Вихревая газо-ветроэнергетическая установка

Авторы патента:

Угланов Дмитрий Александрович (RU)

Бирюк Владимир Васильевич (RU)

Лапшина Варвара Александровна (RU)

Цыбизов Юрий Ильич (RU)

Краснорудский Алексей Сергеевич (RU)

Шелудько Леонид Павлович (RU)

Грицин Алексей Валерьевич (RU)

Серебряков Рудольф Анатольевич (RU)

F03D3/04 - с неподвижными ветронаправляющими средствами, например кожухами или каналами (F03D 3/02 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2573061:

Общество с ограниченной ответственностью "ГРИН ЭНЕРДЖИ" (RU)

Изобретение относится к области вихревых энергетических установок. Вихревая газо-ветроэнергетическая установка содержит корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, одноступенчатую осевую турбину, электрогенератор, входной направляющий аппарат с воздушными каналами, осесимметричный канал в основании входного направляющего аппарата. Воздушные каналы разделены вертикальными перегородками и выполнены в виде гиперболоидов вращения. Турбина соединена общим валом с ротором электрогенератора. Осесимметричный канал соединен с выхлопным газоходом газотурбинной установки и снабжен завихривающими направляющими. В верхней части корпуса расположен кожух обтекателя с размещенным в нем электрогенератором. В кольцевом газовоздушном зазоре между корпусом и кожухом обтекателя установлены лопатки осевого направляющего аппарата и одноступенчатая осевая турбина. Вытяжное устройство выполнено в виде трубы Вентури, установленной через подшипник на корпусе установки и снабженной направляющим устройством воздушного потока. Изобретение позволяет вырабатывать электроэнергию с использованием кинетической энергии потоков отходящих газов и набегающего ветрового потока. 2 ил.

Изобретение относится к области вихревых энергетических установок, а более конкретно касается создания вихревых энергетических установок, осуществляющих преобразование энергии восходящего потока совместно с энергией набегающих воздушных потоков.

Известна вихревая ветроустановка, в которой набегающий поток воздуха закручивается и ускоряется с помощью профилированных входных каналов, образованных спиралеобразными направляющими перегородками (Авторское свидетельство СССР N 1657723, МПК F03D 3/04, опубл. 23.06.1991). При этом кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в энергию вихря, которая преобразуется ветроколесом в механическую, а затем в электрическую энергию. Для повышения эффективности ветроустановки воздушный поток с помощью криволинейных направляющих преобразуется в вихреобразные закрученные потоки (Патент РФ N 2002981, МПК F15D 1/00).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является (Патент RU №2093702 С1, МПК F03D 3/04, опубл. 20.01.1997) вихревая ветроустановка, содержащая вытяжное устройство, корпус, направляющий аппарат, выполненный в виде коаксиально установленных в корпусе полых элементов в форме усеченных гиперболоидов вращения, с разделяющими вертикальными перегородками, изогнутыми по спирали, и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения с жесткими профилированными лопастями и установленное над вытяжным цилиндрическим каналом, образованным внутренними торцами вертикальных профилированных перегородок, в основании нижнего направляющего аппарата выполнен вертикальный осесимметричный канал, в котором установлена турбина - преобразователь энергии с электрогенератором. Вертикальный осесимметричный канал используется для эжекции в корпус дополнительного потока воздуха. В основании нижнего направляющего аппарата также выполнены осесимметричные отверстия для использования восходящих тепловых потоков.

Для увеличения энергетической эффективности ветроустановки вытяжное устройство снабжено аэродинамическим ускорителем. Ветроустановка выполнена модульной конструкции с увеличением проходного сечения и расходов воздушных потоков через каждый последующий модуль по высоте установки.

Устройство вихревой ветроустановки снабжено системой автоматического управления, регулирующей сечение входных каналов направляющих аппаратов.

Недостатком описанной вихревой ветроустановки, принятой за прототип изобретения, является то, что она предназначена только для преобразования энергии набегающего воздушного потока.

Задачей вихревой газо-ветроэнергетической установки является выработка электроэнергии с использованием кинетической энергии потоков отходящих газов и, как следствие, эффективное использование набегающего ветрового потока. А также увеличение электрической мощности за счет эжекционного повышения расхода газо-воздушного потока, даже в случаях нулевой скорости ветра, увеличение расхода газовоздушной смеси и электрической мощности за счет применения аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, самоустанавливающейся по направлению ветрового потока.

Поставленная задача решается за счет того, что вихревая газо-ветроэнергетическая установка, содержащая корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, турбину, электрогенератор, входной направляющий аппарат с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками и выполненными в виде гиперболоидов вращения, осесимметричный канал в основании входного направляющего аппарата с воздушными каналами, турбина соединена общим валом с ротором электрогенератора, согласно изобретению осесимметричный канал снабжен завихривающими направляющими, в верхней части корпуса расположен обтекатель с размещенным в нем электрогенератором и заключенным в кожух, в кольцевом газовоздушном зазоре между корпусом и кожухом обтекателя установлены лопатки осевого направляющего аппарата и одноступенчатая осевая турбина, вытяжное устройство выполнено в виде аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, установленной через подшипник на корпусе установки и снабженной направляющим устройством воздушного потока.

На фиг.1 изображена схема вихревой газо-ветроэнергетической установки. Здесь:

1 - выходной канал с завихривающими направляющими,

2 - входной направляющий аппарат с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками, выполненными в виде гиперболоидов вращения и изогнутыми по спирали;

3 - корпус гиперболической формы;

4 - кожух обтекателя,

5 - электрогенератор;

6 - лопатки осевого направляющего аппарата;

7 - одноступенчатая осевая турбина;

8 - подшипник;

9 - труба Вентури;

10 - направляющее устройство.

На фиг.2 изображен поперечный разрез по А-А входного направляющего аппарата с воздушными каналами. Здесь 11 - вертикальные перегородки, выполненные в виде гиперболоидов вращения и изогнутые по спирали.

Вихревая газо-ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Поток газов (например, отработавший в газотурбинной установке газоперекачивающего агрегата) с температурой до 450°C выходит через выходной канал 1 с завихривающими направляющими и поступает в нижнюю осевую часть корпуса 3 гиперболической формы. Поток газов вследствие их высокой температуры имеет значительно меньшую плотность, чем атмосферный воздух, за счет чего в нижней осевой части корпуса вследствие самотяги возникает разрежение. Величина разрежения дополнительно возрастает за счет тороидального эффекта, вызываемого закруткой воздушного потока, входящего в корпус 3, во входном направляющем аппарате 2 с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками, выполненными в виде гиперболоидов вращения и изогнутыми по спирали. Тороидально закрученная по высоте корпуса 3 газо-воздушная смесь входит в лопатки осевого направляющего аппарата 6 через кольцевой зазор, образованный корпусом 3 и кожухом обтекателя 4, и поступает в одноступенчатую осевую турбину 7, совершая полезную работу и приводя во вращение через общий вал ротор электрогенератора 5. Направляющее устройство 10 обеспечивает поворот с помощью подшипника 8 аэродинамического ускорителя потока - трубы Вентури 9 относительно неподвижного корпуса 3 и устанавливает ее по ходу набегающего воздушного потока. Ускоряясь в трубе Вентури, воздушный поток создает разрежение в ее узком сечении, за счет чего увеличивается полезная работа осевой одноступенчатой турбины 7 и выработка электроэнергии в электрогенераторе 5. В узком сечении трубы Вентури 9 происходит смешение воздушного потока, входящего через ее входное торцевое сечение, и газо-воздушного потока, поступающего в узкое сечение трубы Вентури 9 из верхней части корпуса 3. Объединенный газовоздушный поток через выходной торец трубы Вентури 9 выводится в атмосферу.

Применение вихревых газо-ветроэнергетических установок позволяет:

- эффективно использовать набегающий ветровой поток для выработки электроэнергии;

- увеличить электрическую мощность установки за счет эжекционного повышения расхода газо-воздушного потока, даже в случаях нулевой скорости ветра;

- увеличить расход газовоздушной смеси и электрическую мощность установки за счет применения аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, самоустанавливающейся по направлению ветрового потока.

Вихревая газо-ветроэнергетическая установка, содержащая корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, турбину, электрогенератор, направляющий аппарат с воздушными каналами, разделенными вертикальными перегородками и выполненными в виде гиперболоидов вращения, осесимметричный канал в основании направляющего аппарата с воздушными каналами, турбина соединена общим валом с ротором электрогенератора, отличающаяся тем, что осесимметричный канал снабжен завихривающими направляющими, в верхней части корпуса расположен обтекатель с размещенным в нем электрогенератором и заключенным в кожух, в кольцевом газовоздушном зазоре между корпусом и кожухом обтекателя установлены лопатки осевого направляющего аппарата и одноступенчатая осевая турбина, вытяжное устройство выполнено в виде аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, установленной через подшипник на корпусе установки и снабженной направляющим устройством воздушного потока.

Изобретение относится к ветродвигателям, а именно к ветродвигателям роторного типа с вертикальным валом вращения. Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока, содержащий опорную ферму, состоящую как минимум, из трех опор, к которым прикреплены соответственно верхняя и нижняя опорные площадки с отверстиями в центре.

Турбинная система на текучей среде (варианты) // 2555786

Изобретение относится к турбинам на текучей среде и, в частности, к турбинам на текучей среде, имеющим вертикальную ось. Турбина (100) представляет собой имеющую вертикальную ось ветровую турбину, предназначенную для получения электроэнергии из энергии ветра.

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.

Устройство для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию // 2552635

Изобретение относится к устройствам, преобразующим кинетическую энергию ветрового потока в механическую энергию, и может быть использовано для получения электрической энергии, потенциальной энергии сжатого воздуха, потенциальной энергии жидкости.

Горизонтальная ветросиловая турбина // 2539945

Изобретение относится к ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха.

Ветроэнергетическая установка // 2539244

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии.

Тепловихревой колодец-электростанция // 2535295

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения воды путем конденсации ее паров из атмосферного воздуха при сохранении функции установки как электростанции в полной мере.

Ветролектростанция высокой мощности // 2518786

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектрических станциях высокой мощности. Ветроэлектростанция, включающая модуль, содержит смонтированную в подшипниковых опорах, верхней и нижней, вертикальную ось с лопастями, платформу, смонтированную на опорах, на платформе закреплена нижняя подшипниковая опора вертикальной оси, установлен прикрывающий часть лопастей от воздействия ветра дуговой экран с по меньшей мере одним опорным колесом, сообщенным трансмиссией с двигателем, осесимметричную поверхность, взаимодействующую с колесом.

Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью // 2516732

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины.

Ветровая электростанция // 2504690

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок и аэродинамическую трубу.

Способ генерации электроэнергии на основе накопления энергии, использующий природную энергию, и система генерации электроэнергии // 2583168

Изобретение относится к способу генерации электроэнергии, использующему природную энергию, на основе накопления и хранения энергии и соответствующей системе генерации электроэнергии. Система сначала генерирует электроэнергию, используя природную энергию, такую как энергия ветра или солнечная энергия, и затем сжимает воздух или непосредственно сжимает воздух, а затем генерирует электроэнергию в электрическую энергосистему, используя сжатый воздух в качестве энергетического ресурса. Использующая объединенную энергию электростанция генерирует электроэнергию для приведения в действие устройства сжатия воздуха, а сжатый воздух затем используют в качестве аккумулирующей энергию среды и хранят сжатый воздух в устройстве для хранения воздуха. Затем сжатый воздух рассматривают как основной или вспомогательный источник энергии для другой электростанции, так что может быть реализована функция стабилизации регулирования пиковой нагрузки. Изобретение направлено на повышение производительности электростанции. 3 н. и 19 з.п. ф-лы,9 ил.

Ветроколесо ветрогенератора // 2594826

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроколесо ветрогенератора содержит корпус, имеющий форму цилиндра. Задняя боковая сторона корпуса выполнена открытой, а передняя, обращенная к ветровому потоку, сторона корпуса разделена на две равные части, часть корпуса, закрывающая набегающие навстречу ветровому потоку лопасти, выполнена в виде треугольной призмы, высота которой равна высоте цилиндрического корпуса, одна боковая сторона треугольной призмы является общей стороной с частью передней стороны корпуса, закрывающей набегающие на ветровой поток лопасти, закрывает набегающие на воздушный поток лопасти, вторая сторона треугольной призмы выполнена в виде плоской пластины, направленной навстречу вектору воздушного потока, третья сторона треугольной призмы выполнена в виде плоской или вогнутой пластины, один край которой соединен с выступающим краем второй стороны треугольной призмы, а другой край стороны треугольной призмы прилегает к ближайшему краю открытой части цилиндрического корпуса, на верхнем основании цилиндрического корпуса установлен флюгер, при этом крыльчатка выполнена из соединенных боковыми сторонами составных треугольных призм, образующих цилиндр, а между прилегающими сторонами составных треугольных призм установлены пластинчатые лопасти. Изобретение направлено на повышение эффективности использования ветрового потока и исключение возможной аварии при разрушении ветрового колеса. 2 ил.

Ветровентиляторная установка // 2602661

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровентиляторная установка содержит корпус, дефлектор, ветроколесо, расположенное в корпусе на вертикальном валу установки, входные каналы, выполненные тангенциально направленными и наклонными к вертикальной оси установки, входные каналы имеют воздушные заслонки. Дополнительно содержит конфузорную диафрагму и вентиляторное колесо, установленные под ветроколесом. Оба колеса выполнены коническими с криволинейными лопатками по конической спирали Архимеда с лемнискатным профилем, направленными против часовой стрелки со стороны торцов меньших оснований конусов колес, установленных на общем вертикальном валу, обращенными торцами меньших оснований конусов колес друг к другу. Дефлектор выполнен диффузорным с лемнискатным профилем внутренней поверхности, а входные каналы с воздушными заслонками выполнены криволинейными по конической спирали Архимеда, в плане имеющие направление против часовой стрелки и лемнискатный профиль внутренней поверхности. Изобретение направлено на усиление вертикальной составляющей общего потока и повышение эффективности использования энергии порывистых, вихревых и тепловых газовоздушных потоков окружающей среды, промышленных и жилых объектов. 3 ил.

Блок воздушных и пневматических устройств // 2604971

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Блок воздушных и пневматических устройств содержит три колонны (3), которые состоят из соосно расположенных сегментов (2) и соединены жесткими соединительными стержнями (4). Статоры (5) указанных сегментов (2) имеют четыре стойки (7), соединенные с плитами (8) и (9), причем по меньшей мере одна стойка (7) имеет прикрепленный к ней трубопровод (31) для подачи сжатого воздуха, причем указанный трубопровод снабжен соплами (32). Валы (23) роторов (6) одной колонны (3а) связаны с компрессорным узлом (33), который соединен с резервуаром (34) для сжатого воздуха. Резервуар (34) для сжатого воздуха соединен посредством электромагнитного клапана (36), узла (37) сжатого воздуха и его ответвлений к трубопроводам (31) статоров (5) других колонн (3b) и (3с). Электромагнитный клапан (36) соединен посредством системы (38) управления с измерителем скорости ротора (6). Изобретение направлено на непрерывную выработку электроэнергии. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Ротор ветроэнергетической установки парусного типа с тремя или более лопастями, установленный внутри концентратора потока, разделяющего поток на активную зону и мертвую зону // 2610875

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор ветровой электрогенерирующей установки оснащен тремя или более лопастями парусного типа, каждая из которых представляет собой часть цилиндра, ограниченную углом менее 180°, с вершиной в центре вертикальной оси цилиндра, размещенными на консолях с общим для всех лопастей постоянным углом атаки, составляющим от 35 до 60 градусов между хордой сегмента цилиндра лопасти и консолью, на которой она установлена, в точке их пересечения. Ротор устанавливается внутри концентратора воздушного потока, рабочая область которого разделяется на активную зону и мертвую зону. Изобретение направлено на увеличение коэффициента использования энергии ветрового потока. 1 ил.

Многонаправленный ветряной генератор кинетической энергии с повышенной эффективностью преобразования энергии ветра // 2613538

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Многонаправленный ветряной генератор кинетической энергии с преобразованием энергии ветра включает платформу, снабженную несколькими направляющими каналами, расположенными по окружности по периметру платформы, роторный механизм, расположенный на внутренней стороне платформы и снабженный несколькими лопастями, на которые может воздействовать напор ветра, и в котором каждая лопасть снабжена несколькими улавливающими энергию ветра элементами, и силовой вал, расположенный в центре внутри роторного механизма и приводимый в действие роторным механизмом, причем зона повышения давления находится на внутренней части роторного механизма, и после схода основного потока ветра с лопастей он поступает в зону повышения давления и далее концентрируется для генерирования дополнительной силы напора на лопасти. Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования ветровой энергии в электрическую и упрощение конструкции. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Ветротепловой преобразователь-накопитель // 2623637

Изобретение относится к нетрадиционной энергетике для обеспечения бесперебойного теплоснабжения объектов от ветровой энергии. Ветротепловой преобразователь-накопитель, имеющий корпус с конфузором, турбину в виде усеченного конуса с желобчатыми лопастями и вертикальной осью, а также вторичный, связанный с теплоаккумулятором, аэро- либо гидродинамический преобразователь энергии с автоматически меняющимся углом наклона лопастей. Корпус выполнен в виде улитки, боковые стенки конфузора установлены на шарнирах и подпружинены, а на стороне конфузора, примыкающей к улитке, имеются магнитные защелки, при этом выходной канал выполнен в виде раструба, имеющего каркас с оболочкой со стороны набегающего ветрового потока. Изобретение направлено на стабильный нагрев помещений при максимальном коэффициенте использования энергии ветра. 2 ил.

Ветродвигатель // 2626265

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель, установленный на основание, содержащий вертикальные лопасти, установленные вокруг лопастей между верхней и нижней плитами ветронаправляющие стены, одни концы которых расположены у окружности, описывающей лопасти, а другие концы отведены к периферии, причем противоположные концы соседних стен размещены по одной прямой линии, проходящей через ось ветродвигателя, при этом лопасти дополнительно снабжены верхней крышкой и нижней крышкой с кольцевыми буртиками, соответствующими кольцевым пазам, выполненным в верхней и нижней плитах и образующим с ними лабиринтное уплотнение, верхняя плита накрыта выпуклым кожухом, нижняя плита образует верхнее основание усеченной пирамиды, грани которой жестко соединены с основанием, причем плоскости соседних лопастей сопряжены цилиндрическими поверхностями, а каждый кольцевой буртик снабжен не менее чем тремя колесами, снабженными муфтами, механически связанными с электрогенераторами. Изобретение направлено на увеличение срока службы конструкции и повышение коэффициента использования ветрового потока. 2 ил.

Ветротурбинная установка // 2638120

Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветротурбинная установка содержит установленный в корпусе ротор, выполненный в виде центробежной крыльчатки с лопатками, и ветроуловитель, содержащий вертикально ориентированные изогнутые в сторону ветропотока лопасти, смещенные относительно друг друга с последовательным перекрытием друг друга с образованием между ними вертикального воздуховода. Ротор установлен на ветроуловителе и выполнен сообщающимся с ним. Корпус ротора содержит выходные патрубки, один конец каждого из которых сообщается с внутренней частью корпуса ротора, а свободный конец направлен в воздуховод ветроуловителя. На лопастях ветроуловителя выполнены ребра жесткости, расположенные под углом к горизонтальной плоскости с уклоном в сторону ветропотока на внутренних и внешних сторонах лопастей. Лопатки ротора закреплены на центробежной крыльчатке со стороны внутренней поверхности корпуса и направлены по хордам корпуса ротора. Изобретение направлено на повышение эффективности и работоспособности установки при любых продолжительности, скорости и направлении ветра. 5 ил.

Ветроустановка с вихревыми аэродинамическими преобразователями воздушного потока // 2639822

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроустановка с вихревыми аэродинамическими преобразователями воздушного потока, содержащая ветроприемное устройство с ускорителем ветрового потока, выполненным в виде трубки Вентури, отличающаяся тем, что включает в себя полый кольцевой концентратор, в котором ускоряется воздушный поток, размещенный в центре ветроприемного устройства с расположенным внутри концентратора завихрителем воздушного потока, а также вихревым эжектором потоков воздуха, состоящим из n модулей. Изобретение направлено на преобразование кинетической энергии воздушных потоков с минимальными потерями. 3 ил.