Многороторный ветроагрегат

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроагрегат содержит роторные ветропреобразователи с вертикальной осью вращения. Роторные ветропреобразователи выполнены с возможностью передачи вращения на общий вторичный преобразователь энергии, при этом ветроагрегат содержит ветронаправляющий аппарат, представляющий собой конфузор, боковые поворотные пластины которого связаны с датчиком ветрового напора в виде паруса, а роторные ветропреобразователи дополнительно оснащены дефлекторами для распределения ветропотока на большую часть общего числа лопастей каждого роторного ветропреобразователя. Изобретение направлено на повышение коэффициента использования энергии ветропотока. 2 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в системах энергоснабжения объектов от ветровой энергии.

Все широко используемые ветроустановки с вертикальной осью содержат одно ветроколесо самых разнообразных конструкций, причем во многих вариантах -оснащенное разными ветронаправляющими устройствами.

Известна, например, ветроэнергетическая установка, роторный ветрогенератор которой включает прикрепленные к несущему цилиндру и выполненные плоскими лопасти ротора ветротурбины, размещенного внутри неподвижной системы ветро-направляющих экранов в виде вертикальных отклоняющих пластин (см. патент RU №2390654, кл. F03D 3/04, 2010 г.).

Известен ветродвигатель, содержащий вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью вращения, лопасти которой выполнены в виде аэродинамических профилей, где входная закругленная кромка лопасти расположена на большем расстоянии от оси вращения турбины, чем задняя заостренная кромка, при этом наружная грань лопасти образует оптимальный угол атаки с измененным направлением движения воздушного потока, и поворотные щиты, экранирующие лопасти, отличающийся тем, что профиль лопасти ветротурбины выполнен симметричным и образован двумя плавными кривыми различной степени кривизны одного знака, при этом ось симметрии проходит посредине длины профиля лопасти ветротурбины (RU №2267647, F03D 3/04, 2006 г.).

Известен ветродвигатель, содержащий вертикальный вал с прикрепленными к нему плоскими лопастями, механически связанный через зубчатое колесо и редуктор с электрогенератором, отличающийся тем, что вокруг лопастей между верхней и нижней плитами установлены ветронаправляющие стены, одни концы которых расположены у окружности, описывающей лопасти, а другие их концы отведены к периферии, причем противоположные концы соседних стен размещены по одной прямой линии, проходящей через вертикальный вал (RU №2237822, F03D 3/04, 2004 г.).

Известна ветроустановка, содержащая воздухозаборник с регулируемыми вертикальными лопатками, ветроколесо с лопастями, отличающаяся тем, что ветроколесо расположено внутри воздухозаборника, а его лопатки в сечении выполнены в виде полуокружности, концы которых прикреплены к верхнему и нижнему кольцам, нижнее из которых опирается на центрирующие ролики, выполненные с возможностью вращения со скоростью, большей скорости вращения ветрового колеса, и к осям которых подключены преобразователи энергии, а сверху и снизу ветроколеса расположены разрежители (RU №2168060, F03D 3/04, 2001 г.).

Общий недостаток рассмотренных ветроустановок состоит в том, что вся энергия ветропотока, который может быть сконцентрирован до определенного предела, преобразуется только единственным ротором, у которого в этом преобразовании задействовано меньше половины от общего числа лопастей, остальные же создают только дополнительную нагрузку на ротор.

И, таким образом, с учетом всяких усложнений конструкции ветроустановки ее мощность по отношению к капитальным затратам оказывается пониженной.

Основной задачей в разработке заявляемого ветроагрегата является повышение этого показателя до максимально достижимого уровня при обеспечении других важных условий: безопасности и соблюдения комфортных условий на окружающей территории, поддержания стабильного режима работы с общим электрогенератором, возможности использования других преобразователей, например, компрессора при включении ветроагрегата в состав мини-ТЭЦ (патент RU №2643877, 2017.).

Поставленная задача решена разработкой конструкции роторного ветроагрегата, содержащего роторные ветропреобразователи с вертикальной осью вращения, в котором - согласно изобретению - роторные ветропреобразователи выполнены с возможностью передачи вращения на общий вторичный преобразователь энергии, при этом ветроагрегат содержит ветронаправляющий аппарат, представляющий собой конфузор, боковые поворотные пластины которого связаны с датчиком ветрового напора в виде паруса, а роторные ветропреобразователи дополнительно оснащены дефлекторами для распределения ветропотока на большую часть общего числа лопастей каждого роторного ветропреобразователя.

Многороторное исполнение ветроустановки позволяет повысить коэффициент использования энергии ветропотока при максимально возможной степени его сжатия.

Поворотные боковые пластины ветронаправляющего аппарата, связанные, например, конической передачей с парусом - датчиком ветрового напора, обеспечивает и стабильность частоты вращения роторов, и их защиту от запредельных значений скорости ветра.

Оснащение роторов дополнительными дефлекторами обеспечивает воздействие ветрового потока на большее количество лопастей с последующим удалением "отработавшего" потока в ниже расположенное пространство.

Описание заявляемого устройства поясняется его общим видом, представленным на фиг. 1, а также горизонтальным разрезом (вид сверху), показанном на фиг. 2.

Ветроагрегат имеет поворотный корпус, состоящий из нижней наклонной площадки 1, верхней плоскости 2 с уклоном в противоположную сторону, являющейся к тому же и защитой от атмосферных осадков, боковых стенок с поворотными створками 3, при раскрытом положении которых все указанные элементы образуют конфузор ветроустановки, внутри которого установлены фронтальные дефлекторы 4. За ними в общем каркасе установлен на подшипниках ряд роторов 5, кинематически связанных, например, зубчатой передачей с валом вторичного преобразователя - в представленном на фиг. 2 варианте - электрогенератора 6. Блок роторов 5 оснащен дополнительными дефлекторами 7.

Под нижней площадкой 1 на горизонтальной оси подвешен специальный парус 8, кинематически связанный, например, так же конической передачей с поворотными створками 3.

Весь агрегат установлен на мачте 9 с расположенными под ним устройствами передачи энергии во внешнюю сеть.

Работа заявляемого агрегата имеет свои особенности: ветровой поток, сжатый конфузором, с повышенной скоростью устремляется в межлопастное пространство соседних роторов 5 и далее, разделенный дополнительными дефлекторами 7, направляется в сужающемся вихре на каждую последующую лопасть и удаляется в ниже расположенную область. Для этого в нижней площадке 1 между фронтальными дефлекторами 4 имеется специальный проем. В результате более половины числа лопастей каждого ротора 5 под напором ветрового потока передают вращение через общий вал вторичному преобразователю энергии.

Если скорость ветра находится в расчетных пределах, парус 8 под собственным весом удерживает боковые поворотные створки 3 полностью открытыми, что позволяет использовать максимальный фронт ветрового потока. С повышением скорости ветра под его напором парус 8 подымается и створками 3 сужает этот фронт, поддерживая стабильность оборотов роторов 5. При экстремальных ветровых нагрузках створки 3 закрываются, обеспечивая защиту всего агрегата. Верхняя плоскость 2 защищает его от атмосферных осадков.

В варианте с электрогенератором 6 ток во внешнюю сеть передается через кольцевой токосъемник, установленный на мачте 9. В варианте с компрессором используются соответствующие известные передаточные устройства.

Заявляемый многороторный ветроагрегат прост в изготовлении, имеет повышенный коэффициент использования энергии ветра, оснащен простейшей системой автоматического поддержания скорости вращения, защиту от экстремальных ветровых нагрузок, обеспечивает полную безопасность на прилегающей территории (т.е. устраняет "опасную зону"), не создает шумового и визуального дискомфорта.

Ветроагрегат, содержащий роторные ветропреобразователи с вертикальной осью вращения, отличающийся тем, что роторные ветропреобразователи выполнены с возможностью передачи вращения на общий вторичный преобразователь энергии, при этом ветроагрегат содержит ветронаправляющий аппарат, представляющий собой конфузор, боковые поворотные пластины которого связаны с датчиком ветрового напора в виде паруса, а роторные ветропреобразователи дополнительно оснащены дефлекторами для распределения ветропотока на большую часть общего числа лопастей каждого роторного ветропреобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо, содержащее лопасти в виде аэродинамических крыльев и демпферы, расположенные между двумя дисками, на которых закреплены крылья с возможностью поворота вокруг оси, причем крылья и демпферы непосредственно закрепляются в виде комплектов на хордах верхнего и нижнего дисков, причем углы между хордами равны.

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.

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 водоподъемным установкам с приводом от ветродвигателя. Водоподъемная ветроустановка, содержащая ветротурбину, выполненную вертикально-осевой, при этом на оси ветротурбины жестко закреплено колесо с переменным рабочим профилем, по поверхности которого перемещается каток, размещенный на свободном конце шатуна, причем вторым концом шатун закреплен на подвижной опоре, а сам шатун, на который воздействует возвратная пружина, кинематически связан со штангой, которая нижним концом связана с плунжерным насосом, расположенным в водоносном слое.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель состоит из вала 1, установленного горизонтально, рабочими органами которого являются закрепленные на нем рабочие лопасти 2, конструктивно представляющие собой в совокупности ротор 3.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэлектростанция содержит электрогенератор, ветротурбину с аэродинамическими крыльями на вертикальном валу, концентратор воздушного потока, а также включает многоосевой конический дифференциальный редуктор с корпусом, выходными валами и входным валом, узел управления поворота аэродинамических крыльев на базе контроллера с экстремальным регулятором оборотов вертикального вала ветротурбины и серводвигателем, повышающий редуктор.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергогенерирующая установка включает ротор с вертикальной осью вращения и вогнутыми лопастями и концентратор цилиндрической формы, состоящий из направляющих, зафиксированные на стойках.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к энергетическим установкам малой энергетики, и может быть использовано для создания ветро-фотоэлектрических станций.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо, содержащее лопасти в виде аэродинамических крыльев и демпферы, расположенные между двумя дисками, на которых закреплены крылья с возможностью поворота вокруг оси, причем крылья и демпферы непосредственно закрепляются в виде комплектов на хордах верхнего и нижнего дисков, причем углы между хордами равны.

Группа изобретений относится к генерирующему тягу устройству, использующему силу Магнуса. Устройство по типу эффекта Магнуса содержит первый элемент 1, имеющий первую ось вращения С1 в качестве вертикальной оси и вращающийся вокруг неё, и второй элемент 4, расположенный со стороны задней поверхности относительно направления движения элемента 1.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка, содержащая раструб, выполненный в виде усечённого конуса или цилиндра, переходящего в усечённый конус, и расположенный в нём по его вертикальной оси ротор, выполненный в виде вала с закреплёнными на нём посредством соединительных дисков лопастями с частичным выступом их из нижней части раструба, указанный раструб установлен на опорах с подпятниками, по меньшей мере трёх, на уровне верхнего среза раструба в горизонтальной плоскости установлена жёстко связанная с раструбом силовая крестовина, в центре которой размещен подшипниковый узел, в котором закреплен вал ротора с возможностью вращения, на уровне нижней части опор раструба в горизонтальной плоскости установлена жёстко связанная с опорами посредством силовых элементов конструкции силовая крестовина, в центре которой размещен подшипниковый узел, в котором закреплен вал ротора с возможностью вращения, генератор ЭДС устанавливается на силовой крестовине на уровне нижней части опор раструба в горизонтальной плоскости, при этом ротор генератора ЭДС жестко связан с валом ротора, при этом внутри раструба над лопастями с частичным выступом их из нижней части раструба закреплена на валу коническая винтовая лопасть с переменным радиусом, уменьшающимся в направлении от нижнего к верхнему срезу раструба.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и гидроэнергетики. Ветро-гидросиловая установка содержит основание, жестко сидящий на нем корпус подшипника, в котором на подшипниках сидит вал, в пазах которого расположены лопасти, ограниченные упорами, в количестве по меньшей мере двух штук и они расположены на разных высотах и с угловым смещением под углом 90°.

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.

Изобретение относится к ветроэнергетическим устройствам. Двухсторонний ветрогенератор включает электрогенератор, оснащенный с двух сторон шкивами с лопастями, расположенными на валу, установленный на крыше электромобиля, содержащего аккумуляторные батареи.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроагрегат содержит роторные ветропреобразователи с вертикальной осью вращения. Роторные ветропреобразователи выполнены с возможностью передачи вращения на общий вторичный преобразователь энергии, при этом ветроагрегат содержит ветронаправляющий аппарат, представляющий собой конфузор, боковые поворотные пластины которого связаны с датчиком ветрового напора в виде паруса, а роторные ветропреобразователи дополнительно оснащены дефлекторами для распределения ветропотока на большую часть общего числа лопастей каждого роторного ветропреобразователя. Изобретение направлено на повышение коэффициента использования энергии ветропотока. 2 ил.

Наверх