Устройство для выработки электроэнергии

 

Устройство предназначено для преобразования энергии воздушного потока, возникающего в вертикальной трубе, в электрическую энергию. Устройство содержит вертикально установленный корпус с внутренним каналом переменного сечения с расширениями в верхнем и нижнем сечениях и сужением в средней части корпуса. В последней размещена турбина, соединенная с цилиндрическим ротором электрогенератора, выполненным магнитным или с обмоткой возбуждения, и снабженная конусообразной насадкой в нижней части. При этом внутренний канал открыт с верхнего торца корпуса, а в нижней части корпуса выполнены отверстия для регулируемого притока воздуха посредством системы управления, имеющей также электронную часть для стабилизации параметров электрического тока. Статор электрогенератора выполнен в виде двух цилиндрических обечаек, закрепленных на корпусе коаксиально с обеих сторон от ротора и снабженных электрическими обмотками. Ротор установлен на магнитной подвеске, магнитная площадка которой прикреплена к корпусу под нижней магнитной частью ротора и имеет с ней ту же полюсность. В верхней части ротора и на корпусе установлены магнитные ограничители, а над верхним торцом корпуса установлен с возможностью вертикального перемещения защитный колпак. Устройство обеспечивает экологически безопасное получение электроэнергии значительной мощности. 1 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики и предназначено для производства электроэнергии с использованием нетрадиционных возобновляемых источников, а именно потока воздуха, возникающего в результате естественной разности давления воздуха над поверхностью земли и на высоте.

Известно устройство для выработки электроэнергии, содержащее вертикально установленную трубу со стенкой корпуса переменного сечения с расширением в верхнем и нижнем сечениях и сужением в средней части трубы, в которой размещена пропеллерная турбина, соединенная с ротором электрогенератора (см. патент США №4016725 А, МПК 7 F 02 С 1/04, 12.04.1977).

Однако данное устройство требует подогрева воздуха в нижней части трубы и при этом не позволяет получить значительную мощность из-за конструкции электрогенератора.

Задачей изобретения является получение дешевой электроэнергии значительной мощности экологически чистым путем.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для выработки электроэнергии содержит вертикально установленный корпус с образованным аэродинамическим наплывом внутренним каналом переменного сечения с расширениями в верхнем и нижнем сечениях и сужением в средней части корпуса, в которой размещена многоступенчатая пропеллерная турбина, соединенная с цилиндрическим ротором электрогенератора, выполненным магнитным или с обмоткой возбуждения и размещенным в аэродинамическом наплыве, и снабженная конусообразной насадкой в нижней части, при этом внутренний канал открыт с верхнего торца корпуса, а в нижней части корпуса выполнены отверстия для регулируемого притока воздуха посредством системы управления, имеющей также электронную часть для стабилизации параметров электрического тока, статор электрогенератора выполнен в виде двух цилиндрических обечаек, закрепленных на корпусе коаксиально с обеих сторон от ротора и снабженных электрическими обмотками, причем ротор установлен на магнитной подвеске, магнитная площадка которой прикреплена к корпусу под нижней магнитной частью ротора и имеет с ней ту же полюсность, в верхней части ротора и на корпусе установлены магнитные ограничители, а над верхним торцом корпуса установлен с возможностью вертикального перемещения защитный колпак.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично представлен продольный разрез устройства.

Устройство для выработки электроэнергии содержит вертикально установленный корпус 1 с образованным аэродинамическим наплывом 2 внутренним каналом 3 переменного сечения с расширениями в верхнем и нижнем сечениях и сужением в средней части корпуса 1, в которой размещена многоступенчатая пропеллерная турбина 4, соединенная с цилиндрическим ротором 5 электрогенератора, выполненным магнитным или с обмоткой возбуждения и размещенным в аэродинамическом наплыве 2. Турбина 4 снабжена конусообразной насадкой 6 в нижней части. Внутренний канал 3 открыт с верхнего торца корпуса 1. В нижней части корпуса 1 выполнены отверстия 7 для регулируемого притока воздуха посредством системы управления 8, имеющей также электронную часть для стабилизации параметров электрического тока. Статор электрогенератора выполнен в виде двух цилиндрических обечаек 9 и 10, закрепленных на корпусе 1 коаксиально с обеих сторон от ротора 5 и снабженных электрическими обмотками (не показаны), причем ротор 5 установлен на магнитной подвеске, магнитная площадка 11 которой прикреплена к корпусу 1 под нижней магнитной частью ротора 5 и имеет с ней ту же полюсность, в верхней части ротора 5 и на корпусе 1 установлены магнитные ограничители 12, а над верхним торцом корпуса установлен с возможностью вертикального перемещения защитный колпак 13.

Устройство для выработки электроэнергии работает следующим образом.

При открытии в нижней части корпуса 1 отверстий 7 через них поступает воздух, поднимающийся вверх по внутреннему каналу 3 (аналогично “тяге” в печной трубе) и увеличивающий свою скорость за счет его сужения и установки конусообразной насадки 6 перед турбиной 4. Последняя потоком воздуха раскручивает ротор 5 электрогенератора, установленный над магнитной площадкой 11 магнитной подвески, при этом в обмотках его статора, размещенных на цилиндрических обечайках 9 и 10, возникает переменный электрический ток, параметры которого стабилизируются электронной частью системы управления 8, обеспечивающей также и регулировку притока воздуха через отверстия 7. Для избежания перекоса ротора 5 относительно статора используются установленные внутри аэродинамического наплыва 2 дополнительные магнитные ограничители 12. Охлаждение элементов электрогенератора осуществляется воздушным потоком, проходящим через устройство. Для защиты от атмосферных воздействий в верхней части устройства размещается колпак 13, который может быть выполнен подвижным для дополнительного регулирования объема воздушного потока. Очевидно, что мощность предлагаемого устройства зависит от скорости вращения ротора 5, площади статорных обечаек 9 и 10 и ротора 5. Даже при небольших скоростях воздушного потока, т.е. частоте вращения ротора 5, исчисляемого, ориентировочно, десятками оборотов в минуту, за счет значительных, по сравнению с используемыми в настоящее время, площадей поверхности ротора 5 (диаметр и высота - десятки метров), который наводит ЭДС фактически в двух статорах (расположенных с обеих сторон ротора), представляется реальным получить достаточную для промышленного использования мощность устройства и возможность осуществления данного изобретения.

Более того, применение магнитной подвески ротора минимизирует потери на трение и повышает КПД турбины, одновременно обеспечивая долговечность эксплуатации устройства.

При анализе возможности осуществления изобретения необходимо учитывать низкую себестоимость получаемой энергии и экологическую безопасность устройства при его реализации.

Формула изобретения

Устройство для выработки электроэнергии, содержащее вертикально установленный корпус с образованным аэродинамическим наплывом внутренним каналом переменного сечения с расширениями в верхнем и нижнем сечениях и сужением в средней части корпуса, в которой размещена многоступенчатая пропеллерная турбина, соединенная с цилиндрическим ротором электрогенератора, выполненным магнитным или с обмоткой возбуждения и размещенным в аэродинамическом наплыве, и снабженная конусообразной насадкой в нижней части, при этом внутренний канал открыт с верхнего торца, а в нижней части корпуса выполнены отверстия для регулируемого притока воздуха посредством системы управления, имеющей также электронную часть для стабилизации параметров электрического тока, статор электрогенератора закреплен на корпусе с обеих сторон от ротора и снабжен электрическими обмотками, причем ротор установлен на магнитной подвеске, магнитная площадка которой прикреплена к корпусу под нижней магнитной частью ротора и имеет с ней ту же полюсность, в верхней части ротора и на корпусе установлены магнитные ограничители, а над трубой установлен с возможностью вертикального перемещения защитный колпак.

РИСУНКИ

Рисунок 1