Чашечный ветряк антей

Изобретение относится к ветроэнергетике. Чашечный ветряк включает корпус, распорки, жестко соединенные с корпусом и закрепленные в земле, чашки, выполненные с возможностью создания через рычаг спиц крутящего момента на вертикальном валу, выполненном с возможностью вращения в подшипниках и передачи вращения через коническую зубчатую передачу на горизонтальный вал редуктора, а затем на вал генератора, и тормоз. Ветряк выполнен с конусными усилителями мощности воздействующего ветрового потока, которые установлены на жестко закрепленные в земле опоры по диаметру вращения чашек, ориентированы по направлениям розы ветров, а оси конусных усилителей направлены по касательной к окружности вращения центра чашек. Изобретение направлено на увеличение мощности ветряка. 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области эксплуатации возобновляемых источников энергии, а именно к ветровой энергетике.

Из существующего уровня техники, известны два типа ветряков: первый тип использует горизонтальный вал вращения, второй тип применяет вертикальный вал. В настоящее время наибольшее распространение находят ветряки с горизонтальным валом вращения.

Конструкция такого ветряка включает: каркас; горизонтальный вал; лопасти; гандолу, содержащую: механизм поворота, редуктор, генератор.

Недостатки данного ветряка:

1. Неэффективное использование мощности ветрового потока. Так как та часть ветрового потока, которая воздействует на наклонные лопасти ветряка раскладывается на горизонтальную и вертикальную составляющие; при этом вертикальная составляющая, осуществляющая вращение вала использует лишь (данные интернет) его мощности. Решение увеличить воздействующую мощность потока, путем расширения площади их воспринимающих лопастей, ограничивается вертикальными габаритами ветряка. Так используемые в настоящее время ветряки в странах Европы, Азии и Америки имеют следующие габариты: высота каркаса - 60 м, диаметр вращения лопастей - 60 м, количество лопастей - 3, вес гандолы, установленной на вершине каркаса - 75 т. В результате возросшей парусности увеличивается нагрузка на каркас ветряка, что при сильном, порывистом ветре происходит его раскачка и поломка. Кроме того снижается уровень безопасности в работе обслуживающего персонала, затруднен доступ к рабочему месту в гандоле, усложняется монтаж ветряка.

2. Необходимость фронтальной установки плоскости вращения лопастей по отношению к направлению ветра, требует введения механизма поворота гандолы, что усложняет конструкцию ветряка.

Второй тип ветряка, применяющий вертикальный вал вращения, отличается простотой конструкции, удобством эксплуатации, возможностью работы уже на малых скоростях ветра, независимо от их направления. В качестве элементов, воспринимающих силу ветрового потока и осуществляющих вращение вала, используются конусы, половинки разрезанных труб, половинки пустотелых шаров (чашки). Принцип работы ветряка такого типа заключается в том, что воспринимающие элементы, закрепленные на валу посредством спиц, при вращении вокруг вала, встречают ветровой поток то открытой концентрирующей поверхностью, то закрытой обтекаемой. В результате возникающей разницы воспринимающей силы, осуществляется вращение вала. В настоящее время наиболее широкое применение в качестве воспринимающего элемента получили чашки. Они используются в приборе для определения скорости ветра в чашечном Анемометре. Патент РФ №2063045 от 27 июня 1996 г. Конструкция ветряка второго типа включает: корпус, распорки, вертикальный вал, горизонтальный вал, спицы, воспринимающие элементы, коническую зубчатую передачу, тормоз, редуктор, генератор, подшипниковые узлы.

Недостатком данного технического решения является низкая создаваемая мощность ветряка. Это ограничивает его применение для получения электроэнергии высокого напряжения.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является вариант ветряка с вертикальным валом вращения, использующим в качестве воспринимающих силу ветрового потока элементов - чашки.

Данная задача решается за счет того, что заявляемое изобретение: Чашечный ветряк Антей, включающий корпус, распорки, вертикальный вал, горизонтальный вал, спицы, чашки, коническую зубчатую передачу, тормоз, редуктор, генератор, подшипниковые узлы; может быть выполнен с конусными усилителями мощности воздействующего ветрового потока, конусные усилители могут быть установлены на поверхности земли по диаметру вращения чашек, конусные усилители могут быть установлены на жестко закрепленные в земле опоры, конусные усилители могут быть ориентированы по направлениям розы ветров, оси конусных усилителей могут быть направлены по касательной к окружности вращения центра чашек.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является: повышение эффективности использования ветрового потока, т.к. горизонтальное положение конусных усилителей и их приземленность расширяют перспективу увеличения входного диаметра конуса, что дает возможность принятия большего объема воздушного потока, повышения его мощности и увеличения крутящего момента на вале; устойчивость работы ветряка независимо от направления ветра; улучшение условий эксплуатации; повышение безопасности; упрощение проведения монтажных работ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено:

на фиг. 1 - главный вид

на фиг. 2 - вид сверху

Ветряк включает следующие узлы и детали: корпус 1 (фиг. 1), распорки 2 (фиг. 1), вертикальный вал 3 (фиг. 1), горизонтальный вал 4 (фиг. 1), спицы 5 (фиг. 1), чашки 6 (фиг. 2), коническую зубчатую передачу 7 (фиг. 1), тормоз 8 (фиг. 1), редуктор 9 (фиг. 1), подшипниковые узлы 10 (фиг. 1), генератор 11 (фиг. 1), конусный усилитель 12 (фиг. 1), опоры 13 (фиг. 1).

Работает устройство следующим образом.

Ветровой воздушный поток, проходя через постепенно уменьшающееся проходное отверстие усилителя 12, сжимается, набирает скорость и выходит из него мощной, ускоренной струей. Струя, попадая на открытую концентрирующую поверхность чашки 6, собирается ею в одну равнодействующую силу. Под действием этой силы, чашки, двигаясь по кругу, создают через рычаг спиц 5 крутящий момент на вертикальном вале 3. Вал, свободно вращаясь в подшипниковых узлах 10, передает через коническую зубчатую передачу 7 вращение на горизонтальный вал 4 редуктора 9, а затем на вал генератора 11. Начитается работа ветряка. При необходимости проведения монтажных работ или работ по текущему ремонту вертикальный вал останавливается тормозом 8. Опоры 13, жестко соединенные с конусными усилителями 12, а также распорки 2, жестко соединенные с корпусом 1, закреплены в земле и удерживают конструкцию от раскачки.

Проведены опытные испытания с целью определения степени изменения скорости проходящего через конус воздушного потока.

Известно, что мощность воздушного потока определяется по формуле:

где:

Nn - мощность воздушного потока,

- плотность воздуха,

V - скорость воздушного потока,

F - площадь воздействия.

Из этой формулы видно, что секундная энергия или мощность воздушного потока пропорциональна кубу скорости, т.е. если скорость ветра увеличилась, например, в 2 раза, то энергия воздушного потока увеличилась в 23=8 раз.

Испытания проводились с конусом уменьшенного масштаба, имеющим следующие данные:

Диаметр конуса на входе: D=200 мм.

Диаметр конуса на выходе: d=40 мм.

Длина конуса:

Конусность:

Результаты испытаний, где:

Vм/сек - скорость воздушного потока на входе,

- скорость воздушного потока на выходе.

Чашечный ветряк, включающий корпус, распорки, жестко соединенные с корпусом и закрепленные в земле, чашки, выполненные с возможностью создания через рычаг спиц крутящего момента на вертикальном валу, выполненном с возможностью вращения в подшипниках и передачи вращения через коническую зубчатую передачу на горизонтальный вал редуктора, а затем на вал генератора, и тормоз, отличающийся тем, что ветряк выполнен с конусными усилителями мощности воздействующего ветрового потока, которые установлены на жестко закрепленные в земле опоры по диаметру вращения чашек, ориентированы по направлениям розы ветров, а оси конусных усилителей направлены по касательной к окружности вращения центра чашек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветряная регулируемая установка с вертикальной осью вращения содержит направляющий аппарат и вращающийся рабочий аппарат.

Изобретение относится к области энергетики. Ортогональный энергетический агрегат содержит ортогональную турбину с лопастями аэродинамического профиля, установленными посредством траверс вокруг вала и вдоль него либо на концевых полувалах, и электрогенератор, вал которого соединен, соответственно, с валом или полувалом ортогональной турбины, при этом, соответственно, ось вала или полувалов ортогональной турбины и лопасти ориентированы поперек потока воздуха, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены полыми и установлены на выполненных полыми установленными с возможностью вращения, соответственно, валу или полувалах турбины посредством полых траверс обтекаемого профиля, перпендикулярных оси, соответственно вала или полувалов турбины, причем полости лопастей, траверс и соответственно вала или полувалов турбины сообщены между собой, а лопасти выполнены с сообщенными со стороны входа с полостью каждой лопасти выходными сопловыми отверстиями для выпуска струй рабочей среды по касательной вдоль поверхности лопасти в направлении ее выходной кромки, при этом выходные сопловые отверстия выведены в зону за точкой максимальной толщины ее профиля с возможностью создания струи вдоль внешней и/или внутренней относительно оси, соответственно, вала или полувалов турбины поверхности каждой лопасти, а внутри, соответственно, полого вала или полувалов коаксиально ему или им с образованием кольцевого зазора установлен полый газораспределительный трубопровод с выполненными в его стенке и снабженными обратными клапанами отверстиями, посредством которых полость газораспределительного трубопровода сообщена с полостями траверс, распределительный трубопровод подключен к источнику непрерывной или импульсной подачи рабочей среды под давлением, каждая из лопастей снабжена датчиками давления, установленными на противоположных сторонах каждой лопасти перед сопловыми отверстиями по ходу набегающего на них потока рабочей среды и симметрично относительно продольной оси лопасти, в каждой лопасти со стороны входа в каждое сопловое отверстие установлены клапаны с возможностью выборочного перекрытия или открытия каждого соплового отверстия по сигналу расположенного на лопасти датчика давления, датчики давления подключены к приводам клапанов через блок управления с возможностью подачи рабочей среды в то сопло, которое расположено со стороны каждой лопасти с меньшей величиной давления набегающего на каждую из лопастей потока воздуха.

Изобретение относится к устройствам для выработки электроэнергии от действия ветра. Ветряная электростанция содержит раму, на которой закреплена кольцевая плита с беговой дорожкой в виде кольцевого рельсового пути, на котором установлены на роликах тележки, соединенные с валом привода генератора электрического тока.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси, поворотные жесткие лопасти, закрепленные на роторе ассиметрично относительно их осей вращения.

Изобретение относится к области. Вертикальный ротор ветроводяного двигателя, состоит из: ступицы, включающей в себя узлы крепления спиц из состава упомянутых ниже спицевых наборов, соединительный фрагмент или фрагменты, соединяющие узлы крепления между собой, не менее двух вертикально вытянутых лопастей, не менее двух спицевых наборов, состоящих из двух или более спиц, имеющих крыльевой профиль, соединяющих указанную ступицу с указанными вертикальными лопастями.

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики. Способ преобразования кинетической энергии воздушного потока во вращательное движение лопасти заключается в том, что ветроэнергетическая установка содержит ветроприемное устройство, выполненное в виде ветроколеса, установленного с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и снабженного лопастями, установленными на валах, находящихся на оси симметрии лопастей, причем вал каждой лопасти соединен соосно с валом собственного электропривода, в состав которого входит блок управления, осуществляющего разворот соответствующей лопасти, причем при вращательном движении каждой плоской лопасти по круговой орбите положение ее плоскости выставляют с помощью электропривода с датчиком положения вала ведущей лопасти на угол разворота β относительно направления воздушного потока в каждой точке круговой траектории ее вала по команде с ее блока управления, осуществляющего непрерывный аналитический расчет этого угла β=α/2+45° по информации об угле α поворота вертикальной оси относительно вектора воздушного потока, получаемой от датчиков направления воздушного потока и углового положения вертикальной оси ветроэнергетической установки относительно вектора воздушного потока, а для остальных лопастей в соответствующие блоки управления вводятся постоянные поправки угла α 180, 120 или 90 градусов в зависимости от количества лопастей.

Изобретение относится к ветротурбинным установкам вертикального типа. Ветроэнергетическая установка вертикального типа содержит опорную площадку, на которой закреплена несущая конструкция, включающая в себя горизонтально расположенные нижнюю несущую и верхнюю балки, к которым по краям прикреплены два боковых воздухозаборника, между которыми закреплены в подшипниках между верхней и нижней балками несущей конструкции с возможностью противонаправленного вращения друг относительно друга два ротора с лопастями, имеющих параллельные вертикальные оси вращения, два ветроотражателя потока воздуха на лопасти роторов.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Вертикальный ветродвигатель содержит вал с установленными на него траверсами подвески осей и лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель содержит вращающиеся основания с ветроприемниками и валами, установленными на поворотном основании, установленном на башне, снабженном направляющим устройством.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветряная регулируемая установка с вертикальной осью вращения содержит направляющий аппарат и вращающийся рабочий аппарат.

Изобретение относится к области энергетики. Ортогональный энергетический агрегат содержит ортогональную турбину с лопастями аэродинамического профиля, установленными посредством траверс вокруг вала и вдоль него либо на концевых полувалах, и электрогенератор, вал которого соединен, соответственно, с валом или полувалом ортогональной турбины, при этом, соответственно, ось вала или полувалов ортогональной турбины и лопасти ориентированы поперек потока воздуха, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены полыми и установлены на выполненных полыми установленными с возможностью вращения, соответственно, валу или полувалах турбины посредством полых траверс обтекаемого профиля, перпендикулярных оси, соответственно вала или полувалов турбины, причем полости лопастей, траверс и соответственно вала или полувалов турбины сообщены между собой, а лопасти выполнены с сообщенными со стороны входа с полостью каждой лопасти выходными сопловыми отверстиями для выпуска струй рабочей среды по касательной вдоль поверхности лопасти в направлении ее выходной кромки, при этом выходные сопловые отверстия выведены в зону за точкой максимальной толщины ее профиля с возможностью создания струи вдоль внешней и/или внутренней относительно оси, соответственно, вала или полувалов турбины поверхности каждой лопасти, а внутри, соответственно, полого вала или полувалов коаксиально ему или им с образованием кольцевого зазора установлен полый газораспределительный трубопровод с выполненными в его стенке и снабженными обратными клапанами отверстиями, посредством которых полость газораспределительного трубопровода сообщена с полостями траверс, распределительный трубопровод подключен к источнику непрерывной или импульсной подачи рабочей среды под давлением, каждая из лопастей снабжена датчиками давления, установленными на противоположных сторонах каждой лопасти перед сопловыми отверстиями по ходу набегающего на них потока рабочей среды и симметрично относительно продольной оси лопасти, в каждой лопасти со стороны входа в каждое сопловое отверстие установлены клапаны с возможностью выборочного перекрытия или открытия каждого соплового отверстия по сигналу расположенного на лопасти датчика давления, датчики давления подключены к приводам клапанов через блок управления с возможностью подачи рабочей среды в то сопло, которое расположено со стороны каждой лопасти с меньшей величиной давления набегающего на каждую из лопастей потока воздуха.

Изобретение относится к технологии изготовления лопасти ветрогенератора из сэндвич-структур. Описан композиционный материал для сэндвич-структур для изготовления облегченных лопастей ветрогенератора, включающий волокна сверхвысокомолекулярного полиэтилена и волокна стекла, пропитанные полимерным связующим, в котором полимерное связующее модифицировано нанонаполнителями.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэлектростанция включает опорную раму с расположенным на ней валом и лопастную систему, закрепленную на валу.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с трансформирующимся профилем, включающая наконечник, выполненный в виде входной части, который изготовлен из плоских пластин, соединенных вертикальным шарниром, наконечник лопасти снабжен механизмом изменения расстояния между свободными концами плоских пластин наконечника, выполненным в виде двух тяг, каждая из которых шарнирно закреплена в двух точках - с плоской пластиной наконечника и с муфтой, свободно передвигающейся по направляющей штанге, соединяющей неподвижную часть стабилизирующей плоскости с вертикальным шарниром, расположенным во входной части наконечника, направляющая штанга снабжена отрегулированной пружиной, вставленной в телескопические цилиндры и соединяющей муфту со стопором, установленным на направляющей штанге, кроме того, муфта шарнирно соединена с дополнительной тягой, соединяющей ее с подвижной частью стабилизирующей плоскости.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси, поворотные жесткие лопасти, закрепленные на роторе ассиметрично относительно их осей вращения.

Изобретение относится к устройству для рекуперации кинетической энергии торможения высокоскоростных железнодорожных составов. Энергетическая установка на воздушном потоке содержит полый цилиндрический корпус, снабженный входным и выходным воздушными каналами и направляющими ребрами для закручивания воздушного потока, внутри которого размещен шнековый ротор, механически связанный с электрическим генератором, при этом в нее введен второй электрический генератор, причем торцы электрических генераторов жестко присоединены к торцам полого электрического корпуса, а оси их роторов соединены с осью шнекового ротора, входной и выходной воздушные каналы выполнены в виде отверстий в полом электрическом корпусе и накрыты снаружи подвижно закрепленными к верхней части корпуса секторами с магнитными защелками, бесконтактно взаимодействующими с дистанционно управляемыми электромагнитными деблокираторами.

Изобретение относится к области. Вертикальный ротор ветроводяного двигателя, состоит из: ступицы, включающей в себя узлы крепления спиц из состава упомянутых ниже спицевых наборов, соединительный фрагмент или фрагменты, соединяющие узлы крепления между собой, не менее двух вертикально вытянутых лопастей, не менее двух спицевых наборов, состоящих из двух или более спиц, имеющих крыльевой профиль, соединяющих указанную ступицу с указанными вертикальными лопастями.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с изменяющимися размерами, включающая наконечник, который изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с изменяющимися габаритами включает наконечник, который изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром, наконечник снабжен отрегулированными пружинами, вставленными в телескопические цилиндры, которые закреплены шарнирами к плоским пластинам с одного конца и к стопору, находящемуся на оси симметрии наконечника, с другого конца.

Изобретение относится к области энергетики. Ортогональный энергетический агрегат содержит ортогональную турбину с лопастями аэродинамического профиля, установленными посредством траверс вокруг вала и вдоль него либо на концевых полувалах, и электрогенератор, вал которого соединен, соответственно, с валом или полувалом ортогональной турбины, при этом, соответственно, ось вала или полувалов ортогональной турбины и лопасти ориентированы поперек потока воздуха, набегающего на ортогональную турбину, лопасти выполнены полыми и установлены на выполненных полыми установленными с возможностью вращения, соответственно, валу или полувалах турбины посредством полых траверс обтекаемого профиля, перпендикулярных оси, соответственно вала или полувалов турбины, причем полости лопастей, траверс и соответственно вала или полувалов турбины сообщены между собой, а лопасти выполнены с сообщенными со стороны входа с полостью каждой лопасти выходными сопловыми отверстиями для выпуска струй рабочей среды по касательной вдоль поверхности лопасти в направлении ее выходной кромки, при этом выходные сопловые отверстия выведены в зону за точкой максимальной толщины ее профиля с возможностью создания струи вдоль внешней и/или внутренней относительно оси, соответственно, вала или полувалов турбины поверхности каждой лопасти, а внутри, соответственно, полого вала или полувалов коаксиально ему или им с образованием кольцевого зазора установлен полый газораспределительный трубопровод с выполненными в его стенке и снабженными обратными клапанами отверстиями, посредством которых полость газораспределительного трубопровода сообщена с полостями траверс, распределительный трубопровод подключен к источнику непрерывной или импульсной подачи рабочей среды под давлением, каждая из лопастей снабжена датчиками давления, установленными на противоположных сторонах каждой лопасти перед сопловыми отверстиями по ходу набегающего на них потока рабочей среды и симметрично относительно продольной оси лопасти, в каждой лопасти со стороны входа в каждое сопловое отверстие установлены клапаны с возможностью выборочного перекрытия или открытия каждого соплового отверстия по сигналу расположенного на лопасти датчика давления, датчики давления подключены к приводам клапанов через блок управления с возможностью подачи рабочей среды в то сопло, которое расположено со стороны каждой лопасти с меньшей величиной давления набегающего на каждую из лопастей потока воздуха.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Чашечный ветряк включает корпус, распорки, жестко соединенные с корпусом и закрепленные в земле, чашки, выполненные с возможностью создания через рычаг спиц крутящего момента на вертикальном валу, выполненном с возможностью вращения в подшипниках и передачи вращения через коническую зубчатую передачу на горизонтальный вал редуктора, а затем на вал генератора, и тормоз. Ветряк выполнен с конусными усилителями мощности воздействующего ветрового потока, которые установлены на жестко закрепленные в земле опоры по диаметру вращения чашек, ориентированы по направлениям розы ветров, а оси конусных усилителей направлены по касательной к окружности вращения центра чашек. Изобретение направлено на увеличение мощности ветряка. 2 ил.

Наверх