Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины



Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины
Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины
Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины

 


Владельцы патента RU 2535194:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для энергоснабжения бытовых и производственных потребителей энергии. Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины, имеющий опору с цевочной шестерней и вертикальной осью с насаженной на ней головкой ветроагрегата, устройство, реагирующее на направление ветра, насаженное на выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата с возможностью поворота не менее чем на 90°, связанное жёстко с боковой лопатой, вертикальный вал, проходящий через выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата и имеющий установленную на нижнем конце ведущую шестерню, кинематически связанную с цевочной шестерней, а также силовой противодействующий механизм с точками приложения силы между головкой ветроагрегата и боковой лопатой, причем в качестве устройства, реагирующего на направление ветра, использована шторка, расположенная по ветру перед насаженной на верхний конец вертикального вала крыльчаткой. Изобретение направлено на повышение работоспособности и надежности ветроагрегата. 3 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для энергоснабжения бытовых и производственных потребителей энергии.

Известны ветроэнергетические агрегаты с горизонтальной осью вращения ветротурбины, ограничение мощности в которых при возрастании скорости ветра сверх установленной величины осуществляется выводом ветротурбины из под ветра с помощью жестко связанной с головкой ветроагрегата боковой лопаты (Е.М.Фатеев. Ветродвигатели и ветроустановки. Государственное издательство сельскохозяйственной литературы. Москва - 1957, стр.166, рис.108, рис.156, ветродвигатель ТВ-8).

Недостатком данного устройства является то, что боковая лопата действует непосредственно на головку массивной быстро вращающейся ветротурбины. Это требует применения громоздкой боковой лопаты, по размерам сопоставимой с размерами ветротурбины, а быстрый поворот плоскости ветротурбины под действием такой лопаты вызывает опасные для целостности ветроагрегата гироскопические моменты.

От указанного недостатка в значительной степени свободен ветроэнергетический агрегат, принятый за прототип (патент на изобретение № RU 2430265 С2, авторы Петько В. Г., Пугачёв В. В.). Однако и в нём действие гироскопических моментов на боковую лопату, хотя и существенно меньших по величине, сохраняется. Кроме того, на положение боковой лопаты сказывается и момент сопротивления, который оказывает боковой лопате головка ветроагрегата при её повороте. Всё это в совокупности снижает точность стабилизации мощности ветротурбины при скоростях ветра выше расчётных.

Задачей настоящего изобретения является повышение работоспособности и надёжности ветроагрегата за счёт устранения указанных недостатков.

Технический результат достигается в ветроагрегате с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины, имеющем опору с цевочной шестерней и вертикальной осью с насаженной на ней головкой ветроагрегата, устройство, реагирующее на направление ветра, насаженное на выполненную полой вертикальную ось в головке ветрорагрегата с возможностью поворота не менее чем на 90°, связанное жёстко с боковой лопатой, вертикальный вал, проходящий через выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата и имеющий установленную на нижнем конце ведущую шестерню, кинематически связанную с цевочной шестернёй, а также силовой противодействующий механизм с точками приложения силы между головкой ветроагрегата и боковой лопатой, в котором согласно изобретению в качестве устройства, реагирующего на направление ветра, использована шторка, расположенная по ветру перед насаженной на верхний конец вертикального вала крыльчаткой.

Работа заявляемого устройства поясняется кинематической схемой, изображенной на фиг. 1 (вид сбоку) и фиг. 2 и 3 (вид сверху).

Ветроагрегат состоит из ветротурбины (на чертеже не показана) с горизонтальной осью в головке 1 ветроагрегата, насаженной с возможностью поворота на 360° на вертикальную ось 2 опоры 3. Верхняя часть опоры снабжена жестко связанной с опорой цевочной шестерней 4, соосной с осью опоры 3. Цевочная шестерня 4 кинематически связана с ведущей шестерней 5, насаженной на нижний конец вала 6, пропущенного через выполненную полой вертикальную ось 7 головки 1 ветроагрегата. На этой же оси установлена шторка 8 с возможностью поворота не менее чем на 90°, жёстко связанная с боковой лопатой 9. Боковая лопата под действием силового противодействующего механизма, в качестве которого в данном варианте исполнения устройства использована пружина 10 с точками приложения силы между боковой лопатой и головкой 1 ветроагрегата, прижата с силой F к скрепленному с головкой 1 упору 11. При этом боковая лопата и шторка 8 находятся в положении, перпендикулярном оси ветротурбины. На верхнем конце вала 6 закреплена крыльчатка 12.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

Если скорость ветра не превышает установленную для данного агрегата величину, боковая лопата и скреплённая с ней шторка 8 пружиной 10 прижаты к упору 11 и находятся в положении, перпендикулярном оси ветротурбины (Фиг. 2). При отклонении направления ветра от направления, перпендикулярного плоскости ветротурбины (плоскость А-А), воздушный поток, набегая на крыльчатку с той или другой стороны шторки 8, приводит крыльчатку во вращение в том или ином направлении. За счет механической передачи через вал 6 и ведущую шестерню 5 на цевочную шестерню 4 головка 1 ветроагрегата будет поворачиваться в сторону ветра до тех пор, пока шторка не установится в положение, при котором задувание ветра на лопасти крыльчатки станет одинаковым с той и другой сторон шторки и вращение крыльчатки прекратится. Таким образом, плоскость ветротурбины всегда будет устанавливаться перпендикулярно направлению ветра.

При увеличении скорости ветра сверх установленной величины боковая лопата под действием напора набегающего на нее потока воздуха, преодолевая сопротивление пружины, повернется на угол γ, тем больший, чем больше скорость ветра. На этот же угол по отношению к направлению ветра и плоскости ветротурбины повернется и шторка 8, крыльчатка 12 начнет вращаться и установит в конечном итоге головку 1 в такое положение, при котором линия, соединяющая центр шторки и ось крыльчатки, будет совпадать с направлением ветра. При этом на угол γ по отношению к направлению ветра будет повернута теперь ось ветротурбины. Это скомпенсирует влияние повышенной скорости ветра на развиваемую ветротурбиной мощность. Она будет сохраняться на постоянном установленном уровне при всех скоростях ветра, выше расчётной величины, если силовой противодействующий механизм рассчитан таким образом,

чтобы закон изменения угла поворота боковой лопаты от скорости ветра (γn=f(V)) совпадал с законом изменения угла поворота ветротурбины от скорости ветра при условии постоянства развиваемой ветротурбиной мощности (γr=f(V) при Рт - const). Данное условие технически вполне реализуемо.

Таким образом, поскольку боковая лопата в заявленном устройстве действует на шторку, не подверженную воздействию гироскопических моментов и моментов сопротивления повороту головки ветроагрегата, повышается точность стабилизации мощности ветротурбины, упрощается кинематика, а это, в свою очередь, повышает работоспособность и надежность работы ветроагрегата в целом.

Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины, имеющий опору с цевочной шестерней и вертикальной осью с насаженной на ней головкой ветроагрегата, устройство, реагирующее на направление ветра, насаженное на выполненную полой вертикальную ось в головке ветрорагрегата с возможностью поворота не менее чем на 90°, связанное жёстко с боковой лопатой, вертикальный вал, проходящий через выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата и имеющий установленную на нижнем конце ведущую шестерню, кинематически связанную с цевочной шестерней, а также силовой противодействующий механизм с точками приложения силы между головкой ветроагрегата и боковой лопатой, отличающийся тем, что в качестве устройства, реагирующего на направление ветра, использована шторка, расположенная по ветру перед насаженной на верхний конец вертикального вала крыльчаткой.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для производства электроэнергии. Ветровая турбина содержит комплект изогнутых лопастей, закрепленных на центральной вращающейся ступице и обод, окружающий концы лопастей и прикрепленный к ним, при этом обод выполнен с возможностью вращения вместе с упомянутой ступицей и упомянутыми лопастями.

Изобретение касается рабочей площадки ветровой энергетической установки, содержащей рабочую платформу и установленные на рабочей платформе перила, причем перила могут запираться посредством запорного элемента, при этом запорный элемент расположен в переходной области к лифту.

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и могут быть использованы для получения электрической или механической энергии. Ветродвигатель состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически соединенного с ветроколесом, устройства ориентации ветродвигателя на поток ветра.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в ветроэнергетической установке. Технический результат изобретения заключается в получении более эффективного охлаждения кольцевого генератора.

Изобретение относится к ветроэнергетике и представляет собой установку для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Ветроустановка с принудительным разрежением затурбинного пространства состоит из ветротурбины, механически связанной с генератором, по крайней мере, двух радиально расположенных конфузоров, внешней оболочки, диффузора.
Изобретение относится к разделу специальных строительных сооружений башенного типа, предназначено для объектов связи и других аналогичных сооружений. Технический результат: возможность использования практически в любом месте, в короткий срок, за небольшую стоимость и без эксплуатационных расходов.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроустановкам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в ветроэнергетических установках для превращения энергии ветра в механическую энергию. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ производства энергии, заключающийся в том, что выработку энергии производят за счет вращения рабочих лопаток ветром, ускоренным сооружением, выполненным в виде сопла Лаваля в верхней части, а в нижней - представляющей из себя плоскость, и за счет солнечных батарей, а также за счет солнечных лучей, которые попадают на батарею, за счет их отражения от внутренней плоскости сопла Лаваля. Выработка электроэнергии может происходить как от солнечных лучей, так и от ветровых потоков, при этом ветровой поток направляет станцию с целью его захвата, а если отсутствует ветровой поток, станция направляется за улавливанием солнечных лучей. Изобретение направлено на повышение эффективности электростанции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Система привода транспортного средства содержит, по меньшей мере, один электрогенератор, аккумуляторную батарею, зарядное устройство и инвертор, электрически соединенные между собой, электродвигатель, электрически соединенный с аккумуляторной батареей и кинематически связанный со средством перемещения транспортного средства. Электрогенератор выполнен проточным, включающим полый ротор, в котором установлены лопатки многоступенчатой турбины и статор. Система привода снабжена преобразователем сгенерированной энергии, датчиком скорости движения, датчиком уровня зарядки аккумулятора и коммутатором, причем преобразователь электрически связан с электрогенератором и коммутатором, коммутатор - с датчиком скорости движения, датчиком уровня зарядки аккумулятора, зарядным устройством и электродвигателем, датчик скорости - с измерителем скорости движения транспортного средства, датчик уровня зарядки - с аккумуляторной батареей или зарядным устройством. Технический результат заключается в повышении эффективности системы питания электропривода транспортного средства, с возможностью генерирования энергии встречного потока среды, в которой перемещается транспортное средство. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и используется в горизонтально-осевых ветроэнергетических установках. Ветроустановка имеет закрепленные на его ступице полые лопасти, изготовленные в виде тел вращения с выполненными в их стенках продольными пазами, в которых размещаются сужающиеся криволинейные каналы с тангенциальными щелями на выходе, направленными по касательной к внешней поверхности лопастей. Подача воздуха к тангенциальным щелям на лопастях обеспечивается с помощью компрессора. Компрессор содержит рабочее колесо с приводом от устройства с регулируемой скоростью вращения, которое закреплено на консоли вала. При вращении рабочего колеса компрессора сжатый воздух поступает к тангенциальным щелям и выбрасывается из них в виде пристеночных высокоскоростных струй. В результате этого вокруг лопастей образуется кольцеобразный вихрь, при взаимодействии которого с набегающим потоком воздуха на ветроколесе создается крутящий момент. Техническим результатом является повышение коэффициента использования энергии ветра и снижение аэродинамического шума при работе ветроэнергетической установки в широком диапазоне изменения скорости ветра при неизменной скорости вращения ветроколеса и электрогенератора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предложено ветроколесо, содержащее ступицу и лопасти из изогнутой упругой полосы, соединенные со ступицей. Каждая из лопастей образуется путем односторонней стыковки противоположных концов изогнутой упругой полосы. Кроме того, его лопасти установлены с расчетными углами заклинения на их конце и в узлах их соединения со ступицей. Применение изобретения позволит увеличить кпд ветроустановок. 2 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике. Роторное устройство с использованием эффекта Магнуса содержит, по меньшей мере, один ротор, кольцо вращения ротора, кинематически связанное с ротором и закрепленное на корпусе устройства и вал, закрепленный в корпусе устройства и кинематически связанный с приводом и электрогенератором. Ротор закреплен на валу и в месте сцепления с кольцом вращения роторов имеет значительно меньший диаметр, чем диаметр остальной части ротора, и при вращении вокруг оси вала устройства за один цикл совершит значительно большее число оборотов вокруг своей оси, чем ротор без уменьшения диаметра в месте сцепления с кольцом вращения роторов. Это приведет к увеличению скорости движения поверхности ротора и соответственно при обтекании его потоком к усилению воздействия на ротор эффекта Магнуса и увеличению мощности устройства. 2 ил.

Изобретение представляет собой ветроэнергетическую установку с горизонтальной осью вращения. Ветроэнергетическая установка содержит корпус, снабженный стабилизаторами в виде ребер жесткости. В корпусе размещен горизонтальный вал, ветроколеса установлены на валу за и перед башней и имеют лопасти повышенной рабочей площади, в средней и периферийной зонах. Воздействие воздушного потока средней и периферийной зон на ветродвигатель за башней обеспечивает значительное повышение суммарной мощности ветроустановки. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал с установленным на нем основным многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружную обечайку и конусный направитель воздушного потока средней зоны. На ступице основного ветроколеса насажено дополнительное многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны. Наружная обечайка дополнительного многолопастного ветроколеса крепится к лопастям основного ветроколеса. На наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня. Изобретение позволяет повысить суммарную площадь лопастей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к конструкции ветроэнергетических установок. Держатель модулей для крепления электрических модулей, предусмотренных для управления одним или несколькими приводами поворота лопастей ВЭУ, к ступице ротора ВЭУ содержит основную часть для удержания электрических модулей. При этом ступица ротора предназначена для вращения вокруг оси ротора и основная часть предназначена для того, чтобы крепиться в осевом направлении оси ротора перед ступицей ротора. Держатель машины безредукторной ВЭУ для удержания электрического генератора состоит из двух трубчатых участков. Причем первый трубчатый участок имеет ось, совпадающую с осью башни, а второй трубчатый участок имеет ось, совпадающую с осью ротора. Первый трубчатый участок имеет больший диаметр, чем второй трубчатый участок. Применение изобретения позволяет повысить надежность ВЭУ и увеличить использование энергии ветра. 10 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой и к ветроэнергетической установке. Способ управления подключенной к электрической сети ветроэнергетической установкой с генератором с аэродинамическим ротором с регулируемой скоростью вращения включает этап эксплуатации ветроэнергетической установки в оптимальной относительно преобладающих условий ветра рабочей точке с оптимальной скоростью вращения и этап эксплуатации ветроэнергетической установки в переходный период времени или длительно в неоптимальной рабочей точке с неоптимальной скоростью вращения. При этом неоптимальная скорость вращения больше оптимальной скорости вращения. Изобретение направлено на улучшение поддержания электрической сети. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветроустановок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. Ветроколесо сегментного ветроэлектрогенератора содержит ступицу, спицы, обод, лопасти с лонжеронами, выполненные в виде поперечных пластин, при этом, по крайней мере, один узел крепления лонжеронов к пластине выполнен в виде уголка, одна из полок которого снабжена отверстием для лонжерона, а вторая установлена с возможностью контакта с краем обода. Реализация изобретения позволит использовать лонжероны лопасти одновременно в качестве конструкционных элементов и магнитопроводов сегментного генератора, что уменьшает капитальные затраты. 3 ил.
Наверх