Ветроэнергетическая установка

Авторы патента:

Говоров Сергей Николаевич (RU)

Говоров Николай Сергеевич (RU)

Пахомов Артем Александрович (RU)

Савельев Виктор Юрьевич (RU)

Севумян Ренат Владимирович (RU)

Блинов Николай Иванович (RU)

Молокин Юрий Валентинович (RU)

F03D1/04 - с неподвижными ветронаправляющими средствами, например с кожухами или каналами (F03D 1/02 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2470180:

Говоров Николай Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии. В ветроэнергетической установке, содержащей электрогенератор, усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, который снабжен лопастями и образует турбину, установленную на валу электрогенератора, центростремительное колесо, также закрепленное на валу электрогенератора, и сопловой аппарат, установленный на входе центростремительного колеса, согласно изобретению электрогенератор одним торцом размещен во внутреннем конусе турбины, установленной на одном его валу, другим торцом жестко закреплен в корпусе по общей горизонтальной оси электрогенератора и корпуса с обеспечением вращения второго вала электрогенератора центростремительным колесом. При этом диск центростремительного колеса с лопатками выполнен под углом β более 90° от горизонтальной оси, что позволяет увеличить площадь лопаток, а следовательно, уменьшить потери воздуха через центростремительное колесо. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов силового блока ветроэнергетической установки и одновременно увеличение жесткости конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии на базе наиболее безопасного источника энергии - движения воздуха в атмосфере.

В настоящее время известна ветроэнергетическая установка роторного типа (RU 2124142, 27.12.1998 г.), которая по совокупности существенных признаков может быть рассмотрена в качестве аналога. Она содержит установленный на опоре энергоагрегат с сопловым аппаратом и турбинами, механически связанными с генератором с обтекаемой оболочкой, заполненной газом, выполненной с возможностью перемещения.

Основными недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и обусловленная этим высокая стоимость.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является ветроэнергетическое устройство по патенту RU 2310090 (от 01.2006 г., МПК F03D 1/04), включающее в себя усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, турбину с лопастями, закрученными в направлении, противоположном ее вращению, электрогенератор, соединенный общим валом с турбиной, внутренний конус усилителя скорости ветра своим основанием закреплен на общем валу, а по конической поверхности снабжен лопастями, образуя турбину, на выходе из которой выполнен сопловой аппарат, расположенный между крышкой внешнего конуса и основанием внутреннего конуса усилителя скорости ветра, кроме того, на противоположной стороне его основания закреплены лопасти, закрученные в одном направлении с лопастями турбины и образующие вместе с основанием внутреннего конуса и крышкой внешнего конуса центростремительное колесо, выходной вал которого направлен в сторону электрогенератора и охватывает общий вал.

Указанное ветроэнергетическое устройство принято за прототип.

Техническими результатами использования данного ветроэнергетического устройства являются:

- повышенный КПД;

- стабильная работа при малых значениях скорости ветра.

К числу недостатков устройства-прототипа относятся:

- значительные габариты силового блока устройства;

- недостаточная жесткость конструкции, обусловленная сложностью конструкционной базы и длиной вала электрогенератора.

Технической задачей заявляемого изобретения является уменьшение габаритов силового блока ветроэнергетической установки и одновременно увеличение жесткости конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей электрогенератор, усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, который снабжен лопастями и образует турбину, установленную на валу электрогенератора, центростремительное колесо, также закрепленное на валу электрогенератора, и сопловой аппарат, установленный на входе центростремительного колеса, согласно изобретению электрогенератор одним торцом размещен во внутреннем конусе турбины, установленной на одном его валу, другим торцом жестко закреплен в корпусе по общей горизонтальной оси электрогенератора и корпуса с обеспечением вращения второго вала электрогенератора центростремительным колесом.

При этом диск центростремительного колеса с лопатками выполнен под углом β более 90° от горизонтальной оси, что позволяет увеличить площадь лопаток, а следовательно, уменьшить потери воздуха через центростремительное колесо.

Заявляемое изобретение поясняется схемой ветроэнергетической установки, приведенной на фиг.1.

Ветроэнергетическая установка содержит электрогенератор 1, установленный одним торцом во внутреннем конусе 2 турбины 3 усилителя скорости ветра, при этом турбина 3 установлена на валу электрогенератора 1. Другой конец электрогенератора 1 жестко закреплен в корпусе 4. По наружному диаметру корпуса 4 закреплен внешний конус 5 усилителя скорости ветра. На другом торце корпуса 4 на валу 6 электрогенератора 1 размещено центростремительное колесо 7 с лопатками 8. На наружном диаметре центростремительного колеса 7 установлен сопловой аппарат 9. Снаружи центростремительного колеса 7 сопловой аппарат закрыт крышкой 10, жестко закрепленной на корпусе 4. На крышке 10 установлен флюгер 11. Размещение электрогенератора 1 внутри конуса 2 позволяет установить ветроэнергетическую установку на мачте 12 с подшипниковым узлом 13 при любых погодных условиях.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.

Ветровой поток, обладающий напором, воздействует на лопасти, установленные на внутреннем конусе 2 турбины 3 усилителя скорости ветра, при этом турбина 3 вращает вал электрогенератора 1, на втором валу 6 которого через корпус 4 установлено центростремительное колесо 7 с лопатками 8. Подкрученный турбиной 3 поток поступает в наружную полость соплового аппарата 9 и через сопловой аппарат 9 на лопатки 8 центростремительного колеса 7, вращая второй вал 6 электрогенератора 1, в результате чего энергия ветрового потока преобразуется в электроэнергию. Выходной поток центростремительного колеса 7 дополнительно воздействует на флюгер 11, укрепленный на крышке 10, позволяя ветроэнергетической установке легко вращаться на мачте 12 через подшипниковый узел 13.

Таким образом, заявленная конструкция ветроэнергетической установки позволяет уменьшить габариты силового блока за счет размещения электрогенератора во внутреннем конусе усилителя ветра, а также уменьшить потери воздуха через центростремительное колесо.

Источники информации

1. Патент РФ №2310090 С1 от 26.02.2006, F03D 1/04 (прототип).

2. Патент РФ №2124142 от 27.12.1998 (аналог).

2. Патент РФ 2191288 С1 от 11.03.2001, F03D 7/04.

3. Патент РФ 2358152 С1 от 27.09.2007, F03D 11/00.

4. Патент РФ 2377437 С1 от 02.07.2008, F03D 11/04.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая электрогенератор, усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, который снабжен лопастями и образует турбину, установленную на валу электрогенератора, сопловой аппарат, установленный на входе центростремительного колеса, отличающаяся тем, что в ней электрогенератор одним торцом размещен во внутреннем конусе турбины, установленной на одном его валу, другим торцом жестко закреплен в корпусе по общей горизонтальной оси электрогенератора и корпуса с обеспечением вращения второго вала электрогенератора центростремительным колесом.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что в ней диск центростремительного колеса с лопатками выполнен с углом более 90° относительно горизонтальной оси.

Изобретение относится к способам воздействия движущегося потока на винт ветро- или гидродвигателя. .

Способ и устройство для производства энергии с использованием архитектурных сооружений // 2459975

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для производства электроэнергии в городах и населенных пунктах. .

Способ увеличения уровня мощности, вырабатываемой турбиной для текучей среды // 2455522

Изобретение относится к ветротурбинам. .

Воздушно-потоковая электростанция // 2450158

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Ветроэлектростанция // 2449169

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Ветротепловая электростанция // 2446310

Изобретение относится к области ветроэлектрических установок комбинированного типа, для использования на энергии ветра и химической энергии углеводородного топлива, для применения во всех районах Земли с круглосуточной выработкой электроэнергии.

Ветроэнергетическая установка // 2444644

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Каплепрофилированная ветротурбина // 2444643

Изобретение относится к ветродвигателям. .

Ветротурбина со смесителями и эжекторами // 2431759

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Роторная ветроэлектростанция // 2425249

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструкциям ветроэлектрических установок, у которых оси вращения роторов могут иметь различное положение относительно координатных осей, но всегда соосно с направлением воздушного потока, что может быть использовано для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии воздушного потока, удаляемого вентиляционными установками из различных помещений (метро, заводские цеха и др.), а также на ветровых электростанциях с выдачей ее как в частную, так и в общественную энергосистемы.

Блочная ярусная ветровая электростанция // 2487264

Изобретение относится к ветроэнергетике

Устройство для преобразования воздушного потока и получения переменного напряжения // 2488018

Изобретение относится к ветроэнергетике

Высокоэффективная ветроэнергетическая установка модульного типа и модуль ветрогенератора для нее // 2492353

Ветроэнергетическая установка, генератор для генерации электрической энергии из окружающего воздуха и способ генерации электрической энергии из находящегося в движении окружающего воздуха // 2493427

Настоящее изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроэнергетической установке (1) для генерации электрической энергии посредством окружающего воздуха, содержащей проточный канал (3), через который окружающий воздух проходит в виде сформированного воздушного потока, при этом канал (3) имеет ограничивающий его наружный кожух (6), а также содержит первую часть (7) с по существу постоянным поперечным сечением, в которую может быть введен окружающий воздух и в которой предусмотрено устройство (39) для ускорения воздуха, вторую сужающуюся часть (9), выполненную в форме сопла (10) Вентури, третью часть (11), которая следует за второй частью (9) и в которой расположен ротор (60), который приводится в действие проходящим через него воздушным потоком и вращение которого служит для генерации электрической энергии, четвертую расширяющуюся часть (13), выполненную в форме расширяющейся трубы (12), и пятую часть (15), которая содержит второе устройство (85) для ускорения воздуха, предназначенное для выпуска воздуха, введенного в проточный канал (3). Изобретение обеспечит повышение выходной мощности, а также работоспособность даже при отсутствии ветра. 3 н. и 45 з.п. ф-лы, 87 ил.

Ветроэнергетическая установка с обогреваемым диффузорным ускорителем // 2499913

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам автономного электроснабжения с диффузорным ускорителем воздушного потока, повышающим эффективность и безопасность установки. Ветроэнергетическая установка содержит диффузорный ускоритель и размещенное внутри него ветроколесо. Ветроколесо соединено с электрогенератором, к которому подключен преобразователь-распределитель электроэнергии. С преобразователем-распределителем электроэнергии электрически связаны инвертор, солнечная и аккумуляторная батареи, а также дополнительно подключен термоэлектрический нагреватель. Указанный нагреватель размещен на диффузорном ускорителе. Изобретение позволяет повысить эффективность работы ветроэнергетической установки, а также в расширить температурный и влажностный диапазоны ее эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Энергоустановка // 2502891

Изобретение относится к ветро(гидро)энергетике и может быть использовано в качестве источника электроэнергии. Энергоустановка состоит из одного или нескольких энергоагрегатов, содержащих корпус с диффузором, ветроколесо или рабочее колесо с лопастями, электрогенератор, передачу от ветроколеса к электрогенератору, включающую две пары конических шестерен, первый и второй валы. Каждый энергоагрегат содержит ведущую коническую шестерню, закрепленную на выходном конце первого вала, две ведомые конические шестерни, каждая из которых соединена со своей муфтой обгона, ведомые звенья которых закреплены на втором валу, соединенном через мультипликатор и эластичную муфту с электрогенератором. Мультипликатор может быть выполнен в виде планетарного ряда, водило которого соединено со вторым валом, солнечная шестерня соединена с электрогенератором через эластичную муфту. Установка может быть снабжена ручным и автоматическим регулятором скорости вращения электрогенератора, механическая часть которого выполнена в виде планетарного ряда, солнечная шестерня которого соединена с выходным валом мультипликатора, эпицикл соединен с колесом червячной передачи, червяк которой соединен с исполнительным электродвигателем, а водило планетарного ряда через ряд кинематических звеньев соединено с коническим зубчатым колесом, сидящим подвижно на валу рабочего колеса и находящимся в зацеплении с шестеренками, сидящими на осях и соединенными с лопастями. Установка надежна к перегрузкам при штормовых условиях погоды. 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ветровая электростанция // 2504690

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок и аэродинамическую трубу. Каждая ветроэнергетическая установка расположена в подземном туннеле, соединенном с вертикальной аэродинамической трубой большой протяженности, подвешенной к аэростату. В результате, за счет значительного перепада атмосферного давления на концах трубы, создается постоянно действующий воздушный поток, а значит и работа электростанции будет без простоев. Подземное расположение ветроэнергетических установок значительно снижает звуковые и вибрационные воздействия на жилые массивы, что дает возможность расположить электростанцию ближе к потребителю и уменьшить расходы на транспортировку электроэнергии. 2 ил.

Система повышения производительности ветровой турбины // 2532077

Изобретение относится к системе и способу повышения производительности ветровой турбины. Система повышения производительности ветровой турбины содержит средства впрыскивания воздуха в качестве первой текучей среды в набегающий на турбину поток второй текучей среды. Указанные средства впрыскивания воздуха выполнены с возможностью впрыскивания воздуха с высокой скоростью в направлении лопастей турбины. Изобретение направлено на увеличение производительности ветровой турбины. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 8 ил.

Управляемое давлением устройство улучшения параметров ветряной турбины // 2541609

Изобретение относится к области ветроэнергетики и предназначено для улучшения параметров ветряной турбины. Управляемое давлением устройство улучшения параметров ветряной турбины содержит кожух, который включает по меньшей мере первую и вторую секции. Первая секция имеет большую конусность, чем вторая секция. Упомянутые секции отделены друг от друга промежутком так, что обеспечивается снижение давления изнутри кожуха с ускорением воздушного потока через кожух. Изобретение направлено на увеличение выходной мощности, снимаемой с турбины, за счет использования модифицированного кожуха, усиливающего воздушный поток, направленный на лопасти турбины. 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра // 2575497

Изобретение относится к устройствам для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра. Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра включает кожухи, каждый из которых имеет горловину; ветряные турбины, каждая из которых расположена в горловине одного из кожухов; энергосистему для преобразования механической энергии, полученной от ветряных турбин, в электрическую энергию; блоки, каждый из которых содержит по меньшей мере два кожуха и связанные с ними ветряные турбины, и энергосистему; поворотную монтажную систему для поворотной поддержки каждого из блоков; опорную конструкцию, поддерживающую блоки над поверхностью. Каждый из кожухов дополнительно содержит внутреннюю поверхность и наружную поверхность, которые сходятся в кольцевом переднем крае и кольцевом заднем крае, причем кольцевой передний край имеет диаметр края, половина радиального поперечного сечения внутренней и наружной поверхностей образуют форму, вращение которой вокруг горизонтальной оси кожуха определяет внутреннюю и наружную поверхности; внутреннюю переднюю кривую внутренней поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу и скорость ветра, проходящего сквозь горловину, имеющую диаметр D, и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление вдоль внутренней поверхности кожуха, причем внутренняя передняя кривая начинается в точке у кольцевого переднего края, расстояние от которой до оси кожуха составляет от 0,55D до 0,95D, проходит к указанной оси в направлении в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной оси, и заканчивается в горловине в направлении в пределах угла в 15° относительно линии, параллельной указанной оси; наружную переднюю кривую наружной поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу ветра, проходящего через горловину, в соединении с формой внутренней передней кривой и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление вдоль наружной поверхности кожуха, причем указанная наружная передняя кривая начинается у кольцевого переднего края, проходит в направлении от оси в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной оси, и заканчивается в направлении в пределах угла в 10° относительно линии, параллельной оси, на расстоянии от 0,6D до 2,0D от этой оси. Изобретение направлено на увеличение выработки электроэнергии. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 16 ил.