Ветротурбинная установка



Ветротурбинная установка
Ветротурбинная установка
Ветротурбинная установка
Ветротурбинная установка
Ветротурбинная установка

 


Владельцы патента RU 2488019:

Леошко Анатолий Викторович (RU)

Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветротурбинная установка имеет в своем составе статор 1 с верхним и нижним основаниями 2, 3, соединенными между собой вертикальными направляющими лопастями 4, ориентированными внутрь. В статоре 1 размещен ротор 5, снабженный продольными лопатками 6. Ротор 5 выполнен в виде полого сужающегося вверх конуса. Лопатки 6 ротора 5 установлены на его наружной поверхности и ориентированы под углом к оси симметрии ротора 5. Во внутренней полости ротора 5 установлены пластинчатые крестовины, соединяющие ротор 5 с верхней и нижней полуосями вращения. Нижнее основание 3 статора 1 выполнено с обеспечением возможности поступления воздуха внутрь ротора 5. Верхнее основание 2 статора 1 имеет коническую часть, направленную и сужающуюся в сторону нижнего основания 3, и имеет осевое отверстие, диаметр которого больше, чем верхний диаметр конуса ротора 5, с образованием кольцевого зазора между ними. На верхней полуоси ротора 5, выходящей внутрь конической части верхнего основания 2 статора 1, установлена дополнительная крыльчатка 15. Нижняя полуось ротора 5 установлена на нижнем основании 3 статора 1. Верхняя полуось соединена с верхним основанием 2 при помощи радиальных ребер, установленных внутри конической части верхнего основания 2. Изобретение направлено на повышение эффективности ветротурбинной установки. 5 ил.

 

Изобретение относится к энергетике, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии.

Известна ветротурбинная установка, содержащая ротор, размещенный вертикально с возможностью вращения внутри корпуса и снабженный лопатками [патент DE №3636248, МКИ F03D 9/00, 1988 г.]. В известной установке ветротурбина установлена в трубе и работает в восходящем потоке воздуха, используя эффект самотяги.

В качестве прототипа выбрана ветротурбинная установка [патент RU №2286477, F03D 1/02 27.10.2006]. Установка содержит ротор, размещенный внутри неподвижного корпуса (статора) с возможностью вращения в нем. Ротор состоит из вала, на котором установлены вертикально по окружности на заданном расстоянии от центра турбинные лопатки радиального типа, которые соединяются с валом ротора посредством кронштейнов (крестовин). Статор выполнен в виде направляющего аппарата, состоящего из вертикально расположенных направляющих лопастей, которые установлены под острым углом внешней кромке турбинных лопаток радиального типа, которые образуют внешние ветровые проточные каналы, расположенные по касательной к внутренней окружности установки. Нижняя часть ротора выполнена в виде осевой турбины. На валу установлены рабочие лопатки осевого типа, которые предназначены для работы в потоке воздуха, выходящем из направляющих лопаток. Дополнительные направляющие лопатки установлены в нижней части корпуса и расположены радиально внутри обечайки. Нижний конец ротора оперт на обтекатель, который жестко скреплен с концами лопаток направляющего аппарата. Верхняя часть обечайки скреплена с корпусом, а нижняя - оперта на верхней части полого корпуса (трубе самотяги), на котором установлен конфузор. В нижней части полого корпуса выполнены воздухоподводящие окна.

Устройство-прототип при работе использует энергию горизонтальных потоков ветра, а также энергию восходящих потоков, возникающих в полом корпусе с конфузором. Однако в конструкции восходящие потоки не подхватываются горизонтальными, а частично перекрывают их и тормозят. Хаотичное неуправляемое смешивание двух практически перпендикулярных потоков приводит к образованию значительной неуправляемой турбулентности в верхней зоне, а, следовательно, к снижению эффективности установки. Это «противодействие» тем больше, чем больше напор ветровых горизонтальных потоков.

Задача, решаемая изобретением - повышение эффективности ветротурбинной установки.

Достигаемый технический результат - организация внутри ротора восходящего вихревого потока, обладающего эжектирующим эффектом при одновременном перенаправлении внутри установки горизонтальных ветровых потоков в вертикальный поток с эффектом закручивания, то есть организация дополнительной эжекции.

Поставленная задача решается тем, что в ветротурбинной установке, имеющей в своем составе статор с верхним и нижним основаниями, соединенными между собой вертикальными направляющими лопастями, ориентированными внутрь, имеющей также размещенный в статоре ротор, снабженный продольно ориентированными лопатками, новым, согласно изобретению, является то, что ротор выполнен в виде полого сужающегося вверх конуса, лопатки ротора установлены на его наружной поверхности и ориентированы под углом к оси симметрии ротора. Во внутренней полости ротора установлены пластинчатые крестовины, соединяющие ротор с верхней и нижней полуосями вращения, нижнее основание статора выполнено с обеспечением возможности поступления воздуха внутрь ротора, верхнее основание статора имеет коническую часть, направленную и сужающуюся в сторону нижнего основания, и имеет осевое отверстие, диаметр которого больше, чем верхний диаметр конуса ротора, с образованием кольцевого зазора между ними. На верхней полуоси ротора, выходящей внутрь конической части верхнего основания статора, установлена дополнительная крыльчатка, при этом нижняя полуось ротора, установлена на нижнем основании статора, а верхняя полуось соединена с верхним основанием при помощи радиальных ребер, установленных внутри конической части верхнего основания.

Предпочтительным является вариант реализации, когда нижнее основание статора выполнено в форме диска с приосевым куполообразным выступом, частично заглубленным в полость ротора с образованием нижнего конфузора, на куполообразном выступе закреплены лопатки нижнего конфузора.

Предпочтительно выполнение пластин крестовин в форме лопастей.

Каждая лопатка ротора в верхней части может иметь консольную часть, которая огибает наружную поверхность конической части верхнего основания статора. Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации.

Пример реализации иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено:

Фиг.1 - ветротурбинная установка - изометрия, Фиг.2 - вид сверху, Фиг.3 - продольное осевое сечение, Фиг.4 - фронтальный вид, Фиг.5 - поперечное сечение (А-А на Фиг.4).

Ветротурбинная установка имеет неподвижный корпус - статор 1 с верхним основанием 2 и нижним основанием 3. Основания 2, 3 соединены между собой вертикальными направляющими лопастями 4, ориентированными внутрь, а точнее по касательной к ротору 5, размещенному внутри статора 1 и имеющему общую с ним ось симметрии. Ротор 5 выполнен в виде полого сужающегося вверх конуса. На наружной поверхности ротора 5 установлены продольные лопатки 6 (в контексте данной заявки термин «продольные» означает, что каждая лопатка 6 идет, как минимум, по всей длине конуса ротора). Лопатки 6 ориентированы под углом к оси симметрии ротора. Во внутренней полости ротора установлены пластинчатые крестовины 7 и 8, соединяющие ротор 5 с верхней и нижней полуосями вращения, соответственно 9 и 10. Пластины крестовин имеют криволинейную форму - форму лопастей.

Нижнее основание 3 статора выполнено с обеспечением возможности поступления воздуха снизу внутрь ротора 5. Для этого в нижнем основании 3 может быть выполнено осевое отверстие, или основание 3 может быть выполнено в виде диска, но при этом ротор установлен над ним с зазором (на фигурах не показано). Предпочтительным вариантом является, когда нижнее основание статора выполнено в форме диска с приосевым куполообразным выступом 11, частично заглубленным в полость ротора с образованием нижнего конфузора 12 - сужающегося щелевого кольцевого зазора. На куполообразном выступе 11 закреплены лопатки 13 нижнего конфузора. В этом варианте исполнения нижняя полуось 10 ротора установлена на вершине куполообразного выступа 11.

Верхнее основание 2 статора выполнено в форме диффузора и имеет коническую часть 14, направленную и сужающуюся в сторону нижнего основания 3, и имеет осевое отверстие, диаметр которого больше, чем верхний диаметр конуса ротора, с образованием кольцевого зазора между ними. На верхней полуоси 9 ротора 5, входящей внутрь конической части 14 верхнего основания статора, установлена дополнительная крыльчатка 15, а верхняя полуось 9 соединена с конической частью (с верхним основанием) при помощи радиальных ребер 16, которые также имеют криволинейную форму, такую, чтобы минимизировать аэродинамическое сопротивление восходящему потоку воздуха.

Лопатки 6 ротора могут выступать по высоте за пределы ротора, то есть иметь консольную (не закрепленную на роторе) часть 17, которая располагается снаружи от конической части 14 и огибает наружную поверхность конической части верхнего основания статора.

Генератор (на фигуре не показан) закреплен на нижней полуоси 10 ротора внутри купола, его легко монтировать и обслуживать.

Ветротурбинная установка работает следующим образом.

Направляющие лопасти 4 статора направляют набегающий ветровой поток на лопатки 6 ротора, ориентированные под углом к конусу ротора, то есть «перенаправляют» лобовой воздушный поток к активным лопаткам ротора, при этом лопасти статора экранируют лопатки, встречные потоку, уменьшая возможное противодействие. Это приводит ротор во вращение.

При этом часть воздушного потока через нижний конфузор 12, закручиваясь с помощью лопаток 13, попадает во внутреннюю коническую полость ротора и далее через кольцевой зазор попадает в коническую часть 14 статора, и отдает энергию восходящего вихревого потока верхней крыльчатке 15. Создаваемый дополнительный перепад давления (дополнительный подсос) увеличивает вращательный момент. Крестовины 7 и 8, имеющие форму лопастей, еще больше увеличивают эффект.

Таким образом, в конструкции реализуются два вихревых восходящих потока один - на поверхности ротора, другой - внутри него. Один вихрь подхватывает и дополнительно подкручивает второй. Это приводит к увеличению крутящего момента ветроустановки в целом. В создании и поэтапном усилении вихревых потоков участвует ряд последовательно установленных лопастей, что позволяет постепенно наращивать эффект. Верхняя крыльчатка воспринимает нагрузку обоих вихревых потоков.

Снабжение лопаток 6 ротора консольной частью 17 позволяет увеличить ее активную поверхность.

Ветротурбинная установка, имеющая в своем составе статор с верхним и нижним основаниями, соединенными между собой вертикальными направляющими лопастями, ориентированными внутрь, в статоре размещен ротор, снабженный продольными лопатками, отличающаяся тем, что ротор выполнен в виде полого сужающегося вверх конуса, лопатки ротора установлены на его наружной поверхности и ориентированы под углом к оси симметрии ротора, во внутренней полости ротора установлены пластинчатые крестовины, соединяющие ротор с верхней и нижней полуосями вращения, нижнее основание статора выполнено с обеспечением возможности поступления воздуха внутрь ротора, верхнее основание статора имеет коническую часть, направленную и сужающуюся в сторону нижнего основания, и имеет осевое отверстие, диаметр которого больше, чем верхний диаметр конуса ротора, с образованием кольцевого зазора между ними, на верхней полуоси ротора, выходящей внутрь конической части верхнего основания статора, установлена дополнительная крыльчатка, при этом нижняя полуось ротора установлена на нижнем основании статора, а верхняя полуось соединена с верхним основанием при помощи радиальных ребер, установленных внутри конической части верхнего основания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветряным двигателям. .

Изобретение относится к механизмам парусной установки. .

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для создания ветроэнергетических станций. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для создания новых преобразователей энергии ветра в электрическую. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. .

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики. .

Изобретение относится к роторным энергоустановкам, использующим кинетическую энергию ветра или потока воды для преобразования ее в механическую энергию. .

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при сооружении низконапорных или безнапорных речных энергетических установок, приливных или ветровых электростанций.

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для создания ветроэнергетических станций. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может использоваться для выработки энергии, преимущественно электроэнергии. .

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на зданиях, имеющих достаточную высоту.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэнергетическим установкам с направляющими устройствами, преобразующими энергию воздушного потока, и может быть использовано для получения как механической, так и электрической энергии.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для генерирования электрической энергии путем воздействия воздушных потоков на лопасти рабочего колеса, расположенного на одном валу с электрогенератором.

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потока воздуха (воды) в механическую энергию вращения генератора и/или другого устройства.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии без использования топлива. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании установок для получения электрической энергии из энергии ветра, а именно для создания ветроагрегата и ветроэнергетической установки.

Изобретение относится к ветряным двигателям, в частности, к таким, у которых ось вращения ротора перпендикулярна направлению ветра. .

Изобретение относится к ветроволновой энергетике и может быть использовано для получения электрической энергии. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для производства электроэнергии. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую энергию, а также для выработки электроэнергии. Роторный ветродвигатель содержит корпус, состоящий из двух дисков, параллельно скрепленных с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами, в котором в осевых отверстиях размещен вал с жестко закрепленным на нем пустотелым ротором. Внутри ротора параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопасти. Между валом и ротором дополнительно установлен цилиндр, причем ротор крепится к цилиндру с помощью равноотстоящих аксиальных пластин, образующих аксиальные воздушные каналы. Направляющие пластины расположены тангенциально по отношению к ротору, а между внутренней поверхностью дисков и поверхностью ротора с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы расчетной величины. Роторный ветродвигатель обладает простотой конструкции, высокой производительностью, универсальностью и высокой надежностью в широком диапазоне скорости ветра. 1 ил.
Наверх