятся внутренними концами в пазах окружностей дисков, равномерно распределенных по длине вала и жестко соединенных с ним. Между дисками, поверхностью вала и концами лопастей образуется пространство, через которое сообщаются все подлопастные полости, позволяя воздуху проходить через всю турбину. Мощность увеличится на аэротурбине, состоящей из нескольких, поставленных друг на друга и жестко соединенных между собой и с валом, аэротурбин, образующих таким образом многосекционную аэротурбину. Так как скорость ветра с высотой увеличивается, то число лопастей и высоту вышестоящих секционных турбин сокращают пропорционально увеличению скорости ветра, что позволяет сохранить равномерную нагрузку на валу по всей его длине. Вал сплошной или полый состоит из звеньев с фланцами на торцах, жестко соединенных между собой, что дает возможность заменять секционные турбины при их поломках. Вал опирается через подшипники на рамы, установочные на опорах, связан с электрогенераторами через системы передачи вращения и имеет систему торможения. Она состоит из массивного диска-маховика, жестко соединенного с валом турбины, и двух пар тормозных колодок, находящихся на диаметрально противоположных сторонах писка, в каждой из которых колодки располагаются над противоположными поверхностями диска, что исключает появление изгибающего момента на диске. Колодки приводятся в рабочее положение пневмо- или гидросистемами. Чтобы уменьшить свист, издаваемый на острых концах лопастей, их загибают, образуя утолщения, или делают шумопоглащающие насадки на острых концах лопастей.

На фиг.1 и 2 показаны общий вид ветроэнергетического комплекса и его вид сверху. Как видно, комплекс состоит их трех аэротурбин (AT)1 с вертикальной осью вращения, каждая из которых состоит из пяти секций 1-I. Аэротурбины опираются через подшипники 9 (фиг.3) на рамы, поставленные на опорах 4 и 6. Нижние опоры 6 образуют каркас здания 5, внутри которого размещаются низкооборотные электрогенераторы 3 типа ГС и ВГС, вращаемые аэротурбинами 1. Так как скорость ветра с высотой увеличивается, то число лопастей 1-2 и высоту вышестоящих аэротурбин сокращают пропорционально увеличению скорости ветра, что позволяет сохранить равномерную нагрузку на валу 17 (фиг.3) турбины.

На фиг.3 показана структурная схема AT с нагрузкой на низкооборотный горизонтальный электрогенератор ГС 3. Основой AT является полый или сплошной вал 17. Он многозвенный. Каждое звено на концах имеет фланцы 16. Между фланцами 16 двух соседних звеньев вала закрепляется сплошной диск 15 с пазами на окружности для постановки внутренних концов лопастей 1-2. При этой на этих концах делают насадки или утолщения, закрывающие их острые края, для снижения шума и свиста. Технологически рентабельно делать фланцы 16 по форме дисков 15, заменяя их фланцами-дисками 15/16.

Наружные концы лопастей стянуты узкими кольцами-обручами, а торцы закрепляются на основаниях 14 секционных аэротурбин. Основания верхней и нижней секционных турбин жестко соединяются с основаниями 13 конусных обтекателей турбины 1-3. Все основания (кроме верхней) имеют наклонные плоскости для стока атмосферных осадков. Основания соседних секций закрепляются между фланцами-дисками 15/16 вала 17. Вал, проходя через конусообразную крышу 7 здания 5 (фиг.1), подшипник 9 на нижней раме 2, опускается в здание 5 и опирается внизу на подпятник качения 9. В здании на валу 17 монтируются одна или несколько систем передач вращения 12 для привода низкооборотных генераторов 3 через маховики, используемые как стабилизаторы и аккумуляторы энергии вращения 18, управляемые12-I и обгонные 12-2 муфты сцепления и редукторы или мультипликаторы 12-3. На фиг.2 пунктиром показан один из вариантов нагрузок аэротурбин AT-1÷3 на горизонтальные ГС и вертикальный ВГС электрогенераторы 3. На один мощный электрогенератор ВГС могут работать две аэротурбины AT-1 и АТ-2.

Все аэротурбины имеют тормозные системы 8. Их основой является диск 10, жестко связанный с валом 17 и выполняющий еще роль маховика, и две пары тормозных колодок 11, находящихся на диаметрально противоположных сторонах диска и расположенных по обеим поверхностям его, что поможет исключить изгибающий момент на диске. Тормозные колодки 11 приводятся в действие (прижимаются к диску) пневмо- или гидросистемами.

На опорах 4, поддерживающих верхнюю раму 2 (фиг.1) по всей их высоте монтируются приспособления в виде рельсов, по которым могут передвигаться и фиксироваться на любой высоте площадки обслуживания 19 с откидными мостиками 19-I.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВЕТРОЭНЕРГРТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА. Во всех AT имеются центральные полости, образуемые ваннами-дисками 15/16 (см. фиг.3, поперечное сечение А-А), поверхностью вала 17 и внутренними концами лопастей 1-2 с свистопоглощаемыми приспособлениями на острых краях, вмонтированными в пазы15-I диска15 или фланца 15/16. Через эти полости сообщаются все межлопастные пространства. Поэтому, как показано на фиг.3, сечение А-А, поток воздуха проходит через всю аэротурбину, задействуя все лопасти 1-2 и повышая ее КПД, так как и напорной силе потока воздуха добавляется еще и реактивная сила от течения потока по изогнутым поверхностям лопастей 1-2 на выходе из турбины. Вращение АТ 1 передается через систему передачи вращения 12, маховик 18, управляемую 12-1 и обгонную 12-2 муфты, редуктор или мультипликатор 12-3 на низкообразный электрогенератор 3. Как показано на фиг.2, 3, одна аэротурбина может быть нагружена на два электрогенератора типа ГС. Чтобы свести моменты вращения на рамах 2 к минимуму, вращения аэротурбин делают разносторонними. В тормозной системе необходимо применить и автоматический способ регулирования скорости вращения АТ, ограничивающий скорость при ураганном ветре.

Ветроэнергетические комплексы найдут широкое применение в прибрежных морских и океанских зонах и других районах с благоприятным ветровым режимом.

Ветроэнергетический комплекс содержит электрогенераторы, вращаемые одной или несколькими аэротурбинами с вертикальной осью вращения, в которых лопасти крепятся внутренними концами в пазах окружностей дисков, равномерно распределенных по длине вала и жестко соединенных с ним, в результате чего между дисками, поверхностью вала и концами лопастей, острые края которых заглушены противосвистящими приспособлениями, образуется пространство, через которое соединяются все межлопастные полости, позволяя потоку воздуха проходить через всю турбину, задействуя и лопасти, находящиеся с подветренной стороны, и создавая дополнительную реактивную тягу на их изгибах при выходе из турбины, причем мощность увеличивается в многосекционной аэротурбине, состоящей из нескольких поставленных друг на друга и скрепленных между собой и с валом турбин, при этом число лопастей и высоту вышестоящих турбин сокращают пропорционально увеличению скорости ветра с высотой, что позволяет сохранить равномерную нагрузку по всей длине вала, состоящего из звеньев с фланцами на концах, жестко соединенных между собой, и основаниями секций, опирающегося через подшипники на рамы, установленные на опорах, соединенного через системы передачи вращения с электрогенераторами и имеющего систему торможения, которая включает в себя массивный диск-маховик, соединенный с валом турбины, и две пары тормозных колодок, находящихся на диаметрально противоположных сторонах диска, в каждой из которых колодки располагаются над обеими поверхностями диска, что исключает появление изгибающего момента на диске в моменты приведения их в рабочее положение пневмо- или гидросистемами.

(57) Изобретение относится к устройству для генерации электроэнергии из энергии ветра, содержащему лопаточный блок (5), блок (6) сбора ветра и блок (8) управления. Лопаточный блок (5) содержит вертикальный вал (51), установленный с возможностью вращения на основании (4), и множество лопаток (521), неподвижно прикрепленных вокруг вала (51) и приводимых во вращение ветром.

Вертикально-осевой ветродвигатель с экраном // 2537666

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет регулировать скорость вращения ротора ветродвигателя, а также защитить его от наледи и налипания снега. Конструкция ветродвигателя отличается тем, что снабжена механизмом поворота экрана, позволяющим принудительно повернуть его вокруг своей оси и полностью или частично перекрыть ротор ветродвигателя от потока ветра и других атмосферных воздействий.

Аэростатный ветрогенератор // 2537664

Изобретение направлено на улучшение пространственной устойчивости конструкции для получения электроэнергии больших и крупных мощностей от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы над внутриконтинентальными регионами.

Аэро-высотный ветрогенератор // 2535427

Изобретение позволяет надежно и устойчиво получать электроэнергию сверхкрупной мощности от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы, прежде всего на материковых территориях.

Ротор // 2534326

Изобретение относится к конструкции роторов, используемых преимущественно с возобновляемыми источниками энергии (как воздушными, так и водными). Сущность изобретения состоит в том, что в роторе с чашеобразными элементами, смонтированными на валу, элементы выполнены в виде конусных улиток, вершины конусов в которых могут быть в плоскости симметрии чашки или могут быть асимметричными по отношению к плоскости симметрии чашки.

Гидроэлектрическая энергосистема и турбина в трубе // 2526604

Изобретение относится к области гидроэлектрической выработки электроэнергии. Сферическая турбина 96 выполнена для вращения в поперечном направлении в цилиндрической трубе под действием рабочего вещества, протекающего через трубу в любом направлении.

Крыльчато-парусная ветроэнергетическая установка // 2526415

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования и использования энергии ветра. Установка содержит поворотную стойку, несущую жестко закрепленный на ее верхнем конце подшипниковый узел с двухконцевым горизонтальным валом, один конец которого связан с генератором, а на другом конце жестко закреплен мах, несущий по меньшей мере две съемных лопасти.

Статор сегментного ветроэлектрогенератора // 2523685

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Статор сегментного ветроэлектрогенератора содержит источник возбуждения, Г-образные магнитопроводы, катушки, основание, крепежные элементы, между основными катушками установлены дополнительные катушки с сердечниками, снаружи которых размещены сегментно-образные вставки.

Ветроустановка // 2522271

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроустановка содержит воздухозаборник с расположенным внутри него ветроколесом с лопастями, прикрепленными к верхнему и нижнему кольцам, опирающимся на центрирующие ролики, установленные на валах роторов преобразователей энергии, расположенные сверху и снизу разрежители потока.

Парнолопастная турбина // 2521902

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения вала. Турбина ветрогенератора с вертикальной осью вращения содержит вытянутые лопасти, продольные оси которых параллельны друг другу.

Ветроэнергетическая установка // 2543905

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к конструкциям ветроприемных устройств с осью вращения ротора, перпендикулярной к направлению ветра. Установка содержит ветроприемное устройство, выполненное в виде ветроколеса, установленного с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и имеет лопасти, расположенные на ободе ветроколеса и установленные на валах, находящихся на оси симметрии лопастей. Вал каждой лопасти соединен с валом собственного привода, осуществляющего разворот лопасти. Ветроколесо выполнено в виде косого сечения цилиндра с максимальной высотой продольного диаметрального сечения не менее удвоенной высоты лопастей. Изобретение направлено на повышение удельной мощности ветроустановки при номинальной скорости ветра. 4 ил.

Вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата компрессорной станции // 2544895

Изобретение относится к энергетическим установкам, а более конкретно к вихревым энергетическим установкам газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов. Сущность изобретения: вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата (ГПА) компрессорной станции содержит корпус гиперболической формы (6), установленный над выхлопной трубой (1) газоперекачивающего агрегата, в центре корпуса по его оси размещены электрогенератор (8), направляющий аппарат газовоздушного потока (9) и одноступенчатая турбина (10). Верхняя часть корпуса соединена через подшипниковую опору с вытяжным устройством - трубой Вентури (12) с направляющим аппаратом (13), устанавливаемой по направлению ветра, в нижней части корпуса размещен входной направляющий аппарат воздушного потока, стенки его тангенциальных каналов образованы криволинейными панелями, состоящими из трубок газоохладителя (4), соединенных металлическими полосами, верхние концы трубок газоохладителя связаны с трубопроводом горячего газа ((7) сжатого в нагнетателе ГПА, а их нижние концы соединены со сборным трубопроводом охлажденного газа (2). Изобретение направлено на увеличение электрической мощности установки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Ветровая электростанция // 2546366

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую и электрическую энергию. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок, содержащих ветровые колеса с электрогенератором, нагревательный элемент и аэродинамическую трубу. Ветровые колеса с электрогенератором расположены в подземных туннелях, соединенных с башней, в которой расположены газовые горелки, создающие постоянный воздушный поток. По центру башни расположена перфорированная тонкостенная керамическая труба и водопровод с соплами внутри нее, газовые горелки нагревают керамическую трубу, а ее диффузное инфракрасное излучение активно поглощается парами воды, которые вместе с отработанными нагретыми газами перемещаются вверх и быстрее нагревают воздух в аэродинамической трубе, что создает требуемый для возникновения тяги градиент температуры с внешней средой, в дальнейшем поток усиливается за счет перепада атмосферного давления на концах аэродинамической трубы. Использование изобретения позволяет повысить эффективность работы нагревательного элемента, которая, в свою очередь, приведет к повышению эффективности ветровой электростанции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Вертикально-осевая ветроустановка // 2546892

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в электромашиностроении. Вертикально-осевая ветроустановка содержит ступицу, жестко зафиксированную в пространстве, располагаемую в центре вращения, в которой скомпонованы электрогенератор и ротор. Ротор содержит цилиндрический вал, от которого радиально в горизонтальной плоскости отходят закрытые в аэродинамические обтекатели силовые траверсы, на концах которых закреплены вертикальные лопасти. Цилиндрический вал с возможностью вращения пропущен через направляющую втулку, жестко закрепленную на торце вертикальной мачты. Электрогенератор содержит корпус, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, скрепленный со ступицей, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки. В цилиндрической полости статора с возможностью вращения размещен ротор электрогенератора. Ротор включает в себя индуктор, выполненный с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха или с радиальным или тангенциальным намагничиванием. Корпус электрогенератора, снабжен первым и вторым щитами, выполненными с возможностью жесткого скрепления с соответствующими торцевыми кромками корпуса электрогенератора. Использование данного изобретения приводит к повышению ресурса и надежности работы ветроустановки и ее электрогенератора за счет существенного уменьшения трения в подшипниках, повышения КПД генератора, уменьшения массы вращающихся деталей, увеличения окружной скорости индуктора электрогенератора. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ветроэнергетическая установка и способ производства электроэнергии // 2546897

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам и способам производства электроэнергии. Основным элементом ветроэнергетической установки является аэродинамическая поверхность в форме крыла, в теле которого выполнен канал, соединяющий противоположные поверхности крыла. Засасываемый в этот канал воздух приводит во вращение турбину и связанный с ней электрогенератор. Установка может быть стационарной или мобильной. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Вертикально-осевая ветроустановка // 2548697

Изобретение относится к области ветроэнергетики и электротехники и, в частности, к электромашиностроению. Вертикально-осевая ветроустановка содержит ступицу, в которой скомпонован электрогенератор и ротор, включающий ряд вращающихся вокруг вертикальной оси вертикальных лопастей. На ступице установлен статор, внешней поверхности которого придана цилиндрическая форма, при этом он охвачен цилиндрической полостью ротора. Пазы статора, в которых уложены катушки обмотки, размещены с внешней стороны статора и открыты к обращенной к ним поверхности цилиндрической полости ротора. Внутренняя поверхность полости ротора, обращенная к статору, снабжена кольцевым выступом с пазом, в котором смонтирован индуктор, содержащий планки, ориентированные вдоль продольной оси ротора, выполненные из постоянных магнитов, с образованием составного магнитного кольца. При этом планки намагничены так, что между радиально намагниченными магнитами размещены тангенциально намагниченные, с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха. Подшипниковый узел электромашины содержит магнитные радиальные подшипники, размещенные в зазорах между кромками торцевых щитов электрогенератора и обращенных к ним поверхностях ротора, а также содержит магнитные упорные подшипники, размещенные в зазорах между поверхностями торцевых щитов электрогенератора и обращенных к ним поверхностях выступа ротора. Использование изобретения приводит к повышению ресурса ветроустановки и ее электрогенератора, уменьшению трения в подшипниках, увеличению окружной скорости индуктора электрогенератора, самораскрутке ротора при низких скоростях ветра. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Вертикальный ротор // 2548699

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэлектрогенераторах с вертикальной осью вращения. Вертикальный ротор содержит вертикальный вал, активные лопасти, соединенные гибкими связями с валом. Места крепления лопастей соединяются между собой дополнительными гибкими связями. Преимуществом данного ротора является его простота, надежность и технологичность, которые обусловлены доступностью основных компонентов. 2 ил.

Ветродвигатель // 2550993

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения механической и электрической энергии. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения содержит ветровую турбину. Ветровая турбина состоит, по меньшей мере, из одной секции. В секции установлены лопасти S-образной формы. Секция снабжена каркасом в виде многоугольной призмы с поворотными ветронаправляющими экранами. Ветронаправляющие экраны установлены на каждой стороне многоугольной призмы с возможностью обеспечения плавного перетекания воздуха с них на лопасти S-образной формы ветровой турбины. Ветродвигатель выполнен в виде башни. Ветронаправляющие экраны выполнены поворотными с углом поворота от 0 до 90° с возможностью выполнения функции жалюзи и прикрытия каждой стороны каркаса. По углам ветронаправляющие экраны снабжены замками. В нижней части башни установлены машинный зал и операторское помещение. Технический результат заключается в повышении прочности конструкции, увеличении мощности ветродвигателя и снижении шума. 3 ил.

Ветродвигатель // 2551444

Изобретение может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения и набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное колесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого энергетического уровня. Количество основных лопастей первого энергетического уровня равно диаметру наружной обечайки в метрах, а на внутренней поверхности наружной обечайки между основными лопастями дополнительно закреплены лопасти промежуточного энергетического уровня, связанные блокирующим кольцом. Использование изобретения позволяет значительно уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергетической установки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Энергетическая установка // 2555090

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано как ветро(гидро)генератор, не имеющий лопастей. Изобретение основано на новом принципе построения энергетической установки на базе аэродинамического элемента (1) в виде крыла. Аэродинамический элемент (1) имеет симметричный профиль с эжекционными щелями (2) на его выпуклых поверхностях. Внутри аэродинамического элемента (1) сформирован канал с входом (3) на его торцевой поверхности, соединенный с эжекционными щелями (2). Канал выполнен с возможностью подачи проходящего по нему потока воздуха на турбину, соединенную с одним или несколькими электрогенераторами. Техническим результатом изобретения является уменьшение отрицательного влияния на окружающую среду со стороны энергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.